关于隧道工程喷射混凝土的探究

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　　摘要:文章通过对隧道工程喷射混凝土分类与特点等问题的探讨,结合施工实际对隧道工程喷射混凝土施工提出建议。
　　关键词:喷射混凝土;强度;检测
　　
　　一、喷射混凝土的分类及特点
　　喷射混凝土是借助喷射机械,将速凝混凝土喷向岩石或结构物表面,使岩石或结构物得到加强和保护。喷射混凝土施工,可使混凝土的运输、灌注和捣实结合为一道工序,不用或少用模板,适于狭窄地段作业,并可向不同方位施作薄层混凝土,因而适用于矿山井巷、交通隧道、水工隧洞和各类地下工程的支护或喷锚支护,地下水池、油罐、大型管道的抗渗混凝土施工,砖石与混凝土结构的加固和修补,边坡、基坑水池、渠道、游泳池等工程的护壁,复杂造型的薄壁结构,钢结构的保护层和热工炉窑的衬里及其修补等工程。喷射混凝土有加快施工进度、强度增长快、密实性良好、施工准备简单、适应性较强等特点,但也有施工厚度不易掌握、回弹量较大、表面不平整、劳动条件较差等缺点。
　　目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射混凝土或喷射钢纤维混凝土,喷射方式主要有干喷法和湿喷法。喷射混凝土在喷嘴处的状态可分为干拌法和湿拌法两种。干拌法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀,用压缩空气送至喷嘴并与压力水混合后进行喷灌的方法。此法须由熟练人员操作,水灰比宜小,石子须用连续级配,粒径不得过大,水泥用量不宜太小,一般可获得28～34 MPa 的混凝土强度和良好的粘着力。但因喷射速度大,粉尘污染及回弹情况较严重,使用上受一定限制。湿拌法是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴,再用压缩空气进行喷灌,施工时宜随拌随喷,以减少稠度变化。
　　
　　二、喷射混凝土在隧道工程复合支护中的作用
　　就新奥法原理而言,容许围岩产生变形,同时在围岩变形过程中,通过围岩自承体系和支护结构对围岩变形进行控制,达到让围岩变形的适度释放而不是彻底释放的目的。在上述过程中,喷射混凝土的作用可分成两个阶段:(1)喷射混凝土施作初期,从材料结构和力学特征,可把喷射混凝土看作柔性结构,为围岩变形的适度释放提供空间;(2)当喷射混凝土具有一定强度后,可把钢拱架、系统锚杆和喷射混凝土组成的支护体系看作钢性结构,用来控制围岩变形,达到保护和发挥围岩自承能力的效果。当然在所有作用过程中,也应该重视和强调支护体系的韧性概念,目前施工大多采用喷射钢纤维混凝土,就是这种概念发展的必然结果。
　　
　　三、喷射混凝土的作用机理和技术特点
　　喷射混凝土主要用于充填裂隙、填补凹穴、加固岩层。岩体开挖后,围岩经常出现许多裂隙和凹穴缺陷,喷射混凝土后,既能将张开的裂隙、节理、层缝充填一部分,并能起到黏结作用,使许多岩块黏结在一起,成为整体,以阻止岩块的松动,而且喷射混凝土又能填补凹穴,避免应力集中,从而加固了围岩,提高围岩的抗渗漏性能和岩层自身的稳定性,发挥围岩的承载能力。喷射混凝土可封闭围岩,防止风化。喷射混凝土后隔绝了岩层与空气的接触,可以阻止岩层节理和节理裂隙的渗水,防止水和空气对围岩的破坏,越易风化的岩层越要及时进行封闭,如泥岩、泥质页岩,遇吸潮后膨胀软化、泥化,应及时进行封闭,可防止风化,减少岩石膨胀变形。喷射混凝土是以压缩空气为动力,将水泥、砂、石子、外加剂等干拌料通过喷射机,经输料管,压送至喷枪,加人高压水,经迅速混合,高速高压喷射到结构物上。喷射混凝土与加配钢筋、钢筋网或金属夹板等共同工作,用以增大结构断面,加固病弱结构,填补混凝土和砖石结构的孔洞和缝隙增设防水或防油的抗渗层,提高耐久性的保护层等,广泛应用于局部或全部地更换病弱结构中。
　　
　　四、对喷射混凝土在隧道工程施工中的几点建议
　　在实际的隧道工程施工过程中,根据以往文献记载,笔者总结出以下几点需要注意的建议:
　　1.重视混凝土的喷射方式,积极推广湿喷技术的运用。在湿喷过程中,事先可将包括水在内的各种材料正确计量,0.45～0.50的水灰比容易控制,从而容易达到减少回弹量和粉尘的目的。
　　2.加强喷射混凝土配合比的调整和控制,骨料尽量采用连续级配。施工应重点控制好骨料的级配,这除了要求工地实验室定期定量检测外,还要求加强骨料加工和采集,采取多种措施保证骨料的连续级配。譬如,骨料粉尘量过大时,就应该在加工场骨料出口安置抽风机,在材料源头进行控制和处理。
　　3.做好光面爆破设计,保证光面爆破质量。光面爆破应针对不同等级围岩单独设计,要考虑到炮眼布置、深度和角度、单孔装药量和装药结构、起爆顺序等,通过光面爆破参数的改变和修正,保证不同围岩地段光面爆破轮廓圆顺,保证开挖质量。圆顺的开挖轮廓既有利于保证喷射混凝土的质量,更有利于减少喷射混凝土的回弹量。
　　4.尽量采用大板切割的试验检测方法对喷射混凝土强度进行检测。大板切割即向木板或竹夹板(板的大小根据取样组数多少而定)上喷射13～15cm厚的混凝土并进行养护,待达到一定强度后切割取样。这样取得的试块可以代表洞内喷射混凝土的实际情况,方法简单,也不破坏支护结构。
　　
　　四、结语
　　在全国公路和铁路迅速发展、路网等级不断提高和环境保护意识日益加强的今天,隧道工程施工更要理论结合实际,各道工序步步为营,质量层层把关,消除隐患,保证施工顺利进行和效益不断增长。
　　
　　参考文献:
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