喷射混凝土支护的几点体会.pdf

2 0 0 1年 1月 第 3 0卷第 1期 有色矿山 No n f e r r o u s M i n 卷 J a n． ， 2 0 01 ．30 No 1 喷射 混凝 土 支护 的几 点体会 史 马祥 中铁第十五工程局第六工程处。 河南 洛阳 4 7 1 0 1 3 [ 关t调】喷射混凝土 ； 配台 比； 回弹率 ； 质量缺路 ￡ ■要 】结音引大入秦工程 甘肃 、 陕西境 内。 引大通河水进 秦 王川地 区的j l溉工程 藏工 实际情况． 笔者总结了几点喷射混凝土支护应注意事项 以及质量缺路的防治办法 [ 中田分类号 ] T D 3 5 2 ． 5 ￡ 文l吐标讽码 ] A[ 文章编号]1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 1 0 1 - 0 0 1 9 - 0 4 S om e i d e a s f o r t he e x pe r i e nc e o i l s h ot e r e t e s u pp o r t S H I M a x i a n g Th e Si x t h En g i n r i n g Di v i s i o n o f C i n a Rai l a y 1 5 t h En g i n e e r i n g Bu r mu， Lu o y a n g 4 7 1 0 1 3 ，C i n a Ke y wo l d s s h o t c r e t e ；c o mp o u n d r a d i o；r a t e o f r e b o u n d；m s s d e f e e t Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e e x p e r i e n c e o f YI N DA R U QI N p r o j e c t ，t he wr i t e r p r o v i d e s s o me p o i n t s i n t h e p r o c e ； o f a h o t c r e t e s u p p o r t ．a nd 8 o me a d v i s e s o n h o w t o r e d u c e ma s s d e f e c t ． 1 前言 2喷射混凝士厚度 及原材料 喷射混凝土 支护是新奥法 岩石支 护理论 的一大特征。在漏挖围岩发生松动、 变形之 前， 喷射混凝土能及时形成柔性薄壁， 必要时 结合锚杆 、 钢筋网， 与围岩共同组成有效的承 载拱 ， 同时 。 喷 射 混 凝 土 能 及 时 封 闭 围 岩 壁 面， 能有效减轻岩体的风化和侵蚀程度， 对维 护开挖围岩的整体性和稳 定性 有 良好的作 用。 是 目前各种隧洞支护方法中较为先进的 一 种。与普通 的整体式混凝土支护相比， 喷 射 混凝土 支护能减少 混凝 土厚 度 1 ／ 2 ～1 ／ 3 ． 节 约混 凝土 4 0 ％， 节 省 劳动 力 5 0％， 节 约 模 板 1 0 0％， 降 低 成本 3 o ％。笔 者依据 引大 入 秦 工程 2 3号 、 2 4号引水 隧漏 的拖工 实 践。 总 结了喷射混凝土支护的几点体会。 [ 收精 日期]2 O O O 一 0 8 - 2 3 [ 謦订 日期】 2 0 0 0 ． 1 1 - 3 0 【 作者倘卉 1史马禅 1 9 6 5一 。 男。 山西河津 人 工 程师 从 事 铁路 工程 建 设工 作 。 2 ． 1 喷射混凝厚度的确定 喷射 混凝 土 支护 主要 是根 据 围岩 等级 、 开挖跨度 、 以及建设单位的使用要求、 支护的 时效性 临时性或 永久性 等来确定厚 度。 引 大入秦 工 程 2 3号 、 2 4号 遂洞 围岩 主 要 是 以 石灰岩、 硅质砾岩等硬质岩石为主， 局部地段 存在页岩 、 云母 岩 等软 质 岩 石 。在 喷 射混 凝 土施工中根据围岩的变化而采用了不同的厚 度 在 围岩状况 良好， 岩石坚硬， 整体性好， 节 理 隙不发育 地 段 ， 采 用 喷 射混 凝 土 支护 为永 久性支护， 喷层厚度为 1 0 ～1 5 c m， 分两次 喷 射 ； 在围岩状况较差， 岩石较软， 整体性不 良， 节理裂 隙较发 育 地 段， 采 用喷 射 混 凝 土 为临 时性 支护， 喷层厚度为 5 c m， 这种情况下， 喷 射 混凝土 主要是 防止掉 落碎 石块和及 时封闭 新鲜岩面。 防止岩石风化， 为紧接其后的整体 式 浇注混 凝土施工 提供安 全保证 。 在确定喷射混凝 土厚度时， 要考虑使其 具 有一定 的柔 性 ， 因为 喷射 层 既 要限制 围岩 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1燕 的过度变形。 以保持洞挖 围岩具有一定的初 始 应力 。 又要适 应岩石 的应力重分 布过 程 ， 即 喷层与 围岩 应该 能够 一起 产生 一 定 的 位移 ， 以减少围岩应力释放所产生的弯矩， 使 因弯 矩 产生 的破坏 力减少 到最 少。喷射 混凝土厚 度一 般 分 5 、 1 0 、 1 5 c m 三 级 ， 厚 度 超 过 1 5 c m 时在技术上和经济上均不合理。在 围岩稳定 性差 的情况 下 不能 盲 目加大 喷 层厚 度， 而 应 结合打锚杆、 挂钢筋 网等措施来加强。因喷 射混凝 土 中有 一定 比例 的粗 骨料 。 为 保证 其 物理力学性能， 喷层也不能过薄。 一般喷层厚 度 不得小于最 大粗骨 料粒径 的两倍 。 2 ． 2 喷射混凝土原材料 由于喷射混凝土工 艺的特殊性， 对原材 料 的性 能和规 格 的要求 与普通 混凝土有 所 不 同。 1 水泥 应该尽量使用高标号的硅酸盐 水泥 。从引大 入 秦 2 3号 、 2 4号 洞 施工 情况 来看， 普通 5 2 5 号硅酸盐水泥收缩量最小， 早 期强度 增长快 ， 较适 宜于喷射 混凝土 。 2 砂子 在施工 中采 用的是 中砂和粗 中 砂混 合的石英 砂， 粒径 在 0 ． 1 5 5 mm。细砂 不适宜 喷射混凝 土。 因为细 砂表 面积大 ， 需要 更多的水泥包裹， 使水泥用量增大而结构易 于开裂 ， 而 且 过细 的粉 砂 含 游 离 s i O 2较 高 ， 有损操作人 员健康。砂 子含水率要控制在 5 ％左右， 含水率过低 时， 混台物在输送管 中 易分离。 在喷出喷头 的瞬间不易与水混合均 匀 ， 而且 粉尘浓 度 也 高 ； 含水率 过 高 时 。 致使 摩擦力增大易发生堵管现象。砂中泥土杂物 的含量 不能超过砂 重的 2 ％。 3 石子 主要采用了附近坚硬耐久的大 通 河河 卵石和经破 碎的 隧洞 围岩 碎石。河卵 石表 面光滑 ， 有 利于管道 的输送和 喷射 ， 但 回 弹率较高 ； 碎石粗糙多棱角。 有利于嵌入塑性 的水泥浆表 面， 回弹率低 ， 但 对输 送管 道磨损 大， 容易发生堵管。河卵石最大粒径 不应大 于 2 5 ram。 碎石 粒径 不 应大 干 2 0 mm， 控 制 粒 径 的 目的在 于 防止堵管 和减少 回弹率 。 4 逮凝剂 加入速 凝剂， 可以使喷射混 凝土加快凝结硬化速度． 提高早期强度 ； 缩短 分层 喷射 间 隔时 问。但掺 量 不 能 过大 ， 过 大 反而会 降低后 期强 度 和 加大 收 缩率 ， 速 凝剂 掺 量应为 水泥含量 的 2 ． 5 ％～4 ％。 5 配合 比 在施工中采用水泥 砂 石子 的重 量 比为 l 2 2或 i 2 1 ． 5 ， 在 喷 拱 部 时 水泥含 量 相 对 多些 ， 粗 骨 料 含 量 相 对 少 些 。 水灰比在喷射混凝土时主要靠喷射手掌握， 当喷面湿润光滑时， 则水灰 比就 比较合适 ； 当 喷 面 出现干斑 时 ， 则表明 水灰 比偏 小， 而 且喷 射混 凝土强度 会 因部分水泥得 不到 充分 的水 化作用而受到影响； 当喷面出现小洞穴或有 流淌现象时， 表明水灰比偏大。施工过程 中， 喷射手要 及 时调 整 水 灰 比， 保 证 喷面 湿 润 光 滑 。 6 喷射混凝土的养护 为使喷射混凝土 很好地 凝结硬 化， 确保混凝土 强度 ， 必须高 度 重视喷射后的养护工作。引大入秦 2 3 号、 2 4 号洞富含地下水 ． 洞 内空气温暖潮湿， 能满足 混凝土强度增长的温度、 湿度要求。 基本上不 做专门的养护。 但 是靠近洞 门地段， 空 气流 动， 干燥 多 风， 则 采用每 昼夜 四至 六次 喷水 养 护， 确保 了喷层表 面 足够 湿润 ， 而且养 护期 不 少于 l 4个昼 夜 。 3 喷射混凝土 施工 中的问题处理 1 回弹 喷射混凝土施工 中回弹是不 可 避免 的 ， 但 要 尽量减少 。喷侧墙 时， 回弹率要 保证不超 过 1 5 ％， 喷拱顶时要不超过 2 5 ％。 回弹率的大小与喷射作业 中的各个环节都有 关系。材料方面， 与水泥的品种、 用量， 抄石 料的粒径大小、 级配、 逮凝剂的 品种、 掺量及 掺和的均匀程度有关 ； 在施工参数方面， 与水 灰 比、 干 混 合 料 搅 拌 后 的停 放 时 间、 工 作 风 压 、 水压 、 喷 头与 受 喷面 的形 状 、 位 置 及 岩 石 表面凹凸情况有关。除 了以上因素， 甸弹率 的大 小。 回喷手 的操 作 技 能 有很 大关 系 。 当 受喷 围岩表 面较 光 滑 ， 且 节理 裂 隙不 发 育地 维普资讯 第 1期 史 马祥 聩 射 混 凝 土支 护 的几 点 体 会 段喷射 混凝土 时 ， 粗 骨料掺 加量 应逐 渐加大 ， 先 少后 多 ， 可 以减少 回弹率 ； 当 受喷 围岩 面 凹 凸不平 且表面 节 理裂 隙较 发 育地 段 ， 因粗 骨 料 可以嵌 入裂 隙， 因而 回弹率 较 低 。在 施 工 中， 根据 受喷岩 面 的不 同情 况 采 用 不 同 的施 工参 数， 及 时地 调 整配合 比， 控制 风压 、 水压 ， 以及调整喷射管头与受喷岩面 的夹角， 回弹 率基本 上都 控制 在 l 5 ％以下。 2 堵管 为顺 利 地进 行 喷射 作 业 ， 必 须 防上管 路堵 塞 。堵管 的原 因是粗 骨料 中含有 粒径过大 的碎 石 或针 片状 石子 ， 砂子 含水 率 超过 8 ％， 输 料管弯 曲过 大 或折 曲 ． 喷射 机 不 经常检修 、 清 洗而结有 水泥块 ， 漏风严 重导致 风 压不 足。 以及 操作失误 如 给料后先 开 电动 机 ， 后 给风时就 可能在 喷关头 、 输 料管 及其 接 头 处堵 塞 。堵管 时 ， 喷头 不 出料 ， 压 力上 升 快， 这时应立 即关 闭 电动 机 ， 随后 停 止 送风 、 送水 ， 立 即进 行 处理 。首 先将 输 料 管拉 直 然 后用 手锤或 木棒 沿管 路敲打 听音寻找堵 塞部 分 ， 找到堵 塞 处后 。 把 压风机 压 力上 升 到 3 ～ 4个气压 I 【 g ／ c m2 吹通 ， 并 锤 击 堵 塞 部 分 促 其畅通， 如果无效， 只得拆开管路进行清理。 为防止堵管， 旌工中严 格控制骨料粒径 及砂子含水率， 正确操作喷射机械， 经常清洗 机具 ， 同时加强上 料人 员 、 喷射 机司机及喷射 手之间的协调配合能力， 仔细观察喷射情况， 及时地处 理 出现 的堵 管 苗 头， 把 堵 管 现 象控 制到最 步。 3 粉 尘 喷射混凝土 料在 喷出的瞬 间与 高压水混合， 由于混合时间短促， 很容易产生 粉尘 ， 从而 恶化 了工作 条件 ， 危害操 作人 员 的 健康 。在 施工 中采 用 了以下几种方法 降低粉 尘 浓度 ① 适 当增 加砂子 含 水 率。 一般 砂 子 含 水 率 控 制 在 4 ％ ～6 ％为 宜 ， 过 大 则 易堵 管 。②严格 控 制风 压。 风 压要 适 中， 风 压 过 大则 会增 加粉尘浓 度， 并会 加大 回弹率 ； 风压 过小虽 然会减 少粉 尘浓 度 ， 但 回弹率 却 会 增 加 ， 而且风 压过 大 或过 小还 会 影 响 喷射 混 凝 土的 最终强 度。工作 风压 最好 控制 在 1 ． 0～ 2 ． 0个 气 压 k g ／ 之 间。在 引大 入 秦 2 3 号 、 2 4号 洞 进 行 喷射 混 凝 土 施 工 时 ， 采 用 Z HP - 2型 混凝土 喷 射 机 ， 工 作 风 压根 据 输 料 管的 不 同长度 而 采用 1 ． 1 ～1 ． 6大 气 压。 在 进行实际操作时， 喷射机司机要加强与 喷射 手之 间的联系。 根据工作面的粉尘浓度和 回 弹量的大 小来及 时地 调 整工作风 压。③适 当 增加喷料端头的干料与水混合部分的喷料管 的长度 。这 样 可 以增 加干 料 与 水 混 合 的 时 间， 使干料与水充分混合， 也可以使料集中聩 出 ， 能有效 降低 粉 尘浓度 。④ 加强 喷 料 机 和 输料 管的 密封性 。加强维修 ， 减 少漏风 现象。 ⑤加强通风与防护， 保证 作业地段有 良好的 通风 条件 ， 操作人 员应尽 可能站在 上风头 ， 并 戴好 防尘面罩 、 防护眼镜及 胶皮手 套， 防止粉 尘和速 凝剂 中有害物 质的侵 害。 4 喷射混凝土支护 主要质量缺陷防治 1 在 喷射 混凝 土 施 工 中局 部脱 落是 一 种常见的缺陷， 出现局部剥落的原因是 受喷 围岩面附有过多的爆破后 的岩屑， 或者受喷 围岩面正好是节理 裂隙面， 有过多的水锈或 其 它松散 的 充填 物 ， 喷 射混 凝 土 层 与岩 面 不 能牢 固粘结 ， 以及 喷 层 太薄 不 足 以适 应 围岩 受力 挤压而 引起变形 脱落 。 防止局部 脱落 ， 主 要 采取 了 以下几 种办 法 ①用高 压水 清 洗 受 喷岩 面 用 高压 水 在 喷射混凝_墓前将岩面清洗干净， 可以确保 岩面与喷罄之间有足够的粘结力。②用砂子 冲磨受喷围岩面。在有些地段， 围岩附着物 用水 不易清 除， 这 种情 况 下， 可 蠊 用喷射混凝 土机用高 压风 将砂 子 加速 以一定 的倾斜 角对 岩面进行冲磨。这种方法缺点是浪费砂子， 而且会增 加环境 粉尘浓 度。③适 当增 加喷层 厚度， 并使用打锚杆 、 挂网等联合施工方式。 2 喷射混凝土支护完工后， 有时会出现 墙根部分露出岩帮， 上部喷层悬空的现象， 称 为失脚 。造成失 脚 的主要原 因是 隧洞支护 以 后 ， 发 现底板标高 高于设计 标高 ， 拉底后 墙根 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1正 围岩 外露而未 补喷 ； 有的是 在喷射 混凝土 时， 墙根部浮碴或 回弹物并未清除干净， 在水的 冲刷或 外力作 用下喷层脱 落造成 失脚。 虽然 墙部 围岩坚硬致 密、 抗 风化能 力较强 时， 失脚 的危害并不大， 但也应 清洗 干净进行补喷。 当墙部围岩遇水易分解 或膨胀时 失脚 会引 起整 个墙部 喷 层 的开裂 与破坏 。 甚 至 引起 隧 道的 失 稳。特 别是 排水 沟 一 侧 有 失 脚 理 象 时， 水会 沿着墙 部 向上渗 透， 会引起 围岩 的解 体或膨胀。 这种情况对围岩的稳定和 隧洞的 安 全非 常不 利 。 防止失脚发 生主要采取 了以下 两种办 法 ① 隧洞开挖 严格遵 照设计 断 面规格 。 一次 开 挖至底 板设计 标 高， 喷 射 混凝 土一 次 喷 至 设计 墙根 。⑦侧 墙根 部 需设 排 水 沟 时， 排 水 沟 与隧嗣 同时进行开挖 。尽量 使排水 沟侧 面 喷射 与墙 部 喷射 同时进 行， 禁止先 喷墙 面， 再 开挖排水沟造成失脚。 3 喷层产生的裂缝可分为收缩裂缝和 受 力裂缝 。收缩 裂缝是喷射 混凝 土本身凝结 收缩 产 生 的 。 宽 度 一 般都 小于 l mm， 深 度 不 超过 5 0 tar a 。 这种裂毽对支护质量影响不大 ； 受力裂缝主要是 因为喷层过薄或强度不够， 不能抵抗岩层 的外力作用而产生的． 这种裂 缝一般较深， 产生的原因 一是因为喷层太薄 或强 度不足 ， 不 足以抵抗 围岩 的外力作 用 ； 二 是由于围岩面凹凸过大， 应力集中点过多， 使 喷层产生局部裂缝 。 为防止和 减少 喷层 裂 缝 ， 采 取 了 以下几 种措麓 ①根据实际情况， 适当调整配合 比。 因为水 泥、 细骨料 以及速 凝剂 掺入量 越多 ， 混 凝土收缩量 就越 大， 产生的收 缩裂缝就越 多 。 在满足设计 强度 的情况下 ， 适 当调整 配合 比， 减 少水泥用 量。 适 当 降低细砂含量 ， 增 加石砂 比， 严格控制速凝荆的掺入量， 这几种方法都 可以有效地防止和减轻收缩裂缝。②严格控 制 喷层 厚度并 使 喷层厚 度均匀 。 喷层厚 度 要 至少为粗骨料最大粒径的两倍， 喷层太薄时， 粗 骨料含 量 相应 减 少， 而 水 泥砂 浆含 量 相 应 增加 ， 会 使 喷 层 收 缩 加 大 ； 喷 层 厚 度 不 均 匀 时， 整 个 喷 层 收 缩 不 均 衡 ， 也 会 喷 层 收 缩 加 大。③加强 养 护 工 作 。混 凝 土 在 硬化 期 间， 表面最 易失 水。 因而 收 缩 裂缝 也 都是 从 表 面 开 始 的。喷射 混凝土在潮湿 条件 下养护 时间 越 长 ， 产生的 收缩裂缝 越少 。在 施工 中， 对靠 近洞门干燥 通 风 地段 ， 对 喷射 混 凝土 的 喷 水 养护一般都不少于 1 4个昼夜。④使受喷岩 面光 滑 圆顺 。 在 引大 入 秦 2 3号 、 2 4号 隧 洞 施工 中采用 光 面爆 破全 断面 开 挖法 ， 使 开 挖 岩面光精 嚼顺， 这样减少 了应力集中， 使喷层 厚 度均 匀 ， 有效 地减少喷 层裂缝 。 5 结 束语 喷射混凝土支护是一种符合岩体力学原 理 的支护方法 ， 提 高了 围岩 的 自承能 力 。 改 善 了围岩 应力 状 态 。 是 一项 操 作性 很 强 的 实 用 技术 。在实 际施工 中， 要 提高 施 工 人 员 的实 际操 作技能 ， 以实际操 作经验为基础 ， 以技术 理论为指导， 在不断的摸索和实践中才 能把 这项技术掌握得更好。 我国贷款支持蒙古锌矿项 目 中国进 出 口银 行与 中国有色金属 建设股份 有限公 司 日前 在京 签署 协 议， 贷款 1 ． 7亿 元 人 民币， 主要用于支持中国有色金属建设股份有限公司与蒙古 国金属有限公司合资开发的蒙古 图术 尔廷 一敖 包锌 矿项 目。 据悉， 这个锌矿项 目的总投资为 4 2 2 0万美元， 建成后将达到年产约 6 ． 8万吨锌精矿能力， 建设规 模 为年开 采 矿石 3 O万吨 。蒙 古锌矿项 目是 我 国政 府优 惠贷 款支 持 的投 资规 模 最大 的 资源开发 项 目． 也是截 至 目前我 国在蒙古 投资的最大项 目。 摘 自 中 国矿 业报 维普资讯