濕噴鋼纖維混凝土在隧道施工中的應(yīng)用

摘　要:將濕噴鋼纖維混凝土這一新工藝在太行山隧道施工中應(yīng)用的全過(guò)程進(jìn)行全面系統(tǒng)的總結(jié)和闡述。從濕噴鋼纖維混凝土的工藝原理、隧道施工中濕噴鋼纖維混凝土配合比選配、勞力和機(jī)具配備、施工工藝流程、技術(shù)質(zhì)量控制等方面,充分說(shuō)明濕噴鋼纖維混凝土在太行山隧道施工中的優(yōu)越性,以及良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞:鐵路隧道; 濕噴; 鋼纖維混凝土; 應(yīng)用

中圖分類號(hào):U455.48 + .　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào): .004 - 2954 (2007) 04 - 0033 - 05

1　概述

　　濕噴鋼纖維混凝土( SFRS)施工技術(shù)近年來(lái)在國(guó)外發(fā)展很快,它將是今后噴射混凝土的發(fā)展方向,有完全取代傳統(tǒng)的掛鋼筋網(wǎng)干噴混凝土的趨勢(shì)。我國(guó)在濕噴鋼纖維混凝土的應(yīng)用也逐漸增多,并作了一些使用濕噴鋼纖維混凝土作為永久襯砌(挪威法)的嘗試,取得了良好的效果和初步的經(jīng)驗(yàn)。太行山特長(zhǎng)隧道位于石太客運(yùn)專線小寨車站和盂縣車站之間,通過(guò)太行山山脈的主峰越宵山,隧道最大埋深445 m,設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道,兩線線間距35 m,隧道全長(zhǎng)27 839 m,是目前我國(guó)設(shè)計(jì)的最長(zhǎng)山嶺隧道。該隧道進(jìn)口段圍巖巖體破碎,裂隙發(fā)育,條件較差,設(shè)計(jì)采用濕噴鋼纖維混凝土進(jìn)行初期支護(hù)。在采用該技術(shù)進(jìn)行施工過(guò)程中涉及到機(jī)械、混凝土材料、施工組織管理、支護(hù)理論、綜合成本核算、人員培訓(xùn)、環(huán)保觀念等眾多方面,因此,濕噴鋼纖維混凝土技術(shù)的推廣應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,同時(shí)需要正確理解工期、成本、質(zhì)量、安全間的辯證關(guān)系。

2　工藝原理及特點(diǎn)

濕噴鋼纖維混凝土適用于隧道及地下工程,高邊坡、深基坑施工的臨時(shí)支護(hù),初期支護(hù),永久支護(hù)或永久襯砌,亦可應(yīng)用于有抗沖刷、抗腐蝕或抗震防爆等特殊要求的混凝土結(jié)構(gòu)部位,以及既有混凝土設(shè)施的修補(bǔ)加強(qiáng)和表面防護(hù)。筆者以隧道工程濕噴鋼纖維混凝土為例介紹如下。

2．1　工藝原理

　　濕噴鋼纖維混凝土技術(shù)是在濕噴混凝土拌和料中摻入一定量的鋼纖維及相應(yīng)外加劑,采用泵送(稠流式)或風(fēng)送(稀流式)作為濕拌混凝土料的壓送噴射動(dòng)力,在噴嘴處加入液態(tài)速凝劑和壓縮空氣噴射至巖面,鋼纖維在噴射混凝土中呈二維隨機(jī)方向均勻離散分布,通過(guò)混凝土與鋼纖維的全長(zhǎng)粘結(jié)和端頭錨固作用,形成一種近乎均質(zhì),抗彎、抗拉、抗剪強(qiáng)度及抗沖擊力性,抗?jié)B性、抗收縮性、耐久性較好的混凝土- 鋼纖維新型復(fù)合材料。這種混凝土- 鋼纖維新型復(fù)合材料,在發(fā)生較大變形后仍能承擔(dān)荷載,具有良好的韌性和裂后強(qiáng)度。

2.2　工藝特點(diǎn)

　　(1)濕噴鋼纖維混凝土施工工藝具有粉塵少、回彈率低、水灰比準(zhǔn)確、噴射混凝土質(zhì)量穩(wěn)定、外觀平整等優(yōu)點(diǎn)。

　　(2)濕噴鋼纖維混凝土施工工藝改善了施工環(huán)境,省去了費(fèi)時(shí)而危險(xiǎn)的掛網(wǎng)作業(yè),簡(jiǎn)化施工工序,機(jī)械化程度高,施工生產(chǎn)能力大,減少循環(huán)作業(yè)時(shí)間,使支護(hù)更加快捷、及時(shí),提高了施工和結(jié)構(gòu)的安全性,施工更加快速、安全、高效。

　　(3)濕噴鋼纖維混凝土工藝改善了噴射混凝土的物理力學(xué)性能,濕噴鋼纖維混凝土抗壓、抗拉、抗彎強(qiáng)度較普通噴混凝土提高較大,同時(shí)具有很好的柔性和抗裂效應(yīng),允許變形量和殘余強(qiáng)度較素噴混凝土大許多,能吸收較大的變形能,有利于充分發(fā)揮圍巖的自承能力,并可降低噴層厚度(從既有經(jīng)驗(yàn)看,可減少25%～30% ) 。

　　(4)濕噴鋼纖維混凝土能很好地適應(yīng)不規(guī)則巖面,使噴混凝土與巖面更加緊帖,避免了噴層后的空洞和鋼筋網(wǎng)的腐蝕,同時(shí)大大地減少了噴混凝土填充量。

　　(5)濕噴鋼纖維混凝土抗裂性、抗沖擊性、抗?jié)B性、抗凍融性和耐久性好,適合于作為永久襯砌,它也是應(yīng)用挪威法的基本工藝之一。

3　配合比選配

3..　原材料選用

　　原材料應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204—2002)中的有關(guān)規(guī)定。

　　(1)砂子　可使用天然河砂或機(jī)制砂,含泥量小于5% ,片狀云母含量小于2%。以平均粒徑0.35 ～0．5 mm的中砂或中粗砂為宜(Mk = 2．5～3.3) ,體積質(zhì)量密度大于1550 kg/m3 ,含水率5% ～7%,施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)堆放于防雨棚中。

　　(2)碎石　可使用天然河卵石或機(jī)制碎石,碎石中黏土和粉狀物含量小于2%,大于設(shè)計(jì)最大骨料粒徑1.5倍的針狀物含量小于15% ,不得使用頁(yè)巖。骨料最大粒徑宜在10～16 mm,且小于噴頭直徑的1 /3和鋼纖維長(zhǎng)度的1 /2,并小于一次噴層厚度的1 /3。

　　(3)混合骨料　根據(jù)經(jīng)驗(yàn),回彈料中大部分為大于8mm的骨料,所以噴混凝土料中砂率應(yīng)適當(dāng)增大。

　　混合骨料按照美國(guó)規(guī)范(美國(guó)混凝土協(xié)會(huì))推薦的級(jí)配,應(yīng)符合表.中3種級(jí)配之一,其中級(jí)配一適用于細(xì)骨料濕噴鋼纖維混凝土。

　　(4)水泥　一般使用符合國(guó)標(biāo)《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB175—1999)的普通硅酸鹽水泥,水泥根據(jù)濕噴鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和水泥凝結(jié)硬化情況選用,一般使用42．5級(jí),最低不小于32.5級(jí)。應(yīng)注意各種性能波動(dòng)幅度大的水泥不得用于濕噴纖維混凝土生產(chǎn),同時(shí)水泥中C3S和C2S含量不得低于40%和20%。水泥用量取決于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和良好的和易性, 一般常用的水泥與混合骨料比為1∶3～1∶4.5。

　　(5)鋼纖維　一般多選用長(zhǎng)度25 ～40 mm,直徑0.3～0.5mm,長(zhǎng)徑比60～80,本身強(qiáng)度大于1200MPa兩端帶彎鉤的異型圓鋼纖維。長(zhǎng)徑比和體積率越大,濕噴鋼纖維混凝土力學(xué)性能越好,但超過(guò)一定限度會(huì)發(fā)生裹團(tuán)和堵管,造成施工困難。鋼纖維的摻量根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、鋼纖維形狀和長(zhǎng)徑比、基體(指砂、石、水泥)配合比、以及噴射工藝水平來(lái)選定,并且施工前做預(yù)施工試驗(yàn),確定最優(yōu)配合比。

　　(6)外加劑和摻加物　各種外加劑與水泥之間必須相互兼容,性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50119—2003)要求。

　　速凝劑:使用液態(tài)速凝劑,選用初凝時(shí)間適中、后期強(qiáng)度損失小、混凝土料和鋼纖維回彈少、纖維定向好、粘結(jié)力強(qiáng)、一次噴層厚度大、含堿量低、性能穩(wěn)定的速凝劑。速凝劑的摻量取決于速凝劑種類、受噴面的情況、環(huán)境溫度、水泥類型和施工工藝要求(凝結(jié)時(shí)間、早期強(qiáng)度)等,由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

　　減水劑:濕噴鋼纖維混凝土施工水灰比較大而又對(duì)噴混凝土坍落度要求高。施工中使用液態(tài)減水劑,以減少水泥和水用量,增加混凝土和易性、粘結(jié)性和可泵性,生產(chǎn)出流塑化的混凝土料,并保持坍落度,降低回彈率,提高濕噴鋼纖維混凝土強(qiáng)度、耐久性,減少干縮裂縫,提高抗?jié)B性。但是,大多數(shù)減水劑有緩凝作用,一般應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況與速凝劑混用。

　　硅粉:硅粉比表面積達(dá)20 m2 /kg以上,為普通水泥的50～60倍,可以用其取代部分水泥并適當(dāng)增加水用量,以提高噴混凝土密實(shí)度,提高粘附力,降低回彈率,有利于泵送和噴射施工,并增加濕噴鋼纖維混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性。

　　其他外加劑和摻加物:如超增塑劑、泵送劑、緩凝劑、穩(wěn)定劑、防滲劑、粉煤灰等, 根據(jù)實(shí)際需要情況選用。

3.2　配合比設(shè)計(jì)

　　濕噴鋼纖維混凝土的配合比設(shè)計(jì)采用計(jì)算試驗(yàn)法進(jìn)行,應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的抗壓/抗拉強(qiáng)度或抗壓/抗彎強(qiáng)度要求,可參照普通噴混凝土進(jìn)行。配合比設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比,同時(shí)考慮混凝土的坍落度和施工性。為降低水灰比,一般應(yīng)摻入減水劑。由于濕噴鋼纖維混凝土的實(shí)際配合比不等同于設(shè)計(jì)配合比,故在正式施工前,根據(jù)工程實(shí)際情況和施工工藝水平,選取3～4種配合比(改變砂率、膠骨比和水灰比)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工預(yù)試驗(yàn),實(shí)測(cè)濕噴鋼纖維混凝土早后期力學(xué)性能、實(shí)際配合比和回彈率,分析比較后,從中選擇滿足工程要求和造價(jià)最低的最優(yōu)配合比。一般來(lái)說(shuō),配合比參數(shù)變動(dòng)范圍如表2所示,需注意,選擇適當(dāng)?shù)纳奥适桥浔仍O(shè)計(jì)的非常重要的一環(huán)。

　　注: CW ———水泥用量,摻量與速凝劑類型有關(guān)。

4　工藝流程

4.1　工藝流程(圖. )

4.2　施工準(zhǔn)備

　　(1)受噴面處理　噴射作業(yè)前,進(jìn)行受噴面危石處理(但不能過(guò)度,只需撬掉最松的石塊) ,用高壓水清洗巖面,埋設(shè)厚度檢測(cè)樁。對(duì)于特別干燥的巖面,噴

射前應(yīng)噴水至飽和狀態(tài)。噴混凝土前,先噴一層厚5～10 mm、不低于濕噴鋼纖維混凝土強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿墊層,以減少回彈。

　　(2)機(jī)電檢查　噴射作業(yè)前,進(jìn)行電氣和機(jī)械設(shè)備的檢查或試運(yùn)轉(zhuǎn),并做好工作面照明和通風(fēng)工作。

　　(3)噴射平臺(tái)　不使用機(jī)械手時(shí),設(shè)置具有可以垂直升降和水平移動(dòng)的噴射平臺(tái),并作好安全防護(hù)。

4.3　濕拌料投料攪拌和運(yùn)輸

　　濕拌料攪拌時(shí)投料順序和方法應(yīng)正確,使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌充分,保證鋼纖維分散均勻,一次攪拌量不大于額定攪拌量的80%。投料時(shí)按石、砂、水泥+鋼纖維的順序分3批投入,或者使用鋼纖維加入機(jī)分散加入。為發(fā)揮外加劑的效果,外加劑應(yīng)隨后與20%～50%的拌和水一起加入拌和料中,不要加入干料中。

　　砂、石、水泥、鋼纖維、硅粉干攪拌2 min以后,加入水和減水劑等攪拌3 min,拌制好的混凝土應(yīng)和易性好,經(jīng)試驗(yàn),坍落度滿足要求才可使用。

　　濕拌料制好后,應(yīng)盡快運(yùn)至工作面進(jìn)行施噴,在運(yùn)輸過(guò)程中要不停地?cái)噭?dòng)以防止離析、泌水和坍落度降低過(guò)多,甚至凝固。濕拌料存放時(shí)間不超過(guò)2 h,采用罐車自動(dòng)上料,但當(dāng)濕噴機(jī)受料口較罐車出料口高時(shí),應(yīng)采用螺旋輸送機(jī)上料;采用人工上料時(shí),要配足人員,保持連續(xù)均勻上料。

4.4　噴射施工

　　(1)噴頭工藝　噴頭的工藝直接關(guān)系到濕噴鋼纖維混凝土質(zhì)量,應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)足、技術(shù)熟的噴手操作,最好使用自動(dòng)化機(jī)械手。噴頭與受噴面的距離在1.0 ～2.0 m,角度控制在75°～90°,以90°為宜。噴射時(shí),噴頭作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動(dòng)半徑15～20 cm) ,一圈壓半圈,縱向蛇行進(jìn)行。

　　(2)噴射順序　先補(bǔ)平坑洼低凹處,噴射時(shí)分段、分部、分塊、分層進(jìn)行,并按初噴、復(fù)噴(間隔4～6 h)分2次進(jìn)行,初噴時(shí)先拱后墻,復(fù)噴時(shí)先墻后拱。

　　(3)噴射工作風(fēng)壓和噴射壓力　噴射工作風(fēng)壓大容量濕噴機(jī)為0.4～0.7MPa,中小容量濕噴機(jī)在0.3～0.7MPa,工作風(fēng)壓的大小與噴射部位、管路長(zhǎng)度等有關(guān)系。須注意,當(dāng)使用TK - 96.濕噴機(jī)時(shí),系統(tǒng)風(fēng)壓應(yīng)≥0.5 MPa才能進(jìn)行開(kāi)機(jī)操作,否則容易堵管。

　　供風(fēng)量使用大容量噴濕機(jī)≥12 m3 /min (0.7MPa時(shí)) ,中小容量濕噴機(jī)≥10 m3 /min (0.7MPa時(shí)) ,噴射壓力為0.3～0.5MPa。

　　(4)速凝劑摻入　液態(tài)速凝劑由自動(dòng)計(jì)量摻入設(shè)備在噴嘴處摻入,但TK - 96.濕噴機(jī)須人工預(yù)先調(diào)動(dòng)計(jì)量泵調(diào)節(jié)表盤,設(shè)定設(shè)計(jì)流量。

　　(5)一次噴層厚度　邊墻一次噴層厚度7 ～15cm,拱部5 ～8 cm,應(yīng)在前一層終凝后才進(jìn)行后一層施噴。

　　(6)濕噴鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)　濕噴鋼纖維混凝土終凝后2 h開(kāi)始養(yǎng)護(hù),保持表面為濕潤(rùn)狀態(tài),可選用噴霧濕潤(rùn)或蓋薄膜法養(yǎng)護(hù),時(shí)間為10～14 d。當(dāng)相對(duì)濕度> 85%時(shí),可采用自然養(yǎng)護(hù),而當(dāng)氣溫低于+ 5 ℃時(shí),不得灑水養(yǎng)護(hù)。

4．5　回彈料的處理

　　回彈料不能重新作為濕噴鋼纖維混凝土原材料,噴射后及時(shí)清運(yùn)。

5　機(jī)具配備

　　濕噴鋼纖維混凝土機(jī)具配備應(yīng)合理,形成綜合機(jī)械化施工作業(yè)線。根據(jù)實(shí)際需要,選用中小容量(實(shí)際生產(chǎn)能力4～10 m3 /h)或大容量(實(shí)際生產(chǎn)能力大于10 m3 /h)濕噴機(jī)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況看,國(guó)產(chǎn)的風(fēng)送型轉(zhuǎn)子活塞式濕噴機(jī)(如TK - 961)已大量生產(chǎn)推廣應(yīng)用,國(guó)外的泵送型活塞式濕噴機(jī)已普遍推廣應(yīng)用,但其對(duì)砂石料級(jí)配和混凝土和易性要求高,一般需配備機(jī)械手。

　　在大斷面和軟弱圍巖隧道情況下,應(yīng)使用遙控自動(dòng)化機(jī)械手,以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和改善施工作業(yè)條件。機(jī)械手自動(dòng)化程度和精度越高越好,要求具有俯仰、擺動(dòng)(畫圖) 、伸縮、升降以及自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的功能。

　　(1)使用大容量濕噴機(jī),主要機(jī)具設(shè)備見(jiàn)表3。

　　這種機(jī)具配備方案機(jī)械化程度高(有的濕噴機(jī)甚至配置空壓機(jī)等輔助設(shè)備) ,生產(chǎn)能力大,但投資大,靈活性較差,清洗維修較難,適用于噴混凝土量大的大中型土木工程如鐵路雙線隧道等工程。

　　(2)使用中小容量濕噴機(jī),主要機(jī)具設(shè)備見(jiàn)表4。

　　這種機(jī)具配備方案生產(chǎn)能力相對(duì)較小,一般可不配備噴混凝土機(jī)械手,投資小,機(jī)動(dòng)靈活,維修方便,對(duì)噴射混凝土施工和機(jī)械管理水平要求相對(duì)較低,適用于噴混凝土量不大的中小型土木工程如鐵路單線隧道等工程。

6　勞動(dòng)力組織(表5 )

表5　勞動(dòng)力組織

　　注: (1)不包括濕噴機(jī)機(jī)械工程師及其他輔助人員,如空壓機(jī)司機(jī)、電工、試驗(yàn)員等。

　　(2)濕噴鋼纖維混凝土施工作業(yè)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有技術(shù)員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和生產(chǎn)組織。

　　(3)實(shí)際上,中小容量濕噴機(jī)也有不少情況使用機(jī)械手。

7　技術(shù)措施

7.1　技術(shù)要求

　　(1)嚴(yán)格按ISO9000 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)貨檢驗(yàn)和試驗(yàn),并進(jìn)行人員培訓(xùn),未經(jīng)培訓(xùn)人員不能進(jìn)行濕噴鋼纖維混凝土噴射作業(yè)。

　　(2)施工前進(jìn)行水泥與速凝劑間兼容性、凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn),以及人員、設(shè)備、材料能力配置評(píng)估。

　　(3)骨料應(yīng)規(guī)范,級(jí)配好,干凈,過(guò)篩;鋼纖維表面應(yīng)潔凈,不得生銹。

　　(4)原材料計(jì)量準(zhǔn)確,計(jì)量誤差水泥、鋼纖維、水、硅粉< 2% ,砂、石< 3%,速凝劑、減水劑< 0.5% ,宜使用自動(dòng)計(jì)量配料機(jī),稱量后立即拌料。

　　(5)嚴(yán)格控制混凝土料攪拌時(shí)間。

　　(6)鋼纖維攪拌均勻,不能有結(jié)團(tuán);混凝土運(yùn)送過(guò)程中保持?jǐn)嚢琛?/P>

　　(7)速凝劑使用自動(dòng)計(jì)量設(shè)備穩(wěn)定摻入,優(yōu)先選用具有“粘度衰減效應(yīng)”的種類,使剛噴射的混凝土具有可塑性和觸變性,表面軟,能與后噴射的混凝土較好的粘合,降低回彈率。

　　(8)在實(shí)際施工中,取得工作風(fēng)壓、送料速度、噴射距離與噴混凝土質(zhì)量、回彈率之間的參數(shù)關(guān)系,并作出適當(dāng)調(diào)整。

　　(9)使用濕噴鋼纖維混凝土作永久襯砌時(shí),要求光爆成型好。

　　(10) 厚度檢測(cè)不夠時(shí), 采用加厚噴層的辦法處理。

　　(11)做好濕噴鋼纖維混凝土施工記錄。

7.2　問(wèn)題處理

　　(1)預(yù)防堵管

　　因?yàn)閾饺脘摾w維的影響,施工中很容易堵管。防止堵管應(yīng)做到:嚴(yán)格篩選骨料;嚴(yán)格控制水灰比;保證風(fēng)壓正常;保持管路順直;鋼纖維攪拌均勻,不能有結(jié)團(tuán);每次作業(yè)完成或中間長(zhǎng)時(shí)間停止作業(yè),均要用水清洗機(jī)具設(shè)備,防止凝固。為滿足現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)需要噴混凝土和避免混凝土在管路中凝固而頻繁清洗濕噴機(jī)和管路,可使用調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間的緩凝- 促凝體系。

　　(2)巖面滲漏水處理

　　濕噴鋼纖維混凝土由于水灰比較大,對(duì)滲漏水巖面的適應(yīng)性相對(duì)不如干噴。施工中采用“導(dǎo)、集、排、引、堵”相結(jié)合的方法處理,即對(duì)微量分散的水,采用挖淺槽導(dǎo)流匯集排出;對(duì)較小量集中的水,采用鉆孔插入小導(dǎo)管引出;對(duì)較大量的水,采用鉆孔注漿封堵?？傊?有滲漏水的巖面,噴混凝土前必須做好水的處理,以保證濕噴鋼纖維混凝土的質(zhì)量。

　　(3)掉塊處理

　　除了減少一次噴層厚度以外,還要檢查風(fēng)壓、配合比,尤其是速凝劑摻量和水灰比是否正常。

　　(4)減少鋼纖維回彈

　　減少鋼纖維回彈就是使鋼纖維的回彈不超過(guò)集料的回彈,應(yīng)優(yōu)化配合比設(shè)計(jì),選用較細(xì)的骨料和長(zhǎng)徑比較小的鋼纖維,增加水泥用量和摻入硅粉,適當(dāng)降低風(fēng)壓,同時(shí),保證速凝劑摻量正常,機(jī)械狀態(tài)良好。

8　質(zhì)量控制

8.1　檢驗(yàn)與試驗(yàn)

　　(1)預(yù)施工試驗(yàn)

　　選定滿足設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)要求的最優(yōu)配合比和適用的原材料,主要檢驗(yàn)和試驗(yàn)項(xiàng)目有:粗骨料最大粒徑、細(xì)骨料級(jí)配和模數(shù)、水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)、外加劑品種和摻量、混凝土坍落度、濕噴鋼纖維混凝土早期和后期強(qiáng)度、外加劑之間及其水泥間的兼容性。同時(shí),檢查噴射系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,并量測(cè)回彈率和粉塵量。

　　濕噴鋼纖維混凝土早期和后期強(qiáng)度試驗(yàn)方法:施工前選擇3～4種不同的配合比,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試噴射作業(yè),現(xiàn)場(chǎng)噴打板制作標(biāo)準(zhǔn)試件(150 mm ×150 mm ×150mm,每一種配比至少取3個(gè)試件) ,按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生,進(jìn)行7 d和28 d強(qiáng)度試驗(yàn)。要求試件抗壓強(qiáng)度大于1.2倍設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

　　(2)施工中的檢驗(yàn)和試驗(yàn)

　?、俟橇蠙z驗(yàn)

　　檢查粗骨料粒徑、細(xì)骨料模數(shù)、骨料級(jí)配是否滿足施工要求,每批進(jìn)貨檢查.次。

　?、谔涠仍囼?yàn)

　　每次噴射前檢查。

　　③配合比檢驗(yàn)

　　評(píng)估拌和料和新鮮濕噴鋼纖維混凝土中水泥、骨料的真實(shí)比例,每1000 m3 進(jìn)行.次。

　?、軐?shí)際鋼纖維含量和回彈率檢驗(yàn)

　　每50m3 進(jìn)行一次實(shí)際鋼纖維含量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)過(guò)程如下:隨機(jī)取10 L未凝固濕拌料,洗凈烘干,冷卻后用磁石吸出鋼纖維稱重;隨機(jī)取10 L 未凝固回彈料,洗凈烘干,冷卻后用磁石吸出鋼纖維稱重;比較兩者含量,計(jì)算實(shí)際鋼纖維含量。

　　回彈率是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),采用實(shí)驗(yàn)板(1 m ×1 m)進(jìn)行10 cm標(biāo)準(zhǔn)厚度實(shí)際檢測(cè),應(yīng)達(dá)到拱部一般< 10% ,最大15%;邊墻一般< 5% ,最大< 8%的水平。

　?、荼碛^質(zhì)量觀測(cè)和厚度檢驗(yàn)

　　施工后進(jìn)行濕噴鋼纖維混凝土表觀質(zhì)量目測(cè)檢查。濕噴鋼纖維混凝土厚度檢驗(yàn)有兩種方法:標(biāo)樁法和鉆孔法。檢測(cè)樁布設(shè)密度按縱向2 m /根;鉆孔時(shí),按表6所述間距隨機(jī)取.個(gè)檢測(cè)斷面(每個(gè)斷面至少5個(gè)點(diǎn),起拱線以上至少3個(gè)點(diǎn)) 。

　　(3)力學(xué)性能試驗(yàn)

　　用于力學(xué)性能試驗(yàn)的試件采用大板切割法制作,制作時(shí)噴射方向應(yīng)垂直于大板。

　?、倏箟簭?qiáng)度

　　每循環(huán)(或每5 m3 ) 拱部及兩邊墻各取. 組( 3塊)標(biāo)準(zhǔn)試件(150mm ×150 mm ×150 mm) ,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下作7 d和28 d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。為測(cè)定實(shí)際濕噴鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強(qiáng)度,采取鉆孔取芯機(jī)鉆取芯樣( <100 mm,高100 mm) ,取有工程質(zhì)量代表性的點(diǎn)至少3個(gè)作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

　?、陧g性試驗(yàn)

　　彎曲韌度是濕噴鋼纖維混凝土較素噴混凝土性能改善最為顯著的方面,彎曲韌度指數(shù)最能反映濕噴鋼纖維混凝土的性能。進(jìn)行濕噴鋼纖維混凝土彎曲韌度試驗(yàn),每項(xiàng)工程至少進(jìn)行6組,應(yīng)全部滿足要求。制作標(biāo)準(zhǔn)試件(150mm ×150mm ×550mm)作靜跨450mm三分點(diǎn)對(duì)稱加載彎曲試驗(yàn),并繪制荷載- 撓度曲線,求取彎曲韌度指數(shù)I.0 和I30 (分別對(duì)應(yīng)變形達(dá)5.5δ、15.5δ時(shí)的韌度除以初裂韌度的商值,δ為初裂韌度) ,計(jì)算R30 /10 = 5 ×( I30 - I.0 ) 。

　　在工程實(shí)際中,由于韌度試驗(yàn)設(shè)備要求高,只要按照設(shè)計(jì)規(guī)定的彎曲韌度和鋼纖維特征圖(彎曲韌度指數(shù)- 鋼纖維摻量曲線關(guān)系圖) ,通過(guò)試驗(yàn)確定鋼纖維類型和摻量后,檢驗(yàn)噴層厚度和鋼纖維含量就能達(dá)到彎曲韌度質(zhì)量控制的要求,但鋼纖維必須使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

　?、壅辰Y(jié)性試驗(yàn)

　　采用鉆孔取芯法檢查濕噴鋼纖維混凝土與受噴面的粘結(jié)情況,若能鉆取到連續(xù)不間斷的整體巖芯包括巖石和噴層,且觀察巖石與噴層間無(wú)空洞,則表明粘結(jié)性能良好。

8.2　質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(表7 )

9　效益分析

　　對(duì)濕噴鋼纖維混凝土的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析,要從濕噴機(jī)購(gòu)置費(fèi)、混凝土材料價(jià)格、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、環(huán)保和節(jié)約材料等方面綜合分析,以太行山隧道為例進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

　　太行山隧道進(jìn)口段起訖里程DK69 + 255 ～DK73+ 20. (YDK69 + 27.～YDK73 + 20.) ,為線間距35 m的2座單線隧道,隧道洞身穿過(guò)泥質(zhì)條帶灰?guī)r、竹頁(yè)狀灰?guī)r及白云巖地層,洞口部分Ⅲ、Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)592 m。Ⅴ級(jí)圍巖巖體破碎,裂隙發(fā)育,主要為碎石土; Ⅲ級(jí)圍巖薄至中厚層狀,弱風(fēng)化,巖體呈塊狀結(jié)構(gòu),巖層平緩,拱頂易坍塌落石。以上部分圍巖條件較差,隧道最大開(kāi)挖斷面寬11.6 m,高11.8. m,采用濕噴鋼纖維混凝土進(jìn)行初期支護(hù)。

　　濕噴鋼纖維混凝土使用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥;采用為貝卡爾特ZP305型鋼纖維,長(zhǎng)度為30 mm,直徑為0.5 mm,長(zhǎng)徑比為60,單根抗拉強(qiáng)度≥1100MPa,兩端帶有彎鉤;減水劑為上海麥司特SG型減水劑;速凝劑為上海麥司特TCC766型液體速凝劑。施工配合比見(jiàn)表8。主要施工機(jī)具為:國(guó)產(chǎn)TK - 96.型濕噴機(jī)(理論生產(chǎn)率5 m3 /h ) , JZC750 強(qiáng)制攪拌機(jī), 壽力LS25S - 350H型移動(dòng)空壓機(jī),五十鈴CXZ6MC混凝土輸送車,無(wú)軌運(yùn)輸方式。

　　經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn), 7 d和28 d平均強(qiáng)度分別為18.9、25.5MPa, 28 d平均強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為0.6MPa,變異系數(shù)為1.2% ,質(zhì)量穩(wěn)定優(yōu)良。濕噴鋼纖維混凝土在本工程的應(yīng)用,大大地緩解了工期矛盾,改善了作業(yè)環(huán)境,減輕了通風(fēng)壓力,社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯(表9) 。

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