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湿喷机喷射砼工艺的实验

 水冲口隧道是平乐至钟山公路主要的结构物,位于K137+860~K139+265,隧道穿越II~III类围岩,属于微风化、局部弱风化砂岩,粉砂质泥岩及花岗岩,呈碎石状松散结构。采用湿式喷射,防水达到二级防水标准。下面就水冲口隧道湿式喷射进行阐述。

1 湿式喷射砼工艺的试验

  1.1选择机具配套

  ① 工作台架:根据隧道断面大小现场加工制作台架长度5m(一个喷射作业循环长度)的工作台架。

  ② 上料平台:喷射机料斗高度1.5m,为减轻劳动强度,设置高度为0.7m上料平台。

  ③ 混凝土喷射机:TK-961型湿喷混凝土机。其生产能力为3~5m3/h;输送距离水平方向为100m,垂直方向30m。

  ④ 混合料搅拌机:强制式混凝土搅拌机,配有计量设备磅秤、台秤等。

  ⑤ 空气压缩机:供风能力为:0.5MPa以上,供风量大于9m3/min。

  ⑥ 供水设备:保证水压为0.15-0.2MPa。

  ⑦ 坍落度简,10*10抗压标准模具,抗渗模具,喷射大板底模及其它辅助工具。

  1.2 材料选择与混凝土配比

  1.2.1材料选择(见表1、表2)

  ① 水泥:P.O425鱼峰牌普通硅酸盐水泥。

  ②砂:燕塘河砂。细度模数2.59,含泥量为1.8%。

  ③粗骨料:5~15mm连续级配花岗岩碎石。

  ④ 水:饮用水。

  ⑤外加剂。速凝剂:通过试验确定了8604型液体速凝剂作为最终现场用料:防水剂:分别采用EA—C补偿收缩膨胀剂(内掺法:14%)和TJ型高效防水剂(外掺法:3%~5%)进行现场对比试验:减水剂:选用TJ—G高效减水剂,掺量在0.8%~1%,其减水率可达15%以上。

  ⑥排水盲管。因受喷射厚度(设计的最小喷射厚度为80mm)限制,选用外径为30mm软式透水弹簧盲管。

  1.2.2配合比的拟定

  按照湿喷机的技术要求,以素混凝土配合比:C:S:G:W=1:2:2:0.45(水泥:砂:石:水)为基准配合比,分别对掺入不同外加剂进行试配:(一)EA—C+JT—G,其配比为C:S:G:W:EA—C:JT—G=1:2:2:0.45:0.12:0.8%:(二)掺入TJ型,其配比为C:S:G:W:TJ=1:2:2:0.45:0.04。其结果见表3。 

  可见掺入外加剂的两种配合比均满足C20强度标准.因此决定用两种配合比作为现场试验用材.

  1.3 地质调查

  隧道围岩以I、Ⅲ类为主,处于微、未风化带中。节理发育—— 未发育,闭合——微张,局部张性节理,以扭性为主,节理面平整光滑,少数有泥质充填,偶有次小级断层出露。开挖后大部分呈潮湿或浸湿状,在节理裂隙带和岩脉接触带有偶见的明显出水点,主要表现为局部的滴水、小线状出水,涌水量小。K137+900—940结调查结果见表4。

  1.4现场试验

  1.4.1现场喷射混凝土配合比的确定

  根据现场的地质调查,对配合比(一)和配合比(二)分别掺入4%的速凝剂进行试验,其结果见表5。

  经试验可知,在渗水或滴水段采用配合比(二),为保证质量对局部渗水或滴水较大的岩面,改变配合比,仅用细骨料不用粗骨料,添6%速凝剂,先喷2cm厚再按正常配合比喷射。在湿润或干燥段。采用配合比(二)进行喷射。

  1.4.2岩面整洁度的影响

  我们将待测的岩面分两块:A(清除干净)和B(保持原开挖面),将去除底部的面盆扣在岩面上,中间预设拉拔钢筋,喷射混凝土至盆满,28d后用锚杆拉拔器拉拔至破坏。A块岩面的抗拉拔力明显比B面大,A面的回弹量也比B面少。试验结果在0.2~0.9MPa之间,从A面破坏的形式上分析。①为粘结面上有许多发亮的花岗岩石英晶粒,这种现象说明花岗岩中石英晶粒是影响其与喷混凝土粘结强度的因素之一。②为破坏面上有部分花岗岩片石,这种现象说明试件的破坏首先产生在花岗岩的内部微节理面上,这证明了在喷混凝土前必须保持待喷岩面无松动岩石且干净和无油污杂物,同时在围岩节理较发育段有必要采用挂钢筋网和锚杆,以加强喷混凝土层与围岩的整体支护效果。

  1.4.3 地下水的影响

  我们在K137+910~920拱顶将待测的岩面分两块:A (安设排水系统)和B(不安设)。喷射完毕后,通过对喷混凝土表面进行观察,喷混凝土表面主要有两种渗漏水情况:其一为湿渍,混凝土表面潮湿而无明显的水迹,刚喷射后主要出现在拱部,呈大片状出现:其二为呈滴水状,表面有明显的水滴。28d后结果。

   可见对于滴水或渗水较大的岩面可专设盲管引排补喷或直接封堵。从现场试验情况看,一次喷射很难达到不渗不漏的效果,这主要是因为初次喷射地下水分布不集中,对较大的涌水难以找到出水点,因此对于地下水较多、防水要求较高时宜采用分层喷射的方法。

  1.4.4 原材料的影响

  将上面提供的同一种材料,分A(用水冲洗过的集料)和B(照原样)进行试拌,在同一水灰比,同一块岩面上喷射,经试验对比,A比B具有砼强度高,粘结力大,回弹小等优点。证明集料的干净性对喷射砼很重要。

  1.4.5水灰比的影响:

  对湿喷混凝土,水灰比过大,速凝效果愈差,回弹量增大,混凝土强度偏低;水灰比小,施工喷射困难,水泥水化不充分,强度较低,回弹增大。通过C/W=0.4~5.0进行试喷,C/W=0.45效果较好。

  1.4.6 施工温度的影响

  水泥凝结时间随温度升高而加快,当温度到达30℃时,经试验掺速凝剂后的混凝土其终凝时间和后期强度都不利。喷射混凝土温度宣在15~25℃为好。

  1.4.7 喷射层厚的影响

  一次喷射层太厚,在自重作用下,喷层会出现错裂而引起大片坍落:太薄时大部分粗集料会回弹。喷层仅留砂浆,将影响喷射效果和质量,经现场试验,拱部喷层厚6cm,边墙8cm 。

  1.4.8 风压和水压的影响

  风压过大会造成喷射速度太高而加大回弹量,风压过小会使喷射力减弱,使混凝土密实性差影响强度;水压过小也会影响施工质量。经试验采用风压为200N/cm2,水压为210N/cm 。

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