客运专线铁路双线隧道双侧导坑湿喷混凝土施工作业指导书
2012-02-05 11:34:23   来源：   点击：

　　客运专线铁路双线隧道双侧导坑

　　湿喷混凝土施工作业指导书

　　1 目的

　　明确隧道喷射混凝土施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道喷射混凝土施工作业。

　　2 编制依据

　　⑴《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008)

　　⑵《客运专线铁路隧道工程施工质量验收标准》铁建设[2005]160号

　　⑶《施工图设计文件》

　　3 适用范围

　　适用于双线隧道及其辅助坑道的湿喷混凝土施工。

　　4 工艺流程及技术要求

　　4.1 喷射混凝土设计

　　隧道初期支护喷射混凝土设计厚度10～35cm，设计强度等级为C25或C20。喷射混凝土配合比的设计应满足：强度符合设计要求、不发生管路堵塞、能向上喷射至设计厚度的要求。

　　4.2 喷射混凝土施工

　　隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。施工工艺见图1。

　　4.2.1 喷射前准备

　　⑴喷射前应对受喷岩面进行处理。一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面。若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网(网格宜不大于20×20mm、线径宜小于3mm)，用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，宜先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。

　　图1 喷射混凝土施工工艺框图

　　⑵设置控制喷射混凝土厚度的标志，一般采用埋设钢筋头做标志，亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为施工控制用。

　　⑶检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。

　　①选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求;压风进入喷射机前必须进行油水分离;

　　②输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能;

　　③保证作业区内具有良好通风和照明条件。

　　④喷射作业的环境温度不得低于5℃。

　　⑷若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面，喷射前应按不同情况进行处理。

　　①大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。

　　②小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。

　　③大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。

　　4.2.2 混凝土搅拌、运输

　　湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。

　　钢纤维混凝土的搅拌工艺应确保钢纤维在拌合物中分散均匀，不产生结团，宜优先采用将钢纤维、水泥、粗细骨料先干拌后加水湿拌的方法，且干拌时间不得少于1.5min，或采用先投放水泥、粗细骨料和水，在拌合过程中分散加入钢纤维的方法。搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min，采用先干拌后加水的搅拌方式时，干拌时间不宜小于1.5min，搅拌时间不宜小于3min。

　　掺有合成纤维混凝土的搅拌时间宜为4～5min。搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，若仍有成束纤维，则至少延长搅拌时间30s才可使用。

　　运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。

　　4.2.3 喷射作业

　　⑴喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

　　⑵喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

　　①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。

　　②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。

　　③分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2～4h。

　　⑶喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加;风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。黄土隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。

　　⑷喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m;喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm;若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。

　　4.2.4 养护

　　喷射混凝土终凝2小时后，应进行养护。石质隧道采用喷雾养护，黄土隧道采用养护液养护。养护时间不小于14d。当气温低于+5℃时，不得洒水养护。

　　4.3 施工控制要点

　　⑴喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用，速凝剂应妥善保管，防止受潮变质。严格控制拌合物的水灰比，经常检查速凝剂注入环的工作状况。喷射混凝土的坍落度宜控制在8～13cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。

　　⑵喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。

　　⑶必须在隧道开挖后及时进行施作。喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志，严格控制喷射砼的厚度。

　　⑷喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。

　　⑸喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。同时测量其平整度和断面，并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。

　　⑹在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。

　　⑺经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。

　　⑻喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。

　　⑼喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保暖措施;作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C;在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业;混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。

　　5 材料要求

　　5.1 水泥

　　喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5MPa。根据工点特点，必要时可采用特种水泥。

　　5.2 粗、细骨料

　　粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石(斗石)，或两者混和物，严禁选用具有潜在碱活性骨料。当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于15mm，骨料级配宜采用连续级配。按重量计含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.25%。

　　细骨料应采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于2.5，含水率宜控制在5%～7%。砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于1%。

　　5.3 外加剂

　　应对混凝土的强度及围岩的粘结力基本无影响;对混凝土和钢材无腐蚀作用;对混凝土的凝结时间影响不大(除速凝剂和缓凝剂外);吸湿性差，易于保存;不污染环境，对人体无害。

　　5.4 速凝剂

　　喷射混凝土宜采用液体速凝剂。在使用速凝剂前，应做水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量，并要求初凝时间不应大于5min，终凝不应大于10min。

　　5.5 水

　　水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。一般应采用饮用水。

　　5.6 钢纤维

　　钢纤维内不得含有明显的锈蚀、油脂及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，其中因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质不应超过钢纤维重量的1%。钢纤维长度应为20～35mm，并不得大于输料软管以及喷嘴内径的0.7倍。

　　5.7 合成纤维

　　喷射混凝土中的合成纤维宜采用聚丙烯纤维，材质应满足设计要求。

　　6 劳动组织及机械设备的配置

　　6.1劳动组织模式：采用架子队组织模式。

　　6.2作业工地应配备专职队长、技术负责人，技术、质量、安全、试验、材料、领工员、工班长，均应由施工企业正式职工担任。

　　6.3为实现隧道安全、快速施工的目的，应结合隧道开挖进度，进行施工机具及劳动力的合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。

　　湿喷机的选择应符合下列要求：

　　①机动性强，维修方便，易操作，对集料的级配和坍落度要求范围广;②密封性能良好，输料连续均匀;

　　③生产率大于5 m3/h，允许最大粒径为15mm;

　　④输料距离水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m;

　　⑤喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m3。

　　每班喷射手应至少配置两人以上，进行轮换及辅助施工，掌握喷头，检查喷砼质量。

　　7 质量要求

　　7.1 质量验收规范

　　《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008)

　　《客运专线铁路隧道工程质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)

　　7.2 分项验收标准

　　7.2.1 主控项目

　　l 喷射混凝土掺加外加剂后，其性能必须满足设计要求。在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥浆凝结效果试验，初凝不大于5min，终凝不大于10min;采用其他类型的外加剂或几种外加剂复合使用时，也应做相应的性能试验和使用效果试验。

　　检验数量：同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一生产日期且连续进场的外加剂，每5t为一批，不足5t应按一批计。每批抽检一次。

　　检验方法：采用现场取样试验。

　　l 喷射钢纤维混凝土中的钢纤维应满足下列规定：

　　①钢纤维的品种、规格、性能应符合设计要求。

　　②钢纤维抗拉强度不得小于600MPa。

　　③钢纤维应能承受一次弯折90°不断裂。

　　④钢纤维长度和直径允许偏差应为设计尺寸的±10%。

　　⑤钢纤维不得明显的锈蚀、油渍和其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。

　　检验数量：同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一出厂日期且连续进场的钢纤维，每5t为一批，不足5t应按一批计。施工单位每批抽检一次;监理单位按施工单位抽检次数的20%见证取样检测，并至少一次。

　　检验方法：施工单位检查产品合格证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度、弯折性能试验和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径;监理单位检查全部产品合格证、出场检验报告、试验报告，并进行规定比例的见证取样检测。

　　l 喷射合成纤维混凝土中的微纤维应满足下列规定：

　　①合成纤维的品种、规格、性能应符合设计要求。

　　② 合成纤维抗拉强度不宜小于280MPa。

　　③合成纤维长度和直径允许偏差应为设计尺寸的±10%。

　　④合成纤维不得有妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。

　　检验数量;同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一出厂日期且连续进场的微纤维，每5t为一批，不足5t应按一批计。施工单位每批抽检一次;监理单位检测次数为施工单位抽检次数的20%，并至少一次。

　　检验方法：施工单位检查产品合格证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径;监理单位检查全部产品合格证、出场检验报告、试验报告，并进行规定比例的见证取样检测。

　　l 喷射混凝土的配合比设计应根据原材料性能、混凝土的技术条件和设计要求通过试验选定，并应符合下列规定：

　　①胶骨比宜为1:4～1:5。

　　②水胶比宜为0.40～0.50。

　　③砂率宜为50%～60%。

　　④胶凝材料用量不宜小于400kg/m3。

　　⑤钢(合成)纤维的掺量应符合设计要求。

　　检验数量：施工单位对同强度等级、同性能喷射混凝土进行一次混凝土配合比设计，施工过程中，如水泥、外加剂等主要原材料的品种和规格发生变化，应重新进行配合比设计;监理单位全部检查。

　　检验方法：施工单位进行配合比选定试验;监理单位检查配合比选定单。

　　l 喷射混凝土的早期(1d)强度必须符合设计要求。

　　检验数量：施工单位、监理单位每一喷射循环检查一次。

　　检验方法：施工单位采用贯入法或拔出法检测;监理单位见证检测。

　　l 喷射混凝土的强度必须符合设计要求。用于检查喷射混凝土强度的试件，应采用大板切割法制取;当不具备切割条件时也可采用边长150mm的立方体无底试模，在其内喷射混凝土制作试件，试件成型的喷射方向应与边墙相同,喷射混凝土标准养护试件的试验龄期为28d。当对强度有怀疑时，可在混凝土喷射地点采用钻芯取样法随机抽取制作试件做抗压试验。

　　检验数量：施工单位每一作业循环检验一次，每个循环至少在拱部和边墙各留置一组检验试件;监理单位按施工单位检查次数的20%见证取样检测或按施工单位检查次数的10%平行检验。

　　检验方法：施工单位进行混凝土强度试验。监理单位检查混凝土强度试验报告并进行见证取样检测或平行检验。

　　l 喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求：

　　①平均厚度大于设计厚度。

　　②检查点数的80%及以上大于设计厚度。

　　③最小厚度不小于设计厚度2/3。

　　④表面平整度的允许偏差为100mm。

　　检验数量：每一作业循环检查一个断面，每个断面应从拱顶起，每间隔2m布设一个检查点检查喷射混凝土的厚度。监理单位见证检查或按施工单位检查断面的20%抽查。

　　检验方法：施工单位、监理单位检查控制喷层厚度的标志、凿孔或无损检测测量厚度，用自动断面仪或摄影仪等仪器测量断面轮廓检查表面平整度。

　　l 喷射混凝土终凝2h后，应按施工技术方案及时采取有效措施进行养护，养护时间不少于14d。

　　检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

　　检验方法：观察，检查施工记录。

　　l 喷射混凝土冬期施工时，作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C。

　　检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

　　检验方法：测温。

　　l 喷射混凝土原材料每盘称量的允许偏差应符合表1的规定。
表1  原材料每盘称量的允许偏差

　　l 喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。

　　检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

　　检验方法：观察、敲击。

　　7.2.2 一般项目

　　l 喷射混凝土拌合物的坍落度应符合设计配合比要求。

　　检验数量：每工作班不少于一次。

　　检验方法：坍落度试验。

　　l 喷射混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。

　　检验数量：每工作班不应少于一次。雨天或含水率有显著变化时，应增加含水率检测次数。

　　检验方法：砂、石含水率测试。

　　8 湿喷砼质量保证措施

　　⑴按照施工工艺施工，严格执行操作规程。

　　⑵请湿喷机厂家进行现场培训、指导，按照湿喷机操作方法进行严格执行。

　　⑶对于原材料进货，由试验部门进行进场前试验，不合格材料一律不得进场。

　　⑷制定质量保证体系，抓好每一环节、每一步骤的监控，并责任到人，狠抓落实。

　　⑸每次喷射作业前，做好人员、机具、物资、技术、测量、试验、运输等准备工作。

　　⑹施工技术人员对喷射作业环节进行认真检查(内容包括：喷层厚度、喷层与受喷面粘结情况、喷射作业中各种参数)，严格把关。

　　9 安全保证措施

　　⑴喷射混凝土时，所有操作工人必须带安全帽，防尘口罩，防尘工作服，雨靴，橡胶手套。

　　⑵喷射手，控制好风压、喷射距离，避免回弹骨料伤人。

　　⑶电线包皮应完好，开关应装在固定闸刀盒内。

　　⑷安全员应随时观察地质变化，发现有松动滑块现象，应立即撤离工作面。

　　⑸喷浆结束后，应清洗喷射机及管路，避免堵管炸裂伤人。