對(duì)引灤入津隧洞頂拱噴射混凝土施工的思考

1、.對(duì)引灤入津隧洞頂拱噴射混凝土施工的思考摘要： 通過(guò)對(duì)引灤入津隧洞二期補(bǔ)強(qiáng)加固工程的施工，總結(jié)了噴射聚丙烯纖維混凝土施工中的關(guān)于回彈量、厚度、強(qiáng)度、檢測(cè)等一系列問(wèn)題和解決方法，并對(duì)以后引灤入津隧洞工程噴射混凝土施工提出建議。關(guān)鍵詞 ：噴射混凝土 回彈量 厚度 強(qiáng)度 檢測(cè)Abstract: Through the construction of reinforcing the tunnelof Phase IILuan River to Tianjin，Summarizes a series of problems and solving methods, that is about the c

2、onstruction of polypropylene fiber concrete resilience volume, thickness, strength, testing.And propose construction of sprayed concrete tunnel recommendations of Luan River to Tianjin.Keywords: 猀瀀爀愀礀攀攙 concreteresilience volumethicknessstrengthtesting中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1 工程概況引灤入津隧洞位于灤河大黑汀水庫(kù)與黎河

3、接官?gòu)d村之間的分水嶺地帶。主體工程包括分水樞紐、引水明渠、明挖隧洞、洞挖隧洞、出口防洪閘及消能工。全長(zhǎng)12.39km，統(tǒng)稱輸水隧洞。其中洞挖隧洞9.666km，明挖隧洞1.724km，其中共計(jì)15個(gè)噴射混凝土洞段都分布在樁號(hào)0 3822 564之間的進(jìn)口段，總長(zhǎng)1462.1m。2噴射混凝土在隧洞二期補(bǔ)強(qiáng)加固工程中的作用迄今隧洞工程安全運(yùn)行已27年，但在近56年內(nèi)，逐漸發(fā)現(xiàn)進(jìn)口噴射混凝土洞段出現(xiàn)不規(guī)則的“樹(shù)枝”狀裂縫，并有乳白色鈣質(zhì)析出，局部有隱滲或滴滲現(xiàn)象，如任裂縫發(fā)展，最終頂拱噴射混凝土分割成不規(guī)則的“塊體”，使頂拱的整體性受到嚴(yán)重削弱，威脅工程安全。鑒于噴射混凝土段圍巖地質(zhì)條件較好，并與國(guó)

4、內(nèi)有關(guān)工程和設(shè)計(jì)科研單位進(jìn)行調(diào)研后，決定不必對(duì)出現(xiàn)裂縫段拆除重建，而采用在其表面復(fù)噴一層聚丙烯纖維混凝土來(lái)限制裂縫的繼續(xù)發(fā)展。噴射聚丙烯纖維混凝土具有強(qiáng)度高、密實(shí)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在混凝土中摻加聚丙烯纖維增加混凝土的抗裂性，從而實(shí)現(xiàn)限制裂縫發(fā)展的目的。3噴射混凝土施工應(yīng)注意的問(wèn)題3.1 注意控制噴射混凝土回彈量 引灤入津隧洞二期補(bǔ)強(qiáng)加固工程頂拱噴射聚丙烯纖維混凝土施工采用濕噴法，經(jīng)施工發(fā)現(xiàn)注意以下幾點(diǎn)可以將回彈量控制在15%24%的理想范圍。（1）排水處理。對(duì)有集中滲水點(diǎn)在其中央部位補(bǔ)打排水孔，打排水孔部位插入50mm材質(zhì)PVC排水管，外表長(zhǎng)度根據(jù)混凝土噴射厚度來(lái)確定，本工程

5、噴射混凝土厚度為130mm或160mm，因此排水管外表長(zhǎng)度為20cm,并將孔口封閉，復(fù)噴混凝土后將封閉孔連同外露部分管段切除。（2）分段分塊噴射?；炷羾娚渥鳂I(yè)分段、分片依次進(jìn)行，便于施工管理，有利于保證噴射質(zhì)量。噴射順序自下而上，先兩頭后中間，可避免松散的回彈物料污染待噴面，并且由于下部噴層對(duì)上部噴層的支托作用，有利于避免混凝土的脫離。噴頭指向一個(gè)點(diǎn)時(shí)間不宜太長(zhǎng)，應(yīng)均勻而緩慢地以順時(shí)針?lè)较蜃餍D(zhuǎn)行移動(dòng)，可形成均勻的噴射混凝土，混凝土回彈率最低。根據(jù)以上情況，確定隧洞二期補(bǔ)強(qiáng)加固工程噴射聚丙烯纖維混凝土施工時(shí)，分段長(zhǎng)度不大于6m，分塊尺寸不大于為2m×2m，嚴(yán)格按先邊后拱、先下后上的

6、順序進(jìn)行噴射，見(jiàn)圖1。圖1噴射順序圖（3）控制聚丙烯纖維混凝土配合比、攪拌工藝及水灰比隧洞二期補(bǔ)強(qiáng)加固工程通過(guò)聚丙烯纖維混凝土試噴及實(shí)際施工，確定的隧洞工程聚丙烯纖維噴射混凝土施工配合比見(jiàn)表1：表1聚丙烯纖維噴射混凝土施工配合比類別強(qiáng)度等級(jí)水：膠凝材 1m倀餳用量kg （MPa）料 ：砂石水水泥粉煤灰河砂碎石減水劑速凝劑聚丙烯纖維濕噴C250.45：1：4.5 176353391019 745 2.359.80 1.0和一般噴射混凝土攪拌對(duì)比，其攪拌時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，以確保聚丙烯纖維在混凝土中分布均勻。攪拌工藝為：加大部分水、減水劑攪拌30s加水泥、粉煤灰、河砂、碎石、聚丙烯纖維攪拌3min加剩

7、余的水?dāng)嚢?min。塌落度控制為12cm±2cm。噴射混凝土的水灰比控制是比較困難的。熟練地噴射手通過(guò)噴射混凝土表面的光滑度可判斷水灰比的大小。理論上講，0.450.50的水灰比對(duì)噴射混凝土的回彈量和質(zhì)量是有利的。（4）控制噴射距離和角度。實(shí)踐證明噴頭于受噴面保持垂直距離在0.61.2m的情況下，粗骨料易嵌入塑性砂漿層中，一次噴射厚度大，粉塵濃度小，混凝土回彈量較小。距離太遠(yuǎn)會(huì)使噴射混凝土回彈率增大，密實(shí)度降低；距離太近，不僅混凝土回彈率增大，且回彈骨料還會(huì)傷害到噴射手。噴頭長(zhǎng)度一般只有0.50.6m，噴射手因存在骨料反彈的恐懼心理，要將噴射距離控制在0.61.2m較困難。在實(shí)際施工

8、中，通常在噴頭上接1個(gè)直徑為100mm，長(zhǎng)為0.70.9m的塑料管，這樣可將噴頭加長(zhǎng)到1.21.5m，這樣噴射手站在距離受噴面2.0m左右即可進(jìn)行噴射。噴嘴與受噴面應(yīng)盡量垂直，并偏向剛噴射部位（傾斜角控制在10°內(nèi)）.這樣不僅回彈量小，而且噴射效果和質(zhì)量更好。 （5）控制風(fēng)壓當(dāng)風(fēng)壓過(guò)小，即噴射速度（即噴頭出口處工作風(fēng)壓）太小時(shí)，由于噴射沖擊力太小，粗骨料不容易嵌入塑性砂漿層中，則回彈率增大，也影響噴射強(qiáng)度；當(dāng)風(fēng)壓過(guò)大時(shí)，即噴射沖擊力太大時(shí)，回彈率也高，也會(huì)使粉塵濃度增大。實(shí)踐證明，拱部風(fēng)壓控制在0.40.65Mpa之間，噴頭出口處工作風(fēng)壓在0.10.25Mpa內(nèi)，噴射混凝土回彈率較小

9、，強(qiáng)度較高，粉塵濃度較低。3.2 注意控制噴射混凝土厚度噴射混凝土的厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和規(guī)范允許的誤差范圍。從施工現(xiàn)場(chǎng)情況看，隧洞頂拱噴射混凝土的厚度很難控制，這是因?yàn)樵谒矶撮_(kāi)鑿的過(guò)程中它的巖體表面是不平滑的，因此會(huì)出現(xiàn)很多凹凸不平的受噴面，這樣就很難控制噴射厚度了。為了解決這個(gè)問(wèn)題我們首先要在受噴面埋設(shè)噴射混凝土厚度標(biāo)志，通過(guò)這個(gè)標(biāo)志來(lái)控制噴射厚度。同時(shí)應(yīng)掌握受噴面凹陷宜先噴和多噴，而凸出處宜后噴和少噴，不宜過(guò)厚或過(guò)薄。 一次噴射厚度過(guò)厚容易造成混凝土脫落，這是因?yàn)槠淇估罢辰Y(jié)強(qiáng)度都很低，當(dāng)噴射混凝土自重大于其與受噴面的粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，即出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。施工中發(fā)現(xiàn)，噴射出的混凝土開(kāi)始與受噴面碰撞時(shí)

10、，回彈率很大，粗骨料幾乎全被彈回。當(dāng)形成0.51cm的砂漿塑性層后，粗骨料才被嵌入，回彈率逐漸減小，噴射厚度在5cm時(shí)，回彈基本穩(wěn)定下來(lái)。在隧洞二期補(bǔ)強(qiáng)加固工程中，頂拱一次噴層厚度為6cm；在1525，在50分鐘后進(jìn)行復(fù)噴。在滲水或滴水地段，先噴一層厚2cm細(xì)骨料混凝土，然后再噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。3.3 注意檢測(cè)噴射混凝土強(qiáng)度 目前對(duì)噴射混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)的方法主要是噴大板切割法和現(xiàn)場(chǎng)取芯法。采用這兩種方法對(duì)噴射混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)都存在著一定的難度，首先，噴大板切割法在切割100mm×100mm×100mm的立方體時(shí)，允許偏差為：邊長(zhǎng)不超過(guò)±1mm，直角不超過(guò)

11、77;2°，這就給切割立方體時(shí)帶來(lái)了很大的難度；其次，現(xiàn)場(chǎng)取芯法對(duì)隧洞頂拱部位的取芯很難操作，危險(xiǎn)性極大，但是芯樣只需簡(jiǎn)單處理可直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，非常方便。這樣我們是否可以將以上兩種方法融合到一起，答案是肯定的，經(jīng)試驗(yàn)證明，同一大板上的立方體和圓柱體試塊抗壓強(qiáng)度相差不到2%，表明這種方法在理論上和實(shí)踐上都是可行的。圓柱體試件的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度可按公式（1）換算：fccu=4F/d2（1），式中：fccu為混凝土芯樣試件的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，MPa，精確至0.1 MPa；F為混凝土芯樣試件抗壓試驗(yàn)測(cè)出的最大壓力，N；d為混凝土芯樣試件的平均直徑，mm；為不同高徑比的芯樣試件混凝土強(qiáng)度換算系數(shù)，按表2

12、選取。3.4 注意檢測(cè)噴射混凝土與原受噴面黏結(jié)強(qiáng)度在補(bǔ)強(qiáng)加固工程中，對(duì)噴射混凝土與原受噴面黏結(jié)強(qiáng)度的檢測(cè)是必要的，其可按公式（2）計(jì)算：RC=PC/AC·cos(2),式中:RC為噴射混凝土與原受噴面的黏結(jié)強(qiáng)度，MPa；PC為實(shí)測(cè)破壞拉力，N; AC為噴射混凝土與原受噴面破壞面積，mm2；為 實(shí)測(cè)斷裂面與芯樣橫截面交角，°。4 提出建議 （1）通過(guò)對(duì)受噴面進(jìn)行排水處理、分段分塊噴射，控制聚丙烯纖維混凝土配合比、攪拌工藝、水灰比，控制噴射距離、角度、風(fēng)壓以及一次噴射厚度等方法來(lái)降低回彈率。 （2）對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)加固工程頂拱噴射混凝土應(yīng)通過(guò)采用正確、簡(jiǎn)便的噴射混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、噴射混凝土與原受噴面黏結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)等方法，來(lái)控制噴射混凝土工程的質(zhì)量，確保質(zhì)量合格。（3）濕噴混凝土具有噴射混凝土質(zhì)量穩(wěn)定，回彈量少，粉塵污染小，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)積極推廣使用。（4）最后，在水利事業(yè)迅速發(fā)展、水資源日趨緊張的今天，引灤隧洞工