混凝土湿喷工艺性试验方案

隧道初支湿喷混凝土工艺性试验方案

1.编制依据及编制范围

1.1编制依据

1）新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程CGZQSG3标段合同文件及投标文件。

2）新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程《指导性施工组织设计》3）《高速铁路设计规范（试行）》(TB10621-2009)及局部修订（铁建设【2010】257号）

4）《铁路设计规范》（TB10003-2005）及局部修订（（铁建设【2008】147号、铁建设【2009】22号、铁建设【2009】62号、铁建设【2010】257号）5）《高速铁路隧道施工技术指南》（铁建设【2010】241号）

6）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）

7）《中空锚杆技术条件》（TB/T3209-2008）

8）《铁路隧道防水材料暂行技术条件》（科技基【2008】21号）

9）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

10）《铁路混凝土施工技术指南》（铁建设【2010】241号）

11）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）

12）《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）

13）《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）

14）《中国铁路总公司关于新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段初步设计的批复》（铁总办函【2013】-568号）

1.2编制目的

通过混凝土湿喷试验段施工，我们将确定主要施工参数及相关工艺：

1）验证喷射混凝土性能参数，包括；强度和塌落度。

2）验证喷射施工的各项工艺参数，包括；风压、喷射距离、喷射角度、喷射厚度、操作方法和回弹率。

3）验证设备之间的匹配性，设备与原材料、拌合物的复符合性。

1.3编制范围

新建成贵铁路乐山至贵阳段CGZQSG-3标帽子山隧道初期支护湿喷混凝土工

艺试验施工。

2.工程概况

2.1工程主要情况

帽子山隧道全长1660m，起止里程DK77+890～D1K79+550，为低瓦斯隧道，其中Ⅲ级围岩350m，Ⅳ围岩670m，Ⅴ围岩640m。隧道区属丘陵地貌，地形有一定起伏，丘包与槽谷相间分布，残丘低矮浑圆；进口纵坡较陡度25～35°，出口纵坡坡度15～25°；地面海拔高程370～430m，最大高差160m，隧道最大埋深109m。隧道出口D1K79+548处有一乡村道路，洞口施工前，需对乡村道路进行改移。

2.2设计简介

3.湿喷作业前的准备

3.1技术准备

（1）内业准备认真阅读、审核图纸和施工规范；进行临时工程设施的具体设计；编写各种有针对性的质量、安全保证措施；编写施工安全手册，组织施工人员岗前技术培训。

（2）外业准备：现场详细调查与地质勘探；进行地材调查、室内试验；各种检测设备的标定，办理计量合格证书；各种混凝土、砂浆配合比的配制选定；

施工作业中所涉及的各种技术数据。

3.2配合比设计

帽子山隧道出口喷射混凝土配合比由中国水利水电第七工程局有限公司试验室成贵铁路项目中心试验室进行设计，并报请北京铁研建设监理有限责任公司成贵铁路CGJL-2标监理站审批。

帽子山隧道C25喷射混凝土理论配合比水泥：砂：碎石：外加剂：速凝剂：水=1:2.01:1.93:0.01:0.04:0.4

3.3机械配置

1）主要设置配置：

3.4人力资源配置

根据现场施工需求，配置主要施工人员如下：

4.试验程序与工艺流程

4.1试验程序

施工程序为：施工准备→混凝土拌制→混凝土运输→初喷→架立钢架、钢筋网片、施作锚杆→冲洗受喷面表层→复喷至设计厚度→试块制作→清理施工机具→混凝土养护。

4.2 工艺流程

喷射混凝土试验施工工艺流程详见下图：

喷射混凝土工艺流程图

5.试验安排

经现场实际施工情况与总体施工工期布置要求，确定试验段施工时间2014年5月1日开始，具体时间可根据现场情况进行调整，试验过程通知现场监理全

程监控。试验部位选择帽子山隧道出口段D1K79+543.6～D1K79+546拱墙喷射混凝土。试验分四次进行，具体试验时间安排如下：

5月1日：D1K79+545.4～D1K79+546

5月2日：D1K79+544.8～D1K79+545.4

5月3日：D1K79+544.2～D1K79+544.8

5月4日：D1K79+543.6～D1K79+544.2

6.施工要求

6.1喷射混凝土拌制

1)材料计量投料

原材料满足技术规范要求，按《高速铁路隧道施工技术指南》（铁建设（2014）241号）中要求进行检查，拌料前试验室出具原材料检查情况统计表。在对搅拌机进行配料前，对现场砂、石料进行含水率测试，确定施工配合比，严格按施工配合比进行各种材料计量配料后进行拌制。

2）喷射混凝土搅拌

混凝土拌制采用2号拌合站集中拌制，称量及拌制采用全自动称量系统，在拌制前对系统进行检查，拌合站要求标准验收合格方可使用。搅拌机每盘搅拌量不得大于额定搅拌量的80%。拌和时间不少于相关规范及文件要求，搅拌完成后随机取样。喷射混凝土的坍落度为80～140mm，在搅拌过程中严格按附表1要求记录相关数据。

6.2喷射混凝土运输

喷射混凝土运输采用砼运输罐车，随运随拌。在进行混凝土喷射作业时，应至少砼运输罐车2台（其中1台备用）运料，以满足湿喷混凝土的供应，且拌合料的停放时间不得大于30min。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现象。液体速凝剂在喷射泵喷头处与混凝土汇合。根据当天气温情况需对混凝土进行温度控制，当温度过底时采用包裹罐车进行保温，当气温过高时需进行冷却降温，保证混凝土与外界温差满足范围要求。

6.3喷射混凝土主要参数

1）喷射角度及喷射距离选择

经过现场施工与理论施工相结合，考虑施工人员施工安全及施工质量符合设计要求，经济合理，材料利用率最大。制定与其相符的施工工艺。现场采用湿喷，

为加大提高试验准确度和减少试验时间及次数，根据《高速铁路混凝土隧道施工技术指南》（铁建设2010-241号），初步选定喷射时喷嘴与受喷面保持0.6～1.8m 进行工艺性试验，试验时分次进行拱部、边墙喷射混凝土试验，距离逐步进行调试，以确定相对最传佳喷射距离。喷射角度以垂直于岩面为基础，尽可能接近90度。

2）喷射厚度的确定及喷射风力及压力

（1）喷射混凝土前在拱墙每隔1米环向埋设一根厚度观测标，观测标长30 ,采用φ22螺纹钢并采用红喷漆每隔5cm设置一道喷射厚度标示线，并在标示线上绑扎醒目红丝带。喷射混凝土时分层喷射，拱部分层厚度不大于10cm、边墙分层厚度不大于15cm，并保持喷层厚度均匀，且后一层喷射需在前一层喷射终凝之后进行。并做好每层喷射厚度及风压、喷射时间、喷射混凝土量、岩面湿润情况。当遇到岩面渗水严重时采用排水盲管进行引排。喷射时严格按配合比量加入液体速凝剂，投放速凝剂时要求均匀、横量，并做好记录。

（2）风压控制

在施工过程中，喷射角度及喷射距离、压力及风力决定喷射混凝土的回弹量大小，喷射顺序决定喷射混凝土施工质量。因为试验时严格控制喷射混凝土压力，以达到最佳试验效果。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。

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。试验时根据喷射情况调整，按0.05MPa做为单位进行调整，并做好喷射时风压与喷射情况记录。

3）回弹量及喷射顺序

根据设计图纸，计算喷射混凝土理论用量，在喷射过程中准确记录现场实际喷射混凝土量，并做好相关记录，确定在施工过程中产生的损失量。按照设计要求拱部回弹量不应大于25%，边墙不应大于15%。对线路左右线拱墙两个部位分部做出对比，与规范回弹理进行对比，确定合理喷射顺利。喷射混凝土因分段、分片、分层，由下而上进行，分段长度不大于6m，可以保证施工质量，防止施工过程中空洞产生。

6.4喷射混凝土强度检查试件制作方法

（1）喷大板切割法应在施工同时，将混凝土喷射在45cm×35cm×12cm（制作6块）或45cm×20cm×12cm（制作3块）的模型内，当混凝土达到一定强度后，加工成10cm×10cm×10cm的立方体试件，在标准条件下养护至28d进行试验（精确至0.1MPa）。

（2）采用喷大板切割法，当对强度有怀疑时，可用凿方切割法。凿方切割法应在具有一定强度的支护上，用凿岩机打密排钻孔，取出长35cm、宽15cm、的混凝土试块，加工成10cm×10cm×10cm的立方体试件，在标准条件下养护至28d，进行试验（精确至0.1MPa）。

（3）采用喷大板切割法，当对强度怀疑时，也可采用钻孔取芯法。钻孔取芯法应在具有28d强度的支护上，用钻孔取芯机钻心取样，并加工成长10cm、直径10cm的圆柱体进行试验（精确至0.1MPa）。

6.5喷射混凝土质量保证措施

（1）对湿喷机随时保养维修，使之经常处于不漏气，不堵塞的良好工作状态。

（2）喷射机启动时，应先送风在开机，并应在机械运转正常后送料。供料应均匀连续。停止结束时，先停止送料，待料罐内余料喷完后在停机，然后关风。停止喷射作业后，喷射机和料罐内的积料应及时清除干净。以避免混合料结块堵管。

（3）严格控制水灰比，使喷到岩面上的混凝土湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。

（4）突然断料时，喷头应迅速移离喷射面，严禁用高压气体冲击尚未终凝的混凝土。

（5）喷射混凝土作业若有涌水时，先喷一层较大速凝凝剂量的砂浆，安设枝丫状盲管引流至排水沟；涌水较大时，在涌水处钻眼，埋设带堵头的钢管把水引出。并根据实际情况由试验室报监理工程师同意后，调整混凝土配合比，增加水泥用量，在喷射混凝土。

（6）喷射混凝土时由于湿喷机堵管无法满足现场施工需求，可能造成施工质量缺陷。湿喷机堵管处理措施：①调整工作风压和风量②调整混凝土中的水灰比③砂石料过筛。

7.质量控制及检验

7.1质量控制

（1）为保证喷射混凝土试验效果及喷射混凝土质量，试验过程中从以下几个方面进行质量控制：

a.原材料质量，经试验室检验合格方可使用，并做好原材料质量记录；

b.混凝土配合比，经鉴定合格后，方可投入正常施工，根据原材料及天气情况进行配合比调整，根据施工配合比进行拌制混凝土；

c.喷射混凝土宜采用强制式搅拌机，其搅拌时间不小于1.5min。

d.混凝土运输过程中，拌合料的停放时间不得大于30min。

e.喷射混凝土厚度检查点数90%及以上应大于设计厚度。

f.混凝土喷射终凝2h后，应按身高技术方案及时采取措施进行养护，养护时间不少于14d。

（2）混凝土配制严格按设计配合比进行，施工配合比原料偏差符合规范要求。

（3）喷射质量控制

a.喷射混凝土的坍落度宜控制在80～140mm，混凝土至现场时坍落度损失过大的需进行处理后方可喷射作业。

b. 隧道钻爆时严格控制超欠挖，减少实际喷射混凝土量的误差，保证试验数据准确。

c. 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。

d. 现场喷射作业时，当环境温度低于+5℃时需采取升温措施。混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。

7.2试验质量检查

(1)喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、漏筋、空鼓和渗漏水，锚杆头、钢筋头无外漏现象。

检查方法：观察、敲击。

(2)喷射混凝早期强度应符合设计要求，C25喷射混凝土24h强度应不小于10MPa。

检查数量：每级连续围岩进行一次工艺性试验。

检查方法：采用贯入法或拔出法或无底试模检测。

(3)喷射混凝土强度必须符合以下要求：

检查数量：每一个作业循环检验一次，每个循环至少在拱部和边墙各留一组检验试件。

检查方法：进行试验。

(4)混凝土养生

喷射混凝土终凝2h后，及时采取有效措施进行洒水养护，养护时间不得少于14d。当气温低于+5℃时不得对其洒水养护，石质隧道采用喷雾养护，土质隧道采用养护液养护。在混凝土养护期间应制定专人每天定时进行洒水养护，并对养护温度进行记录。

8.安全及环保要求

8.1安全要求

（1）隧道内施工作业人员必须严格履行进、出洞登记制度。

（2）施工中应经常检查输料管、接头和出料弯头的磨损、击穿或松脱等现象时应及时处理。

（3）在喷混凝土施工过程中，喷射手控制好风压、喷射距离，避免回弹料伤人。

（4）安全员应随时观察地质变化，发现有松动滑块现象，应立即组织所有人员撤离到安全地带。

（5）电线表皮应完好，开关应装在固定闸刀盒内。

（6）施工中检修机械或设备故障时，必须在断电、停风条件下进行。检修完毕，送风送电前应先通知有关人员。

（7）采用作业台车施工时应挂设防护网等防护措施。

（8）喷射混凝土时，喷射嘴前方严禁战人。

（9）喷射加固作业区的粉尘浓度不应大于10mg/m3，作业人员应佩戴防尘口罩，防尘帽等防护用具。

8.2 环保要求

（1）加强设备养护，减少设备漏油施工机械的废油废水，采用隔油池等有效措施加以处理，不得超标排放。

（2）施工场地修筑临时排水设施保证排水畅通。工地废水排放前先经沉淀池沉淀，并采取必要的净化措施处理达标后方可排放。有害物质定点存放并按照有关规定处理。

（3）运输可能产生粉尘的车辆配备挡板及棚布，防止粉尘飞扬，减少对生产人员和当地居民造成危害，必要时对运输道路进行洒水。

（4）施工过程中产生的施工垃圾及生活垃圾集中堆放处理，严禁乱丢乱放。

（5）机械过居民区严禁鸣笛，对距离居民区150米以内的工程，限定施工时间。

（6）严禁在现场焚烧任何废弃物及有毒废料（废机油、废塑料等）。生活营地使用清洁能源，保证炉灶烟尘符合标准；对施工机械车辆加强维护，以减少废气排量；对汽油等易挥发物品要密闭存放，并尽量缩短开启时间。

（7）派专人进行施工便道洒水养护，保持道路不起灰尘。

9.试验总结报告

根据混凝土喷射过程相关记录表进行计算分析和试验总结，并编写试验总结报告。总结报告包括原材料质量情况、混凝土拌合情况、混凝土温度、坍落度、分层喷射厚度、喷射距离、喷射角度、喷射混凝土风压以及岩面湿润渗水情况。试验总结报告数据作为后期施工依据，并在施工中进一步进行验证和调整，保证喷射混凝土施工质量及提高施工效率，减小施工成本。

附表1：新建成贵铁路

混凝土搅拌生产记录表

附表2：

喷射混凝土试验过程记录表

目录

1.编制依据及编制范围 (1)

1.1编制依据 (1)

1.2编制目的 (1)

1.3编制范围 (1)

2.工程概况 (2)

2.1工程主要情况 (2)

2.2设计简介 (2)

3.湿喷作业前的准备 (2)

3.1技术准备 (2)

3.2配合比设计 (3)

3.3机械配置 (3)

3.4人力资源配置 (3)

4.试验程序与工艺流程 (4)

4.1试验程序 (4)

4.2 工艺流程 (4)

5.试验安排 (4)

6.施工要求 (5)

6.1喷射混凝土拌制 (5)

6.2喷射混凝土运输 (5)

6.3喷射混凝土主要参数 (5)

6.4喷射混凝土强度检查试件制作方法 (7)

6.5喷射混凝土质量保证措施 (7)

7.质量控制及检验 (8)

7.1质量控制 (8)

7.2试验质量检查 (9)

8.安全及环保要求 (9)

8.1安全要求 (9)

8.2 环保要求 (10)

9.试验总结报告 (10)