基于纤维增强的隧道喷射混凝土回弹控制研究

关于隧道工程喷射混凝土回弹量控制的实践与研究

赵金华

大连地铁107标

摘要：文章通过对大连地铁隧道工程喷射混凝土施工过程中的回弹量控制与研究，结合施工过程中出现的问题，对喷射混凝土回弹量的控制提出合理化建议。

随着国家基础建设投资力度的加大以及城市交通压力的不断增长，高速铁路与地铁工程建设呈现较大的增长趋势，因此隧道工程量也大大增加。据有关资料显示，我国已建成铁路隧道5300余座，总长度约4000Km；公路隧道1800余座，总长度约750Km，是世界上隧道工程最多的国家。目前隧道工程支护中普遍采用的是喷射混凝土支护，喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。

喷射混凝土的回弹量控制是喷射混凝土中较为重要的研究课题，一般隧道工程的利润主要来自开挖和初期支护的喷射混凝土。因此回弹量的控制不仅关系到喷射混凝土的支护质量，对工程的成本控制也有着重要作用。笔者通过调查研究得知，现在隧道工程中喷射混凝土回弹量普遍在30%以上，损失较大，通过技术改进和加强管理可将喷射混凝土的回弹量控制在20%左右。

一、隧道工程中应优先选用潮喷工艺 隧道工程喷射混凝土据工艺流程一般分为干喷、湿喷、潮喷和混合喷四种。主要区别是各工艺的投料顺序不同，特别是加水和速凝剂的时机不同。干喷是将骨料、水泥和速凝剂按一定比例干拌均匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态压送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。潮喷是将骨料预加少量水，使之呈潮湿状，再加水泥拌合，从而降低上料、拌合和喷射时的粉尘。湿喷是将骨料、水泥和水按一定比例拌和均匀，用湿式喷射机压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。

在上述几种喷射工艺种，湿喷法对喷射混凝土回弹率控制最好。但湿喷法对称量及湿拌的工艺要求较高，设备昂贵，而且速凝剂在喷射混凝土中分布不均匀，容易发生堵管故障，因此经综合考虑，潮喷法在隧道施工中较为适用，且能较好控制喷射混凝土回弹率。

２０１　１年第６期　煤炭工程　

喷射钢纤维混凝土性能试验研究　

赵春孝　，王兴国　，程朝霞　，王一新　，徐　

（１．平煤建工集团，河南平顶山４６７０００；２．河南理工大学土木工程学院，　平　

河南焦作４５４００３）　

摘要：通过不同的配合比和掺入不同体积率的钢纤维混凝土来进行对比，利用抗压、劈裂抗　

拉和抗折试验分析钢纤维混凝土的性能。结果表明，水灰比为０．５的钢纤维混凝土抗压、抗折、抗　

拉强度分别比未加钢纤维混凝土提高了１０．３％、９．６％和３３．５％，水灰比为Ｏ．６的钢纤维分别提高　

了３３．８％、１０．８％和８．４％；而对于不同掺量的比较中，掺量较高的混凝土强度提高要高一些。由　

此可见，在不同的水灰比和不同的掺量下对混凝土的性能会产生不同的影响，但总体看来钢纤维能　

够提高喷射混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度等性能，能够为地下工程提供更好的支护作用。　

关键词：钢纤维混凝土；喷射混凝土；抗压强度；抗折强度　

中图分类号：ＴＵ５２８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—０９５９（２０１１）０６－００９１－０３　

在煤矿巷道建设中，锚喷支护是一种成本较低而施工　

效率较高的支护方式，一直被应用于工程中。喷射混凝土　

的性能对隧道和巷道的施工质量和安全有很大影响，干喷　

和潮喷的水灰比随意性大，导致喷射混凝土的质量离散性　

大、抗渗性能差等问题。随着材料科技的发展，钢纤维等　

外掺材料逐渐被应用于混凝土中来提高混凝土的性能。钢　

纤维混凝土具有抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、增韧等优良性　

能　“　，文章通过不同的配合比和外掺不同体积率的钢纤　

维对喷射混凝土的性能进行研究，为工程应用提供参考。　

１试验材料　

水泥：采用的是４２．５普通硅酸盐水泥，细度、凝结时　

间和体积安定性等常规测定均合格。砂、石集料：石子，　

最大粒径为１５ｒａｍ；砂子，细度模数为２．６，中砂，含泥量　

０．０５％，含水率１％。速凝剂：采用的是粉状速凝剂，初凝　

和终凝时间均合格。钢纤维：采用的是ＳＦＢ剪切型波形钢　

隧道喷射混凝土回弹量的降低方法及应用实践

摘要:在我国隧道建设中，喷射混凝土回弹是行业难以克服的一个难点问题。通过施工实践，大大减少了喷射混凝土回弹量，保证了施工进度，减少了施工投资，改善了可用性和可维护性，实现了经济和社会效益。对于武都至九寨沟高速公路，土建四标草坡隧道基础上，提出了回弹产生机理在实际情况减少回弹量的方法，旨在为类似工作提供参考，并确保有效的支护施工。

关键词:隧道围岩支护;混凝土喷射;回弹量

混凝土喷射广泛用于隧道施工，但施工时回弹率水平一般较高，平均超过30%。不仅原材料浪费大，而且回弹率太高，施工现场空气中粉尘太多，对建设单位的健康安全构成严重威胁。技术和管理的改进有望减少回弹率，这是建筑公司所面临的一项研究任务，以降低回弹率，提高经济效益，保护员工健康。技术和管理的改进喷射混凝土的回弹量限制在20%。

一、降低喷射混凝土回弹量的必要性

近年来，隧道工程增多，混凝土喷射的使用变得司空见惯，技术也越来越好，但较高回弹量问题仍然存在，予以解决解决。减少隧道施工项目质量控制的混凝土回弹量。进行了减少隧道内混凝土回弹量的试验研究，以帮助降低喷射混凝土回弹量。

1.研究背景。随着资源危机和环境污染的日益严重，全国各地区的环境资源都变得越来越重视。大多数现代隧道支护使用干喷技术，但是，对多个建筑工地回弹率的比较和经验分析表明，大多数隧道干喷回弹率一般不符合GB50086国家标准的要求，经过多年的现场实践和质量控制结果的总结，我们总结出一种降低喷射混凝土回弹率的有效方法。 2.目标研究。通过有效解决隧道施工最常见的过高喷射混凝土回弹率问题，可以减少材料损失，降低施工成本，降低回弹率缩短单循环运行时间，加快施工进度，减少隧道空气中粉尘的产生，改善洞内的工作条件，保障员工健康。

1.

回弹量降低方法与应用

1.选择材料。回弹量为了有效控制，必须对材料的选择给予应有的注意。在实践中，应考虑以下几点:(1)水泥的选择应优先考虑耐用的水泥。较高强度等级一般不少于32.5MPa，一般为普通硅酸盐水泥P．O42．5级以上为主体。此外，水泥在使用前必须进行具体的强度检查。不符合检查结果的水泥不能用于施工，也不能与不同制造商的水泥和不同规格的水泥混合。(2)骨料的选用分为粗、细骨料。其中，粗颗粒应由耐用且强度更高的清洁碎石与卵石组成，粒径不得超过15毫米；细粒主要是粗或中砂，细度模量应大于2.5。此外，对于骨料，应采用连续级配。(3)添加剂的选用可根据实际使用性能按实际施工要求增加添加剂，以减少喷射过程中的回弹和粉尘。具体掺加量由试验确定。(4)选择速凝剂:添加速凝剂是进一步减少喷射过程中回弹量和粉尘产生率的最常用和最有效的方法。在作出选择时，必须考虑到对人体有害，在正式使用之前必须进行专门试验，以选择风险最小的速凝剂和所要求的效果。初始冷凝时间一般不超过5分钟，最终冷凝时间一般不超过10分钟，使用量一般为水泥用量的4至6%。在施工过程中，必须正确存储，速凝剂以防止其因受潮而变质，这可能会影响使用。(5)水的选择:混凝土搅拌水不得含有可能影响水凝结和硬化的杂质，pH值应小于4。含有1%以上实际硫酸盐的水不得用于建筑。

第11卷第12期中国水运Vol.12No.112011年12月ChinaWaterTransportDecember2011

收稿日期：2011-09-15

作者简介：霍营，男，吉林省公路工程监理有限责任公司工程师。

魏健民，男，吉林市交通局工程师。钢纤维喷射混凝土在垭口山隧道施工的应用

霍营，魏健民

（吉林省公路工程监理有限责任公司，吉林长春130000；2吉林市交通局，吉林吉林132001）

摘要：介绍钢纤维喷射混凝土在隧道施工中的应用。

关键词：钢纤维喷射混凝土；隧道施工；应用

中图分类号：U452.1文献标识码：A文章编号：1006-7973（2011）12-0192-02

一、引言

钢纤维喷射混凝土是由水泥、水、中粗砂、骨料、钢纤

维、速凝剂及必要时掺入的外加剂或掺合料按一定比例配置

而成，可显著改善喷射混凝土的抗裂性、延性、韧性以及抗

冲击性，钢纤维喷射混凝土即使出现裂缝，结构仍能保持其

整体稳定性（维持持续承载的能力，即“裂后效应”）。因其

具有高抗冲击、抗震、抗裂性能以及高韧性、吸收变形能力

强，相对于普通喷射混凝土，钢纤维喷射混凝土更适合于在恶劣地质条件下的使用，近年来，流化剂应用于喷射混凝土

后，钢纤维湿喷混凝土施工工艺得到极大的发展，钢纤维喷

射混凝土技术在隧道和地下工程中的衬砌支护、矿山巷道的

软岩支护、建筑物与桥梁的修补加固、水工建筑的面板防渗

加固处理等很多工程项目上得到应用。

钢纤维湿喷混凝土主要是由标准水泥、最大粒径

8~10mm的骨料、硅粉、流化剂、超流化剂及速凝剂等构成，

用于隧道衬砌时，可配出C35~C45强度的喷射混凝土，用

于修复时，可达到C55强度。

本文结合吉林援建垭口山隧道项目，对钢纤维喷射混凝

土在隧道衬砌方面的应用进行研究介绍。

二、工程简介

四川省黑水县省道302线吉林援建垭口山隧道是一座单

线双车道对向行车二级公路标准的隧道。隧道穿越南北向的

分水岭，进口侧为“U”形沟谷，隧道总长度为2,302m，