铁路隧道喷射混凝土回弹率测试及优化
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浅谈如何降低喷射混凝土回弹率作者:秦宏霄日期:2012年05月30日来源:本站原创【字体:大中小】摘要:目前喷射混凝土在隧道施工中广泛使用,但施工中回弹率普遍较大,不但原材料浪费大,而且过大的回弹率使施工现场空气中粉尘含量过高,严重威胁到施工人员的健康和安全,本文结合贾家店隧道施工,论述如何运用PDCA循环来降低喷射混凝土的回弹率,提高经济效益,保障职工健康。
关键词:PDCA循环喷射混凝土回弹率1.1工程概况本标段共布设隧道1608m/2座(单洞),为分离式短隧道。
贾家店1#隧道左线起讫桩号ZK33+682~ZK33+992,长310m,右线起讫桩号K33+664~K33+994,长330m;贾家店2#隧道左线起讫桩号ZK34+066~ZK34+536,长470m,右线起讫桩号K34+058~K34+556,长498m。
1.2隧道围岩分段工程地质特征隧道围岩较为单一,由白垩系砂岩、砾岩组成,进、出口段为强风化-中风化,表部分布薄层残破积松散碎石土,岩石风化强烈,结构较为破碎,围岩稳定性较差。
隧道洞身围岩以中-微风化为主,围岩稳定性较好。
1.3设计及衬砌类型1.3.1 内轮廓设计隧道内轮廓设计以建筑限界为基础,综合考虑路面超高、衬砌结构受力特点、通风照明及消防设施布置空间、沟槽尺寸及隧道内装等拟定断面形式以及具体参数;隧道主洞内轮廓采用受力条件好的三心圆形式,拱部圆弧半径R=543cm,边墙部圆弧半径R=793cm。
为了尽可能缩小内轮廓断面,采用隧道拱部圆弧圆心隧道路边横坡变化的方式。
1.3.1明洞衬砌设计隧道明洞段采用明挖法施工,整体模筑衬砌结构;明洞临时边仰坡采用喷锚防护,喷锚防护采用喷射混凝土+锚杆+钢筋网的复合防护形式。
1.3.2衬砌结构设计本区段各隧道洞身采用新奥法原理进行设计、施工;洞身围岩采用爆破结合机械的开挖方式,开挖采用光面爆破;隧道支护采用复合式衬砌结构即初期支护+二次衬砌的形式。
浅谈喷射混凝土回弹率高、掉块的原因分析及解决措施发布时间:2022-08-25T08:40:57.516Z 来源:《工程建设标准化》2022年4月第8期作者:熊明涛[导读] 喷射混凝土占隧道混凝土总量近四分之一比重,是控制隧道施工成本的关键点。
熊明涛中铁十一局集团第二工程有限公司,湖北十堰 442000摘要:喷射混凝土占隧道混凝土总量近四分之一比重,是控制隧道施工成本的关键点。
下面统计分析在建川藏X标、川藏Y标、池黄铁路等项目喷射混凝土回弹率高,施工过程掉块严重等质量缺陷。
从原材料质量控制、配合比设计、混凝土施工质量控制、现场施工环境等方面进行调研统计分析,结合现场实际情况总结隧道初期支护混凝土回弹率大、掉块的原因及解决措施。
关键词:隧道施工;喷射混凝土;回弹率;掉块;原因分析;解决措施 1 工程概况目前公司在建的川藏7、川藏4、西十、杭衢、池黄5个项目共22座隧道,喷射混凝土均采用施工技术难度高、强度保证率好的湿喷工艺施工,各项目均存在不同情况的回弹率大、掉块等现象,各项目具体施工情况如表1。
表1:公司在建项目喷射混凝土施工情况一览表2 原因分析各项目成立隧道喷射混凝土质量跟踪小组,制定质量指标清单,每天现场实测喷射前混凝土坍落度、喷射过程各部位回弹量,统计混凝土出场、运输、停滞时间,同时实施日汇报制度,每天总结分析现场实测数据,指导下一步施工组织安排,现将隧道初期支护混凝土掉块原因分析如下:2.1 喷射混凝土原材料控制喷射混凝土基本原材料主要由水泥、机制砂、碎石、减水剂及速凝剂组成,试验人员定期将原材料数据、生产数据进行汇总分析,总结如下:(1)水泥:各项目水泥均满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》技术性能要求,且水泥质量稳定,无较大波动。
表2:各项目水泥基本性能指标一览表(2)细集料:5个项目细集料均为机制砂,性能较稳定,川藏Y标、7标0.075mm以下含量和亚甲蓝MB值不符合要求,其他项目均能满足规范要求。
隧道喷射混凝土回弹率控制措施作者:王亚戎来源:《信息周刊》2014年第29期【摘要】在隧道施工中喷射混凝土已广泛应用在初期支护上,但目前隧道施工中喷射混凝土的回弹率平均都在40%以上,不但原材料浪费较大,增加施工成本,而且过大的回弹率使施工现场空气中粉尘含量过高,严重威胁到施工人员的健康安全。
本文就主要对隧道喷射混凝土回弹率控制相关问题进行了简要分析。
【关键词】隧道喷射;混凝土回弹率;控制措施一、影响喷射混凝土回弹的因素1、输料管距离影响喷射混凝土时,干料在输料管里向喷头输送的过程中,管内界面上的力都是相同的,而水泥、砂子和石子的重量不同,因而三种物料在输料管中的运动轨迹不同。
即水泥在管道上部悬浮,砂子在管道中部半悬浮,而石子则在管道底部滚动,这样原本混合均匀的物料又被重新分级。
管路越长这种在管道中分层的现象就越明显。
2、工作风压影响工作风压是喷射混凝土施工中第一个非常重要的工艺参数。
实践证明:当风压小于0.04MPa时,不但干料在管路中容易分层,而且在喷出后成平抛运动,导致喷在围岩上的物料,泥浆多,砂石少,且容易堵塞管路;当风压大于0.1MPa时,物料喷出后,虽成直线运动,但是速度过快增加了回弹率;当风压在0.06~0.08MPa时,喷头与围岩的距离为1m时,物料的喷束直径一般为0.2m左右,物料集中不分离,喷到围岩上的速度适宜。
3、混凝土的配合比根据混凝土的抗拉强度测试得到水泥、砂子和石子的比例为1∶2∶2.5的比例为最佳。
速凝剂的比例对减少回弹,提高早期强度,缩短初凝时间起着非常重要的作用。
但是过量的速凝剂会降低混凝土的后期强度,因此速凝剂掺入水泥的用量以5%为最佳。
试验得出水灰比在0.4~0.45之间回弹率低且强度高。
但水量的控制要靠喷射手的经验进行控制。
4、喷射手的操作喷射手的操作水平是影响喷射混凝土质量、回弹率的主要影响因素。
喷头要尽量垂直围岩,与围岩的角度不宜小于70°。
喷射混凝土的回弹率检测与计算方法喷射混凝土的回弹率是评估混凝土强度的重要指标之一,它反映了混凝土的抗压能力。
在施工现场,通过喷射混凝土的回弹率检测,可以及时掌握混凝土的强度情况,为质量控制提供依据。
本文将介绍喷射混凝土回弹率的检测方法和计算方法。
1.喷射混凝土回弹率的检测方法(1)在待检测的混凝土表面,选择一系列测试点,通常是每平米6-8个测试点。
(2)将硬度计放置在所选择的测试点上,使锤头与混凝土表面紧密贴合。
(3)用一定的力量将硬度计从混凝土上方向下方快速脱开,使锤头与混凝土发生碰撞。
(4)根据测量点的直径和回弹高度,参照标准表格或曲线,可以得到相应的回弹指数。
2.喷射混凝土回弹率的计算方法(1)根据所选用的硬度计和相关标准,确定回弹指数的计算公式。
(2)将回弹指数与标准回弹指数进行对比,可以得到混凝土的抗压强度。
(3)通常回弹指数与抗压强度之间存在一定的相关性,可以通过相关公式或回归分析的方法,得到回弹指数与抗压强度之间的具体关系。
3.喷射混凝土回弹率的影响因素(1)混凝土配合比:混凝土中水灰比的大小对回弹率有一定的影响,一般而言,水胶比越小,回弹率越低。
(2)粒径分布:混凝土中骨料的粒径分布也会影响回弹率,粒径过大或过小都会导致回弹率的增加。
(3)混凝土强度:混凝土的抗压强度与回弹率之间存在一定的相关性,一般而言,强度越大,回弹率越低。
(4)喷射速度:喷射混凝土时的速度也会影响回弹率,一般而言,喷射速度越快,回弹率越高。
(5)喷射距离:喷射混凝土的距离也会影响回弹率,距离越远,回弹率越高。
综上所述,喷射混凝土回弹率的检测与计算方法相对简单,通过回弹式硬度计可以快速获取回弹指数,进一步计算得到混凝土的抗压强度。
此外,喷射混凝土回弹率受到多种因素的影响,需要综合考虑各项因素,进行定量分析。
在实际施工中,合理控制喷射混凝土的回弹率,可以有效提高施工质量,确保结构的安全可靠。
喷射混凝土回弹率测量与分析喷射混凝土回弹率测量与分析概述:喷射混凝土是一种常见的施工材料,广泛应用于建筑、道路和隧道等工程中。
在施工过程中,测量喷射混凝土的回弹率是一项重要的质量控制任务。
本文将深入探讨喷射混凝土回弹率的测量方法和分析原理,并针对不同方面对其进行评估。
第一部分:喷射混凝土回弹率的测量方法1.1 目标与意义在开始探讨喷射混凝土回弹率的测量方法之前,我们先来明确其目标和意义。
喷射混凝土回弹率的测量可以提供施工质量的实时信息,帮助工程师评估混凝土的强度和一致性,以及检测潜在的质量问题。
1.2 仪器和测量原理喷射混凝土回弹率测量通常使用回弹锤进行,回弹锤通过向混凝土表面敲击并测量回弹高度来获取回弹率。
回弹锤的设计具有一定标准,包括锤头重量、下落高度和测量示值。
根据国际规范,测量时应注意锤头和混凝土表面之间的接触,以及锤头在测量过程中的稳定性。
1.3 测量步骤喷射混凝土回弹率的测量步骤包括:选择测点、清理表面、测量回弹高度、记录数据并分析结果。
在选择测点时,应注意混凝土表面的均匀性和代表性。
清理表面的目的是消除杂物或粉尘,确保测量的准确性。
测量时要确保回弹锤垂直于混凝土表面,并进行多次测量以获得可靠的结果。
将测量数据整理并分析,得出混凝土的回弹率。
第二部分:喷射混凝土回弹率的分析原理2.1 回弹率与混凝土强度的关系喷射混凝土的回弹率与其强度存在一定的相关性。
通常来说,回弹率较高的混凝土表示其强度较低,而回弹率较低的混凝土表示其强度较高。
这是因为回弹率受混凝土的弹性模量和内聚力等因素的影响。
2.2 回弹率与混凝土一致性的关系喷射混凝土的回弹率还可以反映其一致性。
一致性是指混凝土的流动性和可塑性,是施工质量的重要指标之一。
回弹率较低的混凝土通常表示其一致性较好,即含水量、骨料粒度分布和黏性物质等参数较为合理。
第三部分:对喷射混凝土回弹率测量与分析的观点和理解喷射混凝土回弹率的测量与分析是一项关键的质量控制任务,可以帮助工程师及时评估施工质量,发现潜在问题,并采取相应的措施进行调整。
隧道喷射混凝土回弹量大的分析及防治措施发表时间:2018-05-25T09:54:11.227Z 来源:《防护工程》2018年第2期作者:周新华[导读] 喷射混凝土是利用压缩空气,将按一定比例的混凝土拌合料通过管道输送并高速喷射到受喷面上凝结硬化,从而形成混凝土支护层。
中铁一局集团桥梁工程有限公司陕西渭南 714000摘要:本文主要是针对在隧道喷射混凝土工程施工中,对喷射混凝土质量和成本影响较大的喷射砼回弹量大进行分析和研究,现分别从原材料、配合比设计、喷射工艺及喷射作业等方面采取有效控制措施,以达到提高喷射混凝土强度和减小喷射混凝土的回弹量目的,给以后的隧道喷射混凝土工程施工提供依据。
关键词:喷射混凝土;回弹量大;分析及防治一、概述喷射混凝土是利用压缩空气,将按一定比例的混凝土拌合料通过管道输送并高速喷射到受喷面上凝结硬化,从而形成混凝土支护层。
工艺流程一般分为干喷、潮喷、湿喷和混合喷。
喷射混凝土在实际喷射施工中,产生回弹是必然现象,而回弹又关系着经济利益和喷射混凝土的强度。
因此,其在施工过程中,为了保护环境和维护人员的健康,保证喷射混凝土的质量,降低成本,回弹量是一个非常值得研究的物理量。
二、喷射混凝土回弹量影响因素分析1.工作风水压对回弹量的影响工作压风进入喷射机前必须进行油水分离,工作风水压恰当时,喷射的混凝土结合密实,回弹量少,混凝土质量高。
当风水压过低时,从喷嘴射出的混凝土速度小,获得的动能就低,不能够嵌入到砂浆里面或者不能够与砂浆捣实、粘结在一起而致使其坠落;当工作风水压过高,喷射速度就大,很容易反弹下来,造成回弹量增大。
通过工作中的实践分析,现将工作风水压的影响因素以图的形式从人、料、机、法、环(见下图)等方面进行总结,已达到在施工中试喷时,找出最佳的回弹量所对应的风水压值。
风水压影响因素2.水灰比对喷射混凝土回弹量的影响水灰比大小对喷射混凝土的回弹量和强度有重大影响。
理论上表明,水泥水化反应所需的水灰比为0.25~0.3左右,而实际施工中,这一范围的水灰比满足不了喷射输送原理及喷射工艺的要求,现场施工中采用的湿喷法施工的喷射混凝土的水灰比一般控制在0.42-0.50。
隧道工程湿喷混凝土回弹量降低试验及要点分析发布时间:2022-05-31T07:49:44.578Z 来源:《新型城镇化》2022年10期作者:唐倩[导读] 隧道工程中,喷射混凝土施工作业是利用压缩空气,道按照一定比例将混凝土拌合料通过管道高速喷射到受喷面上,让材料凝结、硬化后形成支护层,施工形式较多,本文所研究的方式为干喷、潮喷、混合喷的形式。
喷射混凝土在实际施工中产生回弹是必然现象,回弹又关系到经济利益,关系到混凝土的强度和施工整体质量。
因此在施工中的为保护环境以及维护人员的健康,保证喷射混凝土的质量来降低成本,因此回弹量是现阶段研究内容的重要部分。
唐倩中铁二局四公司四川省乐山市 614000摘要:隧道工程中,喷射混凝土施工作业是利用压缩空气,道按照一定比例将混凝土拌合料通过管道高速喷射到受喷面上,让材料凝结、硬化后形成支护层,施工形式较多,本文所研究的方式为干喷、潮喷、混合喷的形式。
喷射混凝土在实际施工中产生回弹是必然现象,回弹又关系到经济利益,关系到混凝土的强度和施工整体质量。
因此在施工中的为保护环境以及维护人员的健康,保证喷射混凝土的质量来降低成本,因此回弹量是现阶段研究内容的重要部分。
关键词:喷射混凝土;回弹量;分析;试验新时期科技不断发展,交通运输事业朝着更迅猛的方向发展,隧道建设项目逐渐增多,作为重点项目工程也会受到社会各界的关注。
湿喷混凝土施工相对灵活,施工形式也方便,具有粉尘少,强度增长快和粘结力强的特征,因此现阶段该技术被广泛运用在边坡、隧道围岩、基坑等加固施工区域内。
由于湿喷混凝土具备操作简单和容易控制的优势,无论是多么复杂的项目工程,都可以快速完成施工,整体上对施工技术人员的技术要求也比较低,施工工序不复杂,施工速度快,能够保证施工进度,施工过程中尤其要关注湿喷混凝土的回弹量,避免对工程造成重要影响。
1.湿喷混凝土施工技术湿喷混凝土技术是一项比较成熟的技术,主要是按照一定的配合比,将水泥、粗细骨料、水等搅拌好,使用各种湿式喷射机将搅拌好的各种输料软管输送到喷嘴中,在喷嘴位置添加液体速凝剂,使用压缩空气来补给能量,从而约束混凝土。
隧洞喷射混凝土施工过程中的回弹控制方法与实践摘要:在隧洞建设中,喷射混凝土技术因其高效、快速的施工特点而被广泛应用。
然而,施工过程中混凝土的回弹问题一直是影响工程质量和效率的关键因素。
本文旨在探讨隧洞喷射混凝土施工过程中的回弹控制方法,并结合实践案例进行分析,以期为相关工程提供有益的参考。
关键词:隧洞建设;喷射混凝土;回弹控制;施工方法;实践分析一、引言随着基础设施建设的不断推进,隧洞工程在交通、水利、能源等领域扮演着越来越重要的角色。
喷射混凝土技术作为隧洞施工中的一项关键技术,其施工质量直接关系到隧洞的安全性和耐久性。
在施工过程中,混凝土回弹不仅会造成材料的浪费,还会影响施工效率和工程质量。
因此,有效控制喷射混凝土施工过程中的回弹问题,对于提高隧洞工程的施工效率和质量具有重要意义。
二、喷射混凝土回弹的成因分析喷射混凝土回弹主要是指在喷射过程中,部分混凝土颗粒未能有效附着在隧洞壁面上,而是反弹回空气中。
造成回弹的原因主要包括以下几个方面:(一)喷射参数设置不合理导致的问题在隧洞喷射混凝土施工中,喷射参数的设置是确保混凝土有效附着在隧洞壁面的关键。
然而,实际施工中常常出现喷射速度、喷射角度和喷射距离等参数设置不当的情况。
喷射速度过快,混凝土颗粒获得的初速度过大,撞击隧洞壁面时容易产生反弹,无法有效附着;喷射角度不合适,混凝土颗粒的撞击方向偏离了最佳附着角度,同样会影响附着效果;喷射距离过远,混凝土颗粒在飞行过程中受到的空气阻力增大,到达壁面时的速度减小,附着能力减弱。
这些不当的喷射参数设置,不仅会造成混凝土材料的浪费,还会增加施工成本,降低施工效率,甚至影响隧洞工程的质量和安全性。
(二)混凝土配合比设计不当带来的问题混凝土配合比是决定混凝土性能的重要因素之一。
在隧洞喷射混凝土施工中,如果混凝土配合比设计不当,如水灰比、砂率等参数不合理,会导致混凝土的粘聚性和工作性下降。
粘聚性不足的混凝土在喷射过程中容易产生颗粒间的分离,形成大量的回弹;工作性差的混凝土则难以在隧洞壁面上形成均匀的涂层,影响施工质量和效果。
由分析表可以看出,在回弹法试验各环节中,检测过程用时(回弹操作用时)占据总用时的比例较高,占总用时的70.4%,减少此项用时,则可减少总用时投入,提高回弹检测效率。
通过多年现场回弹检测的经验,加上广泛收集其他检测人现场试验找出其中原因,最终确定两个重要影响因素:一是打磨工具落后。
二是采用直尺画线布点效率慢。
3 实施对策
通过对现场回弹法试验检测各方面改进,大幅度节约了试验时间,节省大量人力物力,大大提高了现场回弹检测进度。
将一人每天最多做回弹法试验10个测区2.5模提高到现在的10个打下了坚实的基础。
参考文献
[1] 铁路工程结构混凝土强度检测规程:TB10426-2019[S].。
DOI院10.13905/ki.dwjz.2019.01.029铁路隧道喷射混凝土回弹率测试及优化EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS ON MEASURING AND REDUCING THE REBOUND RATE OF SHOTCRETE IN RAILWAY TUNNELS马召林(中铁隧道局集团有限公司勘察设计研究院,广州511458)MA Zhaolin(China Railway Tunnel Survey&Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou511458,China)【摘要】为控制隧道喷射混凝土回弹率,进行了现场测试,分析了主要影响因素,并设计实施了优化方案,取得了显著效果。
结果表明,拱墙回弹率整体偏高,5个工作面回弹率小于35%,5个工作面回弹率处于35%~45%,3个回弹率超过45%,拱部回弹率大幅高于边墙回弹率;围岩等级、岩面水况、施工工艺及混凝土配合比等因素会不同程度地影响回弹率,其中围岩等级及断面大小是主要客观因素;相比优化前试验工作面拱墙整体回弹率平均降低7.7%,拱顶回弹率平均降低9.7%,尤其对于软弱围岩,拱顶回弹率平均降低11%以上。
【关键词】铁路隧道;回弹率优化;喷射混凝土;试验研究【中图分类号】TU502【文献标志码】A【文章编号】1001-6864(2019)01-0114-04Abstract:In order to control the rebound rate of tunnel shotcrete,field tests were carried out,the main influencing factors were analyzed,and the optimization scheme was designed and implemented,and remarkable results were obtained.The results show that the rebound rates of5faces are less than35%,and the rebound rates of5faces are between35%~45%,and the rebound rates of3faces are more than45%.The arch rebound rate is significantly higher than the wall rebound rate.Rock grade,water conditions of rock surface,the construction technique and concrete mix ratio will affect the rebound rate.Furthermore,by optimizing the shotcrete material proportion and im原proving construction standards,compared to the results before optimization,the arch-wall rebound rate decreases by 7.7%,the arch rebound rate decreases by9.7%.Key words:railway tunnel;reducing the rebound rate;shotcrete;experimental investigation0引言在铁路隧道工程中,喷射混凝土作为一种广泛应用的柔性支护形式,对控制围岩稳定性起着重要的作用,但普遍存在回弹率偏高且难以控制的现象[1,2]。
回弹率控制不佳,会造成原材料的极大浪费且施工效率低下,还会造成施工现场粉尘浓度急剧增大,出现混凝土料块弹射甚至掉落的现象,严重威胁到施工人员的健康与安全。
近年来,喷射混凝土的快速施工工艺发展迅速[3,4],颜威合[5]、韩斌[6]等分析了工程中影响湿喷混凝土使用效果及回弹率大小的关键影响因素,为优化回弹率研究提供了一定基础。
目前有关回弹率的研究主要为两个方向:一是优化喷射设备及配套速凝剂,张露晨[7]、马井雨[8]等进行了喷射用速凝剂的性能试验,并配套优化了现场使用方法,魏广[9]、张开玉[10]等人针对工程特点对湿式喷射机进行了研发与优化设计,均很好地降低了粉尘浓度和回弹量;二是改善喷射混凝土自身材料性能,杜国平[11]、张露晨[12]等研究了不同掺料(钢纤维、粉煤灰等)及其掺量对喷射混凝土性能的影响,试验结果说明合适的掺量能够降低回弹率,曾宪桃[13]等向喷射混凝土喷射过程中加入磁化水进行试验,证明了磁化水对改善回弹量的可行性、有效性。
综上所述,控制回弹率是喷射混凝土工程应用的关键问题,但现有测试及优化的研究还局限于试验室及传统大板测试,未能充分考虑工程实际,缺乏现场试验支持。
本文依托蒙华铁路晋豫段隧道工程,合理地选择多个典型工作面,通过现场试验调研实际回弹率水平,并结合前人研究成果提出优化方案,取得了良好的应用效果。
1现场测试1.1回弹率现场测试方法回弹率是喷射混凝土施工工艺的一个重要指标,其大小直接影响材料成本和施工效率;依据相关标准确定回弹测试方法和回弹率计算方法[14,15]。
按隧道结构,划分为拱顶和边墙两部分,分别收集回弹料后称重记录;另记录喷射混凝土施工相关参数。
1141.2试验数据计算方法现场不同工作面施工条件复杂,根据实际情况,按统一流程对原始数据进行修正和验算;根据现场收集情况及时修正回弹量,每个工作面至少进行3次有效试验,将3次有效计算结果取平均值,得到该工作面最终的回弹率。
各部位计算公式如下:回弹率=回弹量设计用量+超挖用量×100%1.3回弹率测试结果在现有施工的隧道中,基本涵盖蒙华铁路隧道晋豫段的基本水文地质情况和机械设备条件的要求,选择13个隧道工作面开展试验。
按照既定试验方法,得到各工作面不同部位的回弹率,如表1所示。
各试验工作面的拱墙回弹率整体偏高。
13个工作面中,只有5个工作面的回弹率小于35%,5个工作面的回弹率介于35%~45%之间,3个工作面的回弹率超过45%;由于拱部混凝土在承受喷射冲击力的同时,还额外受到自身重力作用影响,在施工过程易出现掉块的现象。
2回弹率影响因素分析2.1围岩条件及喷射厚度围岩级别、岩面水况以及相应的设计喷射厚度,都会影响回弹率;各工作面拱墙回弹率的情况如图1所示。
根据现场试验过程来看,其主要影响因素为喷射厚度和岩面硬度及水况:①喷射厚度小于5cm 时,喷料回弹以骨料为主,仅有少量浆液粘附岩面,回弹量较大,且围岩级别越高,回弹率越高;②喷射厚度介于5~10cm 时,有利于喷射混凝土附着,回弹率最佳;③喷射厚度大于10cm 时,随着厚度逐渐增加,喷射混凝土容易在自重和喷枪冲击力的共同作用下发生掉块,导致回弹量增大;④围岩水况会明显影响回弹量,湿度越大回弹越大。
故建议在现场作业时,做好防水排水措施,根据喷射厚度的不同,分层多次喷施。
2.2喷射混凝土配合比各项目喷射混凝土均按照TB/T10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》及相关设计要求进行配合比设计,符合材料要求;主要区别在于西安岭隧道出口、西安岭隧道3#和大中山隧道3#项目配比中加入了粉煤灰。
经过工况信息比对后,在相同围岩级别、相同机械条件:①大中山隧道3#相比于西峡隧道(小),断面面积相差不大,拱顶回弹率降低了1.8%,边墙回弹率降低了1.6%,拱墙回弹率降低了2.7%;②西安岭隧道出口相比于大中山隧道进口,拱墙回弹率均为32.6%,考虑到西安岭隧道出口断面面积是大中山隧道进口的两倍,实际上添加粉煤灰后回弹率是有所改善的。
适量添加剂能够在保证支护强度条件下降低回弹率。
目前,现场喷射混凝土添加剂主要为硅灰和粉煤灰,其中,硅灰能有效促进液态速凝剂的凝结效果,提高混凝土强度,增加粘聚性;粉煤灰可以降低速凝剂的促凝效果、降低混凝土强度、提高和易性。
硅灰、粉煤灰和铝酸盐液态速凝剂混掺,对混凝土1d 抗压强度影响为粉煤灰掺量大于硅灰掺量,28d 抗压强度影响为硅灰掺量大于粉煤灰掺量[12]。
考虑到速凝剂凝结效果和喷射混凝土前期强度,将添加硅灰掺量作为优化思路之一。
2.3施工工艺湿式喷射机的参数设定和现场操作是影响回弹率的关键因素。
(1)喷射角度。
隧道开挖轮廓不平整,上台阶保留核心土,将导致喷射混凝土呈倾斜角度快速碰撞岩面,回弹率大大增加;喷嘴与喷射面宜保持垂直。
(2)喷射距离。
距离过大,喷射冲击力小,混凝土粘附不佳,距离过小,混凝土则反弹严重;1.0~1.5m 为最佳喷射距离。
(3)泵送压力。
喷射冲击力过大,混凝土易碰撞反弹,喷射冲击力过小,混凝土不易粘附,回弹率均会增加;泵送压力一般控制在0.3~0.6MPa 较佳。
(4)喷射顺序。
喷射应分部、分块、分层进行,先各隧道工作面不同部位的回弹率表1%工作面拱部回弹率边墙回弹率拱墙回弹率(拱部+边墙)万荣隧道3#68.812.041.3万荣隧道5#51.917.133.9中条山隧道6#50.024.741.4中条山隧道平导37.520.028.0中条山隧道进口50.930.141.8西安岭隧道出口39.920.632.6西安岭隧道3#50.334.141.2大中山隧道3#42.024.334.1大中山隧道进口39.022.432.6西峡隧道(大)55.032.150.0西峡隧道(小)43.825.936.8核桃园隧道67.120.254.7西坪隧道2#38.316.530.0图1各工作面拱墙回弹率条形图(按围岩级别划分)115补平坑洼低凹处,按先墙后拱,自下而上有序操作。
综上所述,在喷射作业过程中,应根据喷嘴处混凝土喷出情况及时调整泵送压力,严格控制喷枪与喷射面的夹角和距离,连续有序地按照椭圆形或圆周形小幅旋转喷射。
3回弹率优化根据实际回弹率试验情况,选取三个典型工作面见表2,结合现有研究成果和影响因素分析,从喷射混凝土材料配比和现场工艺管理两方面进行现场试验。
3.1优化方案3.1.1优化材料配比,添加适量硅灰硅灰的主要成分是SiO2,细度和比表面积约为水泥的80~100倍,其作为混合材料混入混凝土后,能够充填水泥颗粒间孔隙,并与水化产物生成凝胶体,提高粘聚性,从而达到减少回弹量的目的;分别按2%、5%、8%的比例掺入,进行现场试验,得到较佳掺入比例。
3.1.2结合循环工序,对各工艺要点加强管理(1)严控材料配比。
强化速凝剂进场检测和搅拌站水灰比控制管理,设立专人负责和问责机制,制定规范的记录表。