高速公路隧道工程湿喷混凝土的应用

高速公路隧道工程湿喷混凝土的应用

摘要:首先介绍了高性能湿喷混凝土的基本技术指标,随后探讨了高性能湿喷混凝土的配合比设计优化,同时结合实际施工案例对高速公路隧道工程应用湿喷混凝土进行介绍。高性能湿喷混凝土技术可基于普通喷射混凝土进行配比优化调节,模仿高性能湿喷混凝土提高混凝土性能指标,节约喷射作业成本,对高速公路隧道良性建设起到促进作用。

关键词:高性能湿喷混凝土;高速公路隧道;配合比设计优化;质量检测

0引言

高性能湿喷混凝土具有极高的混凝土强度和改善耐久性特点,可在高速公路隧道施工中作为喷射混凝土施工应用,属于隧道施工建设初期必不可少的支护技术内容。但值得注意的是,需要对喷射混凝土进行配比优化设计,例如减小混凝土回弹量、降低其水泥用量等方法来实现混凝土质量优化。

1高性能湿喷混凝土的基本技术指标

利用高性能湿喷混凝土所展开的高速公路隧道工程混凝土湿喷法应用成本偏高,但它可有效弥补普通喷射混凝土所不具备的强度匀质性效果,从整体上提高高速公路隧道工程建设质量。

1.1基本技术指标

作为高性能混凝土中的一种,湿喷混凝土要结合自身具体指标与高速公路隧道所处环境进行水文地质调查与确定,而且相比于普通喷射混凝土,对它的工艺标准要求则更高,具体如下:第一,具备较小的回弹量;第二,粉尘浓度较低;第三,较良好的施工性能;第四,较高的早期混凝土强度;第五,较高的后期强度保证率;第六,较好的耐久性。

1.2施工路线

目前高性能湿喷混凝土施工工艺在国内外均有实施,所以按照当前的国际工艺控制参数指标,一定要对其工艺内容进行优化。首先,要进行水泥裹砂石效应分析,结合水泥浆体包裹砂石表面,避免浆体出现离析现象。该方法已经得到大量实践证明验证,它可有效改善普通喷射混凝土的基本施工性能,且保证混凝土拥有较高强度与较好耐久性,特别是它还能有效控制砂石的基本含水率。其次,应该基于不同工艺参数进行试喷试验,主要是结合高速公路隧道中的围岩环境喷施工艺参数展开分析。例如仔细思考喷嘴距离喷射面的喷射距离、喷射角度、围岩表面处理措施以及风压数值等等。客观讲,试喷试验从某种程度上决定了高速公路隧道混凝土施工工程的喷射效果以及施工质量[1]。

2高性能湿喷混凝土的配合比设计优化

2.1材料选择与配合比设计优化

利用普通喷射混凝土仿制高性能湿喷混凝土,需要采用普通的硅酸盐水泥(强度等级42.5),然后选择细骨料(细度模数2.66)、河砂、粉煤灰(粒径5~10mm)、减水剂、速凝剂。展开普通喷射混凝土的基础配合比设计。一般来说要首先进行初步的试拌混凝土,看普通混凝土配合比效果,主要是观测配比好混凝土的强度。以下给出普通喷射混凝土试验配合比形成高性能湿喷混凝土的具体数据。结合表1数据进行对比分析,结合试验向普通弹性混凝土中掺入硅灰,如此可有效强化普通喷射混凝土的早期强度,这是因为硅灰本身属于高性能喷射混凝土重要掺合料,所以可将粉煤灰与硅灰作为掺合料确定湿喷混凝土的高性能,保证施工高质量。

2.2高性能湿喷混凝土的降尘减弹控制特性

通过对高性能湿喷混凝土的配比优化设计可得知普通喷射混凝土也可以仿制湿喷混凝土,同时还能起到降尘减弹的良好效果。基于这一点来看,其主要技术控制要点就有三点。首先,高性能湿喷混凝土拥有降尘减弹作用可有效控制喷射角度,将喷射角度范围控制在75°~105°范围内;其次,一般可通过降尘减弹试验减小风压;第三,在配比优化设计湿喷混凝土过程中应该严控速凝剂的基本用量,避免由于湿喷混凝土用量增大而减少回弹效果。

2.3湿喷混凝土的质量试验检测

在完成对高性能湿喷混凝土的配比优化设计后可得到质量更好的湿喷混凝土,此时要利用抗压强度合格标准对混凝土强度进行检测。选择高性能湿喷混凝土试验试件10块,看其抗压强度均值是否小于1.05倍,保证任何一组试验试件抗压强度都在0.9倍以上才能证明高性能湿喷混凝土的配比优化设计是成功的。对喷射混凝土的厚度进行检测,首先利用激光断面仪。光带摄影设备对喷层厚度进行检查分析;其次对断面数量进行检查,保证做到每10延米检查一次,从高速公路的隧道拱顶中线到断面进行全面检查[2]。

3案例分析

3.1案例工程概况

某高速公路项目某合同段要建立分离式隧道,隧道长度为3089.20m。根据现场的地质考察结果发现目前隧道区呈现断裂构造、节理结构与裂隙相对发育明显,岩体呈现破碎状,其围岩级别为V级。考虑到施工安全,本工程决定采用高性能湿喷混凝土展开施工。

3.2湿喷混凝土的配比设计优化

为了提高喷射混凝土强度,减少它在混凝硬化后可能出现的收缩裂纹问题,应该在施工中采用细度模数为2.6的中砂进行配比优化,然后还要利用到细度模数为2.85的硅酸盐水泥、水、粗集料、高效减水剂、速凝剂等等。结合试验室所提供数据进行分析计算,将湿喷混凝土的坍落度控制在80~120mm范围内,初凝时间控制在50min以上,同时加入速凝剂保证终凝时间在60min左右。

3.3施工工艺应用分析

在施工之前要做好准备工作,即保证普通喷射混凝土施工顺利推进,避免由施工准备不足所造成的中途停工现象,所以具体来讲在施工前要做好以下工作。首先要清理受喷面,在公路隧道进行喷施混凝土施工之前应该首先对其受喷面及隧道拱脚位置进行检查,尽早发现问题。例如受喷面处存在松动的石块、浮渣或松散层等等都要及时做好清理。而拱脚位置的松散石渣与堆积物等等也必须马上清除。其次要检查施工用料与施工设备。例如在混凝土开盘搅拌之前就要检查混凝土的施工所需数量,对水泥库房中的混凝土存量进行盘点分析,要保证喷射混凝土及高性能湿喷混凝土均拥有充足库存。第三要设置喷层厚度标准值,即喷射混凝土的喷射厚度值。这一厚度值代表了喷射混凝土的质量指标,必须要保证厚度值达到标准后才可开始施工。工程中如果不对该厚度值进行有效分析很可能会出现混凝土因承受超荷载而开裂或剥落现象,所以一定要做好该方面检查。在该隧道工程中采取了埋设标桩法配合长钢筋设计湿喷混凝土埋深(大约5cm)。然后根据外露长度判断湿喷混凝土基本厚度。最后要对受喷面进行渗水处理,因为该高速公路隧道所在区域为岩溶发育区域,所以隧道超过岩溶体过程中其所经过隧道的裂隙水必然丰富,滴水现象非常明显,甚至有成股的地下水渗漏,对隧道长期运营没有好处。因此要对受喷面的渗水做好排渗处理。正式开始施工以后要采用湿喷法进行高性能混凝湿喷操作。在施工中先要开启喷射机进行喷射操作,等待设备稳定后再进行喷射送料。根据实践证明,该做法可有效减少开喷堵管现象的发生。随后要保证技术操作可有效提升混凝土拌和及喷射质量。在实际喷射过程中应该先通过搅拌站集中搅拌湿喷混凝土,然后将混凝土送至到施工作业现场,在明确喷施设备位置后调整混凝土土罐车位置,将混凝土放入到喷射机料斗中进行喷射[3]。

4结语

综上所述,高速公路隧道工程中应用湿喷混凝土可有效改善混凝土喷射速度、喷射质量并减轻施工人员的施工作业压力,对隧道现场的施工条件也有改善。更重要的是,它可基于普通喷射混凝土进行配比优化调节,模仿高性能湿喷混凝土提高混凝土性能指标,节约喷射作业成本,对高速公路隧道良性建设起到促进作用。

参考文献:

[1]朱刚雷.高速公路隧道湿喷高性能混凝土应用技术研究[J].城市建设理论研究(电子版),2016(14):4407.

[2]田文元,成云海,邹成松,等.干、湿喷混凝土和湿喷仿钢纤维混凝土强度性能比较分析[J].混凝土,2018(1):158-160.

[3]涂海燕.隧道工程湿喷混凝土回弹量降低试验及要点分析[J].价值工程,2018(7):92-94.

作者:李永铭 单位:承德路桥建设总公司