噴射混凝土回彈率控制

8/8噴射混凝土回彈率控制目錄

工程概況(2)

武罐QC18小組簡介(2)

選題理由及課題現(xiàn)狀(3)

原材料控制(7)

配合比控制(9)

施工工藝控制(10)

試驗總結(jié)(16)

噴射混凝土回彈率控制

1、工程概況

我單位中交一公局第一工程有限公司，承建武罐高速公土建18標，武罐高速公路WG18合同段路線起點YK105+490（ZK105+497），位于隴南市武都區(qū)楓相鄉(xiāng)楓相院村，終點YK110+685（ZK110+680），位于武都區(qū)楓相鄉(xiāng)強家灣村，WG18合同段路線全長5.190051km。共設特大橋2600.394m/2座，大橋236m/2座，中橋319.75m/2座，隧道7222.38m/8座。開工日期為2009年6月，合同工期為40個月，合同總價422412813元。

2、武罐18QC小組簡介

武罐18標QC小組成立于2009年12月，主要由項目領(lǐng)導和工程技術(shù)骨干人員組成。組員素質(zhì)較高，技術(shù)實力雄厚，在施工生產(chǎn)中，對于發(fā)現(xiàn)的問題，并能運用有效的方法解決問題等特點。我們成立小組的目的在于通過學習和實踐，總結(jié)一些工程方面的經(jīng)驗，為將來的施工打下良好的基礎。

小組成員：

3、選題理由及課題現(xiàn)狀

（1）課題名稱

（2）選題背景

中交一公局一公司承建武罐高速18標工程項目，在本標段內(nèi)有四座隧道，單洞共計7222.38m。初期支護C25噴射混凝土共計29951.8m3。如果混凝土的回彈在40%以上將浪費1198m3混凝土，造成巨大的材料浪費與資金浪費，因此如何減小噴射混凝土的回彈量是很重要的一項工作。

我標段噴射混凝土方量大，可以進行長期性研究；噴射混凝土回彈量容易測定，回彈量指的是在進行噴射混凝土過程中，集料、水或已經(jīng)拌好的混凝土噴射到圍巖上，由于不能及時凝結(jié)，部分掉落的混凝土就是噴射混凝土的回彈量。回彈量的測定是在工地中找一塊側(cè)墻或頂面，在地下鋪上防水板，然后噴射一定體積或重量的混凝土，將落到地面的混凝土收集并稱重，落到地面混凝土重量占總噴射混凝土重量的比例就是噴射混凝土回彈率。

（3）目標及可行性研究

噴射混凝土主要有干噴和濕噴兩種形式，干噴以使用方便、機動靈活、操作方便、機器投入成本低等因素在我隧道施工中被廣泛應用。但因回彈量、粉塵多而限制了發(fā)展。干法噴射混凝土的回彈率較高，可能達到40～50％。控制目標邊墻不大于20%，拱部、拱頂不大于25%。

（4）實施方案

為了達到設計的目標，為了保證以上措施不折不扣的落實，本QC小組做了以下幾方面工作：

①不但做到分工的詳細，并且要求每一個步驟的責任落實到人，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，嚴格執(zhí)行誰負責誰管理的模式。

②分階段對實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題集體討論，制定相因的對策方案。

③對現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)的問題做好詳細的記錄，采集數(shù)據(jù)運用統(tǒng)計學分析原因。

④對現(xiàn)場施工人員進行專門技術(shù)培訓。

⑤充分利用網(wǎng)絡資源收集相關(guān)資料組織大家集體學習。

（5）原因分析

具體時間安排

QC小組現(xiàn)場圖片

第一階段：原材料控制、優(yōu)化配合比及現(xiàn)場施工總結(jié)階段：

1、原材料控制（1）水泥

噴射混凝土水泥應選擇早期強度增長快，收縮小，并且能與摻入的速凝劑快速反應的水泥，從而加快凝結(jié)速度，以便減少回彈量。在實際生產(chǎn)當中采用標號不低于425的早強水泥。本項目所用水泥經(jīng)

現(xiàn)場記錄

現(xiàn)場試驗

鉆心取樣

技術(shù)溝通

過招標和多次試驗最終確定采用廣元盧家壩水泥廠生產(chǎn)的廣旺牌水泥。

（2）砂子

噴射混凝土時砂子最好使用中粗砂，試驗證明細度模數(shù)在3.1-3.3之間，含泥量小于4.5%，含水率在5%-7%之間為宜。砂子過細時收縮增大，并且施工時粉塵增大，不利于施工；砂子過粗，砂子與碎石不能均勻的混合，回彈量顯著增大。砂率對回彈強度的影響：

（3）碎石

碎石過大回彈量增大，并且施工過程中容易堵管，對機器磨損嚴重；碎石過小回彈量減少但混凝土強度不夠。（4）外加劑

噴射混凝土的外加劑主要使用速凝劑，其主要目的使噴射混凝土的凝結(jié)速度加快，一則減少回彈損失，

防止噴射混凝土因重力作用

引起的脫落；再次確保了下個工序施工的安全性、時效性。本項目采用黃河牌速凝劑，初凝時間在3min以內(nèi)，終凝時間在12min以內(nèi)，4h后混凝土的強度不低于70%。從而保證了下個循環(huán)時間不被耽誤。

2、配合比控制

噴射混凝土必須滿足以下要求：

①必須保證混凝土28d強度滿足設計要求

②4-8h后的強度能夠控制地層變形能力

③有良好的耐久性、回彈量少

（1）水泥用量

在實際生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)水泥用量太少回彈量顯著增大，并且混凝土強度不足；水泥用量過多時不僅粉塵增大同時也造成混凝土收縮量增加也造成回彈量增加。具某項研究表明：噴射混凝土水泥用量超過450kg/m3時增大水泥用量對混凝土強度影響不是很明顯。

（2）水灰比

在噴射混凝土過程中，混凝土表面若出現(xiàn)干斑時不僅回彈量增大而且粉塵增大，不利于施工。若噴射混凝土表面出現(xiàn)水流，則表明水灰比過大，也容易造成回彈量增大。噴射混凝土的最佳水灰比控制在0.45-0.55之間。

在楓相3#隧道前五次實驗過程中通過大家的不懈努力最終得到以下結(jié)論：

①施工現(xiàn)場原材料都必須經(jīng)過試驗室檢測后才能進場使用。

②每次試驗前要對砂、碎石進行含水率測定

③水灰比對噴射混凝土回彈量影響很大，如何利用風壓與水壓將混合料充分拌合并能控制好水灰比。

④影響噴射混凝土回彈的主要因素總結(jié)（見下圖）

第二階段：根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整施工工藝，對施工中的難點問題進行二次解決。

3、施工工藝控制

（1）風壓控制

在噴射混凝土作業(yè)時，輸料管長度一般在15m左右，噴嘴與噴射巖面的距離在0.8-1.2m時，噴射機風壓控制在0.2-0.45MPa時回彈量最小，考慮到因隧道輸風管造成的風力浪費應根據(jù)隧道長度與風管的密封程度控制風源壓力，對于1000米以下隧道風管密封程度較好的情況下風源壓力控制在0.2-0.5MPa。風源壓力過大或過小都會導

致回彈量增大。

影響回彈主要工藝

（2）水壓控制

水壓過小，混合料因不能充分水化濕潤混凝土噴射面將出現(xiàn)干裂，回彈量增大，并且混凝土強度大大降低；水壓過大時噴射混凝土因沒有初凝而被水流沖洗直接脫落，在實際生產(chǎn)當中，

通常在噴頭口

接直徑為100mm長為0.6-0.8m的塑料管目的使混合料和水在噴射管口充分混合均勻。實踐證明，水壓應比風壓高0.1-0.15MPa時噴射效果最好。

（3）噴射角度控制

在噴射平整巖面時，噴嘴與受噴巖面應垂直，如果在噴射混凝土過程中噴射口與受噴面沒有垂直時，回彈量將大大增加。因此隧道噴射混凝土在拱腰和拱頂處噴射施工出要特別注意。

z（4）距離控制

在噴射混凝土過程中距離的遠近對噴射混凝土的質(zhì)量和回彈量的影響很大，距離太遠，會使噴射混凝土回彈率增大，混凝土密實度降低從而造成混凝土強度不夠，距離太近，因風壓、水壓沖擊造成未初凝的混凝土脫落，回彈量不僅增大而且回彈骨料有可能傷及噴槍手。通過實驗獲得當風壓控制合理時，噴嘴與受噴巖面的距離控制在0.8-1.2m彈量最少。

（5）分層噴射厚度控制

一次噴射混凝土過厚常常造成混凝土下垂或脫落，造成回彈量增加。這是由于混凝土因沒有達到一定的強度而因自重過大出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。施工中發(fā)現(xiàn)在剛剛開始噴射混凝土時，回彈量最大，骨料幾乎被回彈，當巖面上層形成0.5-1cm的砂漿層時，回彈量將減少，噴射混凝土達到5cm時回彈量基本穩(wěn)定下來。施工中發(fā)現(xiàn)在噴射混凝土前先對隧道巖面進行濕潤可以有效的減少回彈。

（6）各噴層時間間隔的控制

在噴射混凝土過程中因各噴層時間間隔掌握不當造成回彈量增大。一種是間隔時間太短噴射混凝土未初凝而被風壓水壓沖擊而脫落，造成回彈增大；另一種是時間間隔太長噴射混凝土已初凝再次噴射式骨料不能鑲嵌到混凝土面造成回彈增大。因此在施工過程中因按照混凝土的初凝時間以及是否添加速凝劑而控制噴層時間間隔。（7）噴射順序

噴射角度控制

噴射距離控制

速凝劑加入控制

收集回彈料

混凝土噴射應采取分塊、分段由下而上先拱腳后邊墻和拱腰，最后拱頂?shù)膰娚漤樞蜻M行。對因爆破開挖超挖面積過大的巖面時，采取先兩邊后中間，從上而下進行。對因超挖嚴重的大坑可采取分層噴射，并且在噴射的過程中采取逐層掛舍鋼筋網(wǎng)片的方法，以減少回彈量。

（8）工人熟練程度

噴槍手對噴射混凝土技術(shù)掌握的好壞對回彈量影響很大。噴射口勻速而緩慢的以順時針方向做螺旋運動時，可以形成均勻的噴射混凝土。因此日常生產(chǎn)過程中應加強工人技能培訓，做好工人防護措施。（9）施工中的難點及解決方案

第三階段：試驗總結(jié)

1、效果檢查

在上述措施實施后，本QC小組對隧道噴射混凝土進行多次現(xiàn)場實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)噴射混凝土回彈大大減少，在楓相3號隧道現(xiàn)場實驗噴射混凝土回彈減低到20.51%。

按照試驗配合比：

水泥：砂：碎石：速凝劑：水：450:1035:900:18:202

施工配合比：

水泥：砂：碎石：速凝劑：水：150:374:302:6:37

拌合10盤噴射混凝土混合料，共重8320kg，噴射混凝土結(jié)束后收集的回彈料共計1732kg，經(jīng)計算獲得回彈率為：

1762-1762×4.2%（噴射時加水量）÷8230=20.51%

2、經(jīng)濟效益方面

經(jīng)過此次活動，大大減小了隧道噴射混凝土的回彈量，按照試驗前與試驗后測量的數(shù)據(jù)可計算經(jīng)濟效益如下：

噴射混凝土單價為1344.67元/m3，此次活動后噴射混凝土的回彈量控制到25%，我標段隧道內(nèi)剩余C25噴射混凝土量為12000m3,由控制噴射混