噴射聚丙烯微纖維混凝土施工技術(shù)

噴射1概述xx水電站是xx梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的骨干工程，壩址位于xxxx縣境內(nèi)；工程以發(fā)電為主，兼有防洪、航運(yùn)等綜合效益。工程樞紐由碾壓混凝土重力壩、泄洪建筑物、左岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)、右岸通航建筑物等幾大部分構(gòu)成；左岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)由引水系統(tǒng)、廠房系統(tǒng)及尾水系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。引水發(fā)電系統(tǒng)的噴護(hù)形式主要有三種：噴射素混凝土、噴射鋼纖維混凝土、噴射聚丙烯微纖維混凝土。噴射混凝土工程量共5.29萬(wàn)m3,其中噴射聚丙烯微纖維混凝土工程量為2.2萬(wàn)m3,占總量的42％，巨型或較大巨型洞室（如引水隧洞、主廠房、主變室、尾水調(diào)壓井、尾水洞等）以噴射聚丙烯微纖維混凝土為主。本文章以施工工藝、施工方法、及與其它支護(hù)形式的對(duì)比分析等方面簡(jiǎn)述了噴射聚丙烯微纖維混凝土的施工技術(shù)，該施工技術(shù)的應(yīng)用可推廣到其它類似巨型或較大巨型洞室。2原材料噴射聚丙烯微纖維混凝土的原材料由水泥、砂石骨料、外加劑、聚丙烯微纖維和水組成。2.1水泥采用xx柳州水泥廠生產(chǎn)的“魚峰”牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥。2.2砂石骨料砂石采用質(zhì)地堅(jiān)硬耐久的中、粗砂料、細(xì)度模數(shù)大于2.5，粒徑為0～5㎜；再摻瓜米石，粒徑為5～10㎜.2.3外加劑（1）減水劑。采用江蘇博特新材料有限公司的JM-B高效減水劑。(2)速凝劑。采用河南鞏義特種建材廠生產(chǎn)的8604型液態(tài)速凝劑，密度為1.43g／cm32.4聚丙烯微纖維采用四川華神化學(xué)建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“好亦特”聚合物微纖維。2.5水采用xx左岸生活用水。3施工設(shè)備（1）混凝土拌制設(shè)備：固定式拌和樓。（2）混凝土運(yùn)輸設(shè)備：混凝土攪拌車。（3）混凝土噴射設(shè)備：根據(jù)施工環(huán)境、施工部位的不同噴射設(shè)備可采用大型噴車、小型濕噴機(jī)或干噴機(jī)，巨型或較大型洞室噴射設(shè)備一般采用大型噴車。噴車采用目前世界最先進(jìn)的瑞士MBT∕MEYCO設(shè)備公司生產(chǎn)的新一代MEYCOPotenza4600，它由混凝土受料倉(cāng)、噴射主機(jī)、噴管、噴頭、供風(fēng)設(shè)施、供水設(shè)施、速凝劑添加設(shè)施等組成成套設(shè)備，其主要性能如下：①、重量13.5T，底盤（長(zhǎng)×寬×高）6630×2340×2880㎜，最大爬坡35％，爬坡速度2km/h,正常時(shí)速25km/h，最大噴射高度14m，寬度22m，生產(chǎn)率30m3②、由電腦控制噴射機(jī)械手，全液壓驅(qū)動(dòng)（包括噴射臂，旋轉(zhuǎn)盤）。③、噴射機(jī)械手油泵180Mpa，混凝土泵送油泵245Mpa，S形管閥及攪拌器油泵190Mpa，操作控制盤內(nèi)置顯示器，通過(guò)PIC控制系統(tǒng)連接顯示器實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。④、PIC系統(tǒng)控制MEYCORDOSATDC速凝劑劑量泵，便攜式帶15米電纜遙控器，12m3空壓機(jī)，風(fēng)壓9Mpa，噴嘴5Mpa，噴吹速度50－4施工工藝及施工技術(shù)4.1生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)在正式噴射聚丙烯微纖維混凝土前，應(yīng)根據(jù)聚丙烯微纖維噴射混凝土室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及成果進(jìn)行聚丙烯微纖維噴射混凝土現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)，優(yōu)化室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)、確定施工配合比，并結(jié)合工程建設(shè)情況和特點(diǎn)，提供優(yōu)質(zhì)且符合實(shí)際生產(chǎn)施工原材料，同時(shí)，優(yōu)化施工工藝及施工技術(shù)。4.2拌制工藝所有經(jīng)檢驗(yàn)合格的水泥、砂石、微纖維和減水劑均統(tǒng)一放置在拌和樓材料庫(kù)（倉(cāng)）內(nèi)，原材料堆放點(diǎn)應(yīng)設(shè)標(biāo)識(shí)牌，明確原材料名稱、批號(hào)、數(shù)量、狀態(tài)，以免發(fā)生原材料混淆。噴射聚丙烯微纖維混凝土熟料在HL120－2S1500L型2×1.5m3拌和樓進(jìn)行拌制，拌和前調(diào)試好拌和樓的稱量器及運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，為了方便稱量也可采用特制的量具，按實(shí)驗(yàn)室提供的混凝土配合比進(jìn)行稱量，稱量允許偏差應(yīng)符合《技術(shù)規(guī)范》要求，拌和時(shí)微纖維在混凝土中分布均勻，不得成團(tuán)。拌和工藝為：準(zhǔn)備工作→稱量→減水劑和水加入→砂、小石（或瓜米石）、水泥和微纖維（分散）加入→拌和4min→卸入自卸車→塌落度檢測(cè)合格→4.3運(yùn)輸工藝攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)輸混凝土過(guò)程中，應(yīng)盡量縮短運(yùn)送時(shí)間，以避免混凝土發(fā)生分離和塌落度缺失過(guò)大，在混凝土出機(jī)口及工作面下料口均應(yīng)檢測(cè)混凝土的塌落度，合理進(jìn)行調(diào)整，使倉(cāng)面的混凝土塌落度滿足要求。4.4噴射工藝聚丙烯微纖維混凝土的噴射工藝有兩種：濕噴法與干噴法。⑴濕噴法是指混凝土在進(jìn)入噴機(jī)的料斗前，已由拌和站或其它拌制設(shè)備按設(shè)計(jì)配合比拌成了熟料，噴射時(shí)只需在噴頭處壓入速凝劑即可。濕噴法又分為兩類：采用壓縮空氣輸送混凝土的稀流輸送式與采用活塞或蝸桿泵送混凝土的稠流輸送式。由于稀流輸送式有噴射量不均勻，不利于拌合速凝劑，噴嘴處易形成高負(fù)壓及耗氣量大等諸多因素，因此一般不采用稀流輸送式。⑵干噴法是指混凝土拌合物在進(jìn)入噴機(jī)的料斗前，先由拌合站或其它拌制設(shè)備按設(shè)計(jì)配合比（采用粉末狀減水劑）拌成生料，噴射時(shí)在噴嘴處（或附近）才壓入拌合水及液態(tài)速凝劑。為了減少施工中粉塵量，拌混凝土?xí)r適量加些水，控制含水量在3－6％。濕噴與干噴各有優(yōu)缺點(diǎn)：干噴法機(jī)動(dòng)靈活，設(shè)備便宜，干噴料運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，但水灰比難以控制，且干噴法回彈量大，用水量控制較嚴(yán)，易產(chǎn)生粉塵；濕噴法生產(chǎn)效率高，回彈量小，粉塵少，技術(shù)要求低，用氣量?。▋H為干噴的1／3），但設(shè)備昂貴，濕拌料得及時(shí)使用，水灰比大，噴完后設(shè)備清洗時(shí)間較長(zhǎng)?；谏鲜龅谋容^，當(dāng)噴混凝土施工具有即時(shí)性、周期性和間歇性時(shí)，只能采用干噴法；當(dāng)工作面不需及時(shí)支護(hù)，且面積較大（至少10㎡），為節(jié)省因回彈造成的原料消耗及能量消耗，建議選用濕噴法。由于干噴混凝土粉塵大，因此地下工程不宜采用干噴法噴射混凝土。本工程巨型或較大型洞室噴射工藝均采用濕噴法進(jìn)行施工。4.5噴射工藝流程及噴射技術(shù)濕噴法噴射工藝流程為：準(zhǔn)備工作→噴射→養(yǎng)護(hù)→檢查與驗(yàn)收。其噴射工藝流程及噴射技術(shù)詳細(xì)如下：4.5.1準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作主要包括以下內(nèi)容：⑴、對(duì)要噴混凝土部位的高程與樁號(hào)用紅油漆做好標(biāo)記。⑵、作業(yè)面處理。主要是拆除作業(yè)面障礙物，對(duì)噴車的工作平臺(tái)進(jìn)行平整，同時(shí)對(duì)噴車周圍的安全隱患進(jìn)行排查、處理或避讓，確保噴車處于安全、方便、易于操作的工作環(huán)境。⑶、基巖面處理。對(duì)基巖面的浮石、危石進(jìn)行清撬。使用高壓風(fēng)水聯(lián)合沖洗基巖面，對(duì)于遇水易潮解、泥化的巖層，應(yīng)壓風(fēng)清掃巖面。清理后立即封閉，封閉范圍兩側(cè)各延50㎝.清洗順序應(yīng)從下而上，應(yīng)當(dāng)注意噴射時(shí)，基底表面應(yīng)保持適當(dāng)濕度，如果表面過(guò)分干燥，將會(huì)部分吸收新噴混凝土中的水份，另一方面，基巖面也不能有水流動(dòng)，防止噴射時(shí)混凝土流失和水壓力對(duì)后期成型混凝土的破壞，如果表面有滲水，應(yīng)先將對(duì)其接排水管或采用100×20㎜盲溝進(jìn)行引排。噴射混凝土倉(cāng)面停留時(shí)間超過(guò)4小時(shí)需重新清洗。對(duì)于長(zhǎng)大的光滑結(jié)構(gòu)面，應(yīng)視實(shí)際情況對(duì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行鑿毛處理。同時(shí)，保護(hù)好受噴面上的觀測(cè)電纜線和錨孔。⑷、埋設(shè)混凝土厚度標(biāo)志。巖面清洗完畢后，打孔埋設(shè)鋼筋或利用錨桿按約3.0×3.0m的間距作好噴混凝土厚度標(biāo)志，標(biāo)志桿長(zhǎng)度根據(jù)混凝土厚度要求確定。4.5.2噴射⑴、用水灰比為1：2的凈水泥漿潤(rùn)滑噴車的料斗及輸料管路。⑵、噴混凝土前先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，打開(kāi)水閥，對(duì)噴車送風(fēng)和水，并檢查和調(diào)整風(fēng)與水的壓力。風(fēng)力不足，混凝土噴不到工作面，噴混凝土不密實(shí)；風(fēng)力太猛，則骨料回彈多，粉塵嚴(yán)重。一般控制為：風(fēng)壓0.8Mpa，水壓0.4Mpa.風(fēng)水壓力調(diào)好后打開(kāi)主機(jī)下料。⑶、混凝土進(jìn)入噴車料斗后，在啟動(dòng)主機(jī)同時(shí)，調(diào)整噴車的噴射速度，噴射速度宜控制在10～15m3／H。速凝劑添加量根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)配合比摻量要求，對(duì)照噴射速度與速凝劑添加量關(guān)系曲線參數(shù)，選擇速凝劑添加量檔位以控制速凝劑添加量。實(shí)際施工中，當(dāng)設(shè)備自動(dòng)添加不滿意時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的操作員可進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)。當(dāng)料送至噴嘴時(shí)，打開(kāi)風(fēng)閥門，啟動(dòng)速凝劑泵，速凝劑將在噴嘴處經(jīng)高風(fēng)壓滲入混凝土中，從而達(dá)到速凝的效果。噴射混凝土?xí)r，先在邊墻下腳試噴一塊，當(dāng)來(lái)料均勻及速凝劑摻量合適時(shí)再往上噴。⑷、噴槍距離及噴射角度要合適，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，噴槍到受噴面的距離新噴頭宜為1.8～2.0m，舊噴頭宜為1.3～1.5m，噴嘴與受噴面的垂線夾角宜控制在10°～15°，這樣便可達(dá)到“回彈量最低，密實(shí)度最好”的最佳噴射效果。⑸、為了使噴射混凝土分布均勻，減少不規(guī)范操作影響，還要注意噴射方式與順序。把噴頭調(diào)至自動(dòng)擺噴檔位，噴頭偏心馬達(dá)會(huì)使噴頭以300㎜的螺旋形狀噴射，然后吧噴車臂調(diào)至自動(dòng)檔，它會(huì)在3m范圍內(nèi)水平橫向勻速運(yùn)動(dòng)，層層疊加，對(duì)于超挖的小坑，采用定向噴射填平。噴射順序總的是自下而上進(jìn)行。⑹、剛噴的混凝土有一定流動(dòng)性，一次噴射的厚度須進(jìn)行控制，一般垂直邊墻為4～5㎝，頂拱為3～4㎝，斜面可適當(dāng)加厚?；貜椓喜坏弥貜?fù)使用。⑺、當(dāng)噴混凝土厚度超過(guò)5㎝需分層噴射時(shí)，兩次噴射的時(shí)間間隔要嚴(yán)格控制。摻加速凝劑時(shí)一般邊墻為5～10分鐘，頂拱10～15分鐘以上，即終凝后再噴下一層。為了兩次噴射的混凝土能密粘，一般不超過(guò)1小時(shí)，若超過(guò)1小時(shí)，噴射前應(yīng)把浮在表面上的回彈料清理干凈，并噴水濕潤(rùn)混凝土表面，確保層間粘結(jié)良好。⑻、混凝土噴射完畢或中斷時(shí)，先停速凝劑輸送泵，后停主機(jī)，最后關(guān)風(fēng)閥。噴槍和輸料管內(nèi)的集料要及時(shí)排除并清洗干凈。4.5.3養(yǎng)護(hù)⑴、灑水的方法對(duì)新噴混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間7～14天（當(dāng)空氣濕度達(dá)80％以上時(shí)，7天即可），這樣才能充分發(fā)揮其內(nèi)在的強(qiáng)度和耐久性。⑵、在噴射混凝土結(jié)束后，混凝土終凝到相鄰工作面放炮時(shí)間間隔不少于4小時(shí)。4.5.4檢查與驗(yàn)收⑴、原則上當(dāng)混凝土噴完7天后即可進(jìn)行厚度檢查，檢查方法采用鉆孔法直接測(cè)量，噴混凝土厚度小于15㎝時(shí)采用25㎜鉆頭進(jìn)行鉆孔，在15～20㎝范圍時(shí)采用32㎜鉆頭進(jìn)行鉆孔。各類工程噴層厚度檢查斷面的數(shù)量可按下表確定，但每一個(gè)獨(dú)立工程檢查數(shù)量不少于一個(gè)斷面，每一個(gè)斷面的檢查點(diǎn)，應(yīng)從拱部中線起，每間隔2～3m設(shè)一個(gè)，但一個(gè)斷面上，拱部不應(yīng)少于3個(gè)點(diǎn)，總計(jì)不應(yīng)少于5個(gè)點(diǎn)。噴射混凝土厚度檢查斷面間距（m）隧洞跨距間距豎井直徑間距備注5～1520～40隧洞跨度或豎井直徑小于5m時(shí)，一般不考慮噴聚丙烯微纖維混凝土。15～2510～205～810～20＞255～10＞85～10⑵、檢查噴射混凝土抗壓強(qiáng)度采用現(xiàn)場(chǎng)取樣，每噴50～100m3取樣一組，每組試塊不得少于3個(gè)。噴混凝土方量不到50m3⑶、粘結(jié)強(qiáng)度檢查每噴300～400m3取樣一組，取樣試驗(yàn)方法有兩種：一鐘是采用混凝土取芯機(jī)（QZ160B）取芯，芯長(zhǎng)35㎝，直徑Φ150～Φ200，然后到實(shí)驗(yàn)室作拉拔試驗(yàn)。另一種是直接在現(xiàn)場(chǎng)切割噴混凝土，并埋設(shè)Φ22插筋，用液壓千斤頂拉拔量測(cè)。5噴射聚丙烯微纖維混凝土支護(hù)的特性⑴、適用性強(qiáng)。噴射聚丙烯微纖維混凝土支護(hù)適用于巨型或較大型洞室，圍巖變形較大的Ⅱ～Ⅳ類圍巖，這種支護(hù)能充分發(fā)揮聚丙烯微纖維混凝土柔性性能，充分利用并調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力，其力學(xué)性能指標(biāo)、耐久性能指標(biāo)、抗裂性能指標(biāo)等比素混凝土高，能滿足洞室穩(wěn)定與工程的安全運(yùn)行。⑵、成本低、工效高。噴射微纖維混凝土的單價(jià)比噴射鋼纖維混凝土的單價(jià)低約一半，比素混凝土稍高，噴射微纖維混凝土與噴射鋼纖維混凝土和噴射素混凝土相比，骨料不易離析，不易堵管，設(shè)備損耗小，回彈率低，施工周期短。⑶、噴射聚丙烯微纖維混凝土支護(hù)采用濕噴法進(jìn)行施工，與其它噴射混凝土方式相比，其回彈率為最低，粉塵少，環(huán)境污染小，是一種“綠色”支護(hù)。⑷、“掛網(wǎng)＋噴射聚丙烯微纖維混凝土”支護(hù)，在工程進(jìn)度及施工