喷射混凝土施工作业指导书

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喷射混凝土施工作业指导书
1.适用范围
适用于铁路、公路、市政隧道工程喷射混凝土施工。
2.作业准备
2．1内业技术准备
开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行交底，对参加施工人员进行上岗前培训，考核合格后持证上岗。
2．2外业技术准备
⑴施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。
⑵检查断面尺寸，欠挖部分处理。
⑶喷混凝土配合比经监理工程师审批，进场原材料检验合格。
3. 技术要求
3.1喷射混凝土配合比应通过试验选定，满足设计强度和喷射工艺的要求，并通过试喷确定。喷射混凝土的性能（强度、密实度、粘结力）回弹率、粉尘浓度等应符合《锚杆喷混凝土支护技术规范》（GB50086）的规定。
3.2喷混凝土因施工方法及环境条件不同，其性能要求不同，优先采用湿喷工艺。特殊条件下采用干喷工艺时，应符合相应规范要求。
3.3 为保证喷射质量，尽快完成喷射作业，宜选用大容量的喷射机和喷射机械手。喷射混凝土厚度、强度应满足设计要求。
3.4采用喷钢纤维混凝土时，应根据围岩地质条件确定喷层厚度；喷钢纤维混凝土的韧度指标应满足围岩地质条件、变形量和工程类型的要求。
4. 施工程序与工艺流程
4．1施工程序
施工准备   混凝土搅拌和运输    喷射作业     养生    检验验收
4．2工艺流程
隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射不小于4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。喷混凝土工艺流程见图1。
图1 喷混凝土工艺流程图
5.施工要求
5．1施工准备
⑴检查开挖断面净空尺寸，危石、浮碴和岩粉是否清除干净。一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面。若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网（网格宜不大于20×20mm、线径宜小于3mm），用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，宜先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。设置控制喷混凝土厚度的标准，一般采用埋设钢筋头作标志。
⑵检查供风、供水、供电管线路的布置是否合理，是否安全。检查管路是否有堵塞现象，接头是否安全可靠。
⑶搅拌机、拌合运输车、喷射机等机械设备，使用前应进行调试并排除故障，严禁机械带病作业。
⑷保证作业区具有良好通风及照明条件，作业环境温度不得低于5℃。
⑸受喷面的小股水或裂隙渗漏水采用岩体面注浆或导管引排后再喷混凝土。大股涌水应采用注浆堵水后再喷混凝土。
5．2喷射混凝土设计
隧道初期支护喷射混凝土设计厚度10～35cm，设计强度等级为C25或C20。喷射混凝土配合比的设计应满足：强度符合设计要求、不发生管路堵塞、能向上喷射至设计厚度的要求。
5．3施工工艺
5．3．1混凝土搅拌和运输
⑴湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。
⑵钢纤维混凝土的搅拌工艺应确保钢纤维在拌合物中分散均匀，不产生结团，宜优先采用将钢纤维、水泥、粗细骨料先干拌后加水湿拌的方法，且干拌时间不得少于1.5min，或采用先投放水泥、粗细骨料和水，在拌合过程中分散加入钢纤维的方法。搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min，采用先干拌后加水的搅拌方式时，干拌时间不宜小于1.5min，搅拌时间不宜小于3min。
⑶掺有合成纤维混凝土的搅拌时间宜为4～5min。搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，若仍有成束纤维，则至少延长搅拌时间30s才可使用。
⑷运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。
5．3．2喷射作业
⑴喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。
⑵喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。
喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。
分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。
分层喷射时，一次喷射混凝土厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。复喷时边墙一次喷射混凝土厚度控制在70～150mm，拱部控制在50～100mm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2～4h。
⑶喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。黄土隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。
⑷喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为0.8～1.2m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度太小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。
⑸回弹率应予控制，拱部不超过25%，边墙不超过15%，挂钢筋网后，回弹率限制可放宽5%。应尽量采用经过验证的新技术，减少回弹率，回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。
5．3．2养护
喷射混凝土终凝2小时后，应进行养护。石质隧道采用喷雾养护，黄土隧道采用养护液养护。养护时间不小于14d。当气温低于+5℃时，不得洒水养护。
6. 材料要求
原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合以下要求。
6．1 水泥
喷射混凝土应优先采用普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥，在软弱围岩中宜选用早强水泥，强度等级不小于32.5MPa。使用前应做强度复查试验。
6．2  速凝剂
必须采用质量合格的产品。应注意保管，不使其变质。使用前应做速凝效果试验，要求初凝不超过5min,终凝不超过10min。
应对混凝土的强度及围岩的粘结力基本无影响；对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土的凝结时间影响不大（除速凝剂和缓凝剂外）；吸湿性差，易于保存；不污染环境，对人体无害。
6．3  砂
细骨料应采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于2.5，含水率宜控制在5%～7%使用前应一律过筛。砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于1%。
6．4 石料
采用坚硬耐久的碎石或卵石（斗石），或两者混和物，严禁选用具有潜在碱活性骨料。当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于15mm，钢纤维喷射混凝土的碎石粒径不应大于10mm，且级配良好。按重量计含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.25%。
6．5 水
水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。
6．6  钢纤维
钢纤维可用普通碳素钢，其抗拉强度不得低于308MPa，钢纤维直径宜为0.3～0.5mm，长度宜为20～25mm，且不得大于25mm。钢纤维含量宜为混合料质量的3%～6%。
钢纤维内不得含有明显的锈蚀、油脂及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，其中因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质不应超过钢纤维重量的1%。
6.7 合成纤维
喷射混凝土中的合成纤维宜采用聚丙烯纤维，材质应满足设计要求。
7. 劳动组织
每班喷射手应至少配置两人以上，进行轮换及辅助施工，掌握喷头，检查喷砼质量。
后台喷射用砼，由砼工班采用JS500拌合站集中拌料供应。
每班作业工地人员配备表
工种        人数（人）
工班长        1
专兼职安全员        1
技术、质检及试验人员        2～3
喷射手        2
辅助配合人员        2
运输司机        2
搅拌司机        1
装载司机        1
                  
8. 机具设备配备
为实现隧道安全、快速施工的目的，应结合隧道开挖进度，进行施工机具设备的合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。
喷射混凝土设备配备表                    
序号        名称        数量        备注
1        湿喷机        2        一台备用
2        砼灌车        2       
3        JS500拌合站        1       
注：砼湿喷机每小时喷6m3砼。
湿喷机的选择应符合下列要求：
①        机动性强，维修方便，易操作，对集料的级配和坍落度要求范围广；
②        密封性能良好，输料连续均匀；
③生产率大于5 m3/h，允许最大粒径为15mm；
④输料距离水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m；
⑤喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m3。
9. 质量控制及检验
9．1  质量控制
⑴喷射混凝土施工工程质量控制要点主要为五方面：
①原材料
②配合比
③混凝土强度
④混凝土厚度
⑤平整度
⑵对于原材料进货，由试验部门进行进场前试验，不合格材料一律不得进场。
⑶在有水地段喷射混凝土时，在涌水点安设导管，将水引出，然后在导管附近施喷，进而施喷无涌水受喷面。
⑷施工技术人员对喷射作业环节进行认真检查（内容包括：喷层厚度、喷层与受喷面粘结情况、喷射作业中各种参数），严格把关。
⑸对于超挖部分的喷射砼，首先素喷一遍岩面进行封闭，然后在拱架背后回填强度合格的片石，高度小于30cm，进行喷射混凝土，并在片石顶部进行灌注，形成片石砼。拱架底脚超挖部分（拱脚以上2.0m范围内）严格回填片石。
⑹设置控制喷射混凝土厚度的标志，一般采用埋设钢筋头做标志，亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为施工控制用。
9．2 质量检验
9．2．1 主控项目
⑴喷射混凝土掺加外加剂后，其性能必须满足设计要求。在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥浆凝结效果试验，初凝不大于5min，终凝不大于10min；采用其他类型的外加剂或几种外加剂复合使用时，也应做相应的性能试验和使用效果试验。
检验数量：同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一生产日期且连续进场的外加剂，每5t为一批，不足5t应按一批计。每批抽检一次。
检验方法：采用现场取样试验。
⑵喷射钢纤维混凝土中的钢纤维应满足下列规定：
①钢纤维的品种、规格、性能应符合设计要求。
②钢纤维抗拉强度不得小于600MPa。
③钢纤维应能承受一次弯折90°不断裂。
④钢纤维长度和直径允许偏差应为设计尺寸的±10%。
⑤钢纤维不得明显的锈蚀、油渍和其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。
检验数量：同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一出厂日期且连续进场的钢纤维，每5t为一批，不足5t应按一批计，每批抽检一次。
检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度、弯折性能试验和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径；
⑶喷射合成纤维混凝土中的微纤维应满足下列规定：
①合成纤维的品种、规格、性能应符合设计要求。
②合成纤维抗拉强度不宜小于280MPa。
③合成纤维长度和直径允许偏差应为设计尺寸的±10%。
④合成纤维不得有妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。
检验数量：同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一出厂日期且连续进场的微纤维，每5t为一批，不足5t应按一批计，批抽检一次。
检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径；
⑷喷射混凝土的配合比设计应根据原材料性能、混凝土的技术条件和设计要求通过试验选定，并应符合下列规定：
    ①胶骨比宜为1:4～1:5。
    ②水胶比宜为0.40～0.50。
    ③砂率宜为50%～60%。
    ④胶凝材料用量不宜小于400kg/m3。
    ⑤钢（合成）纤维的掺量应符合设计要求。
检验数量：对同强度等级、同性能喷射混凝土进行一次混凝土配合比设计，施工过程中，如水泥、外加剂等主要原材料的品种和规格发生变化，应重新进行配合比设计；检验方法：进行配合比选定试验。
⑸喷射混凝土的早期（1d）强度必须符合设计要求。
检验数量：每一喷射循环检查一次。
检验方法：采用贯入法或拔出法检测。
⑹喷射混凝土的强度必须符合设计要求。用于检查喷射混凝土强度的试件，应采用大板切割法制取；当不具备切割条件时也可采用边长150mm的立方体无底试模，在其内喷射混凝土制作试件，试件成型的喷射方向应与边墙相同,喷射混凝土标准养护试件的试验龄期为28d。当对强度有怀疑时，可在混凝土喷射地点采用钻芯取样法随机抽取制作试件做抗压试验。
检验数量：施工单位每一作业循环检验一次，每个循环至少在拱部和边墙各留置一组检验试件。
检验方法：进行混凝土强度试验。
⑺喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求：
①平均厚度大于设计厚度。
②检查点数的80%及以上大于设计厚度。
③最小厚度不小于设计厚度2/3。
④表面平整度的允许偏差为100mm。
检验数量：每一作业循环检查一个断面，每个断面应从拱顶起，每间隔２ｍ布设一个检查点检查喷射混凝土的厚度。监理单位见证检查或按施工单位检查断面的20%抽查。
检验方法：检查控制喷层厚度的标志、凿孔或无损检测测量厚度，用自动断面仪等仪器测量断面轮廓检查表面平整度。
⑻喷射混凝土冬期施工时，作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C。
检验数量：全部检查。
检验方法：测温。
⑼喷射混凝土原材料每盘称量的允许偏差应符合表1的规定。
表1  原材料每盘称量的允许偏差
序号        材料名称        允许偏差
1        水泥        ±2%
2        粗、细骨料        ±3%
3        水、外加剂        ±2%
4        钢（合成）纤维        ±2%
检验数量：每工作班抽查不少于一次。
检验方法：复称。
⑽喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。
检验数量：全部检查。
检验方法：观察、敲击。
9．2．2 一般项目
⑴喷射混凝土拌合物的坍落度应符合设计配合比要求。
检验数量：每工作班不少于一次。
检验方法：坍落度试验。
⑵喷射混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。
检验数量：每工作班不应少于一次。雨天或含水率有显著变化时，应增加含水率检测次数。
检验方法：砂、石含水率测试。
10. 安全及环保要求
10．1 安全要求
⑴喷射混凝土时，所有操作工人必须带安全帽，防尘口罩，防尘工作服，雨靴，橡胶手套。
⑵喷射手控制好风压、喷射距离，避免回弹骨料伤人。
⑶电线包皮应完好，开关应装在固定闸刀盒内。
⑷安全员应随时观察地质变化，发现有松动滑块现象，应立即撤离工作面。
⑸喷浆结束后，应清洗喷射机及管路，避免堵管炸裂伤人。
⑹喷射作业中，非操作人员不得进入正进行施工的作业区，喷头前方严禁站人。
10．2  环保要求
⑴速凝剂应采用不污染环境，对人体无害的合格产品。
⑵喷射混凝土施工作业人员需穿戴防护工作服。
⑶施工作业产生的污水应经过沉淀池沉淀，并经净化处理，符合环保部门要求后排放。
⑷生产、生活中的废弃物及时处理运到当地环保部门指定的地点弃置。