1、（一一）喷射混凝土概念及支护机理）喷射混凝土概念及支护机理1 1、喷射混凝土的概念、喷射混凝土的概念喷射混凝土是用喷射混凝土是用喷射机喷射机把掺有把掺有速凝剂速凝剂的粗细骨料的粗细骨料混凝土混凝土以适当的以适当的压力压力，高速喷射高速喷射到隧道岩壁表面到隧道岩壁表面迅速凝结而成的混凝土。迅速凝结而成的混凝土。 由于喷混凝土与围岩紧密接触，使得喷由于喷混凝土与围岩紧密接触，使得喷层中的弯矩大为减少，不会发生破坏。层中的弯矩大为减少，不会发生破坏。 柔性的喷层具有相当大的徐变特性，确柔性的喷层具有相当大的徐变特性，确保防护带的形成；保防护带的形成； 能有效的控制围岩的位移，主动加固防能有效的控制围
2、岩的位移，主动加固防护带，组成共同的结构承受围岩荷载；护带，组成共同的结构承受围岩荷载；2 2、喷射混凝土支护机理、喷射混凝土支护机理p喷混凝土封闭岩层表面的节理、裂隙，提高节理喷混凝土封闭岩层表面的节理、裂隙，提高节理裂隙间的粘结力、摩阻力和抗剪强度；裂隙间的粘结力、摩阻力和抗剪强度；p填平或缓和表明的凹凸不平，是洞室内轮廓较为填平或缓和表明的凹凸不平，是洞室内轮廓较为平顺，减少应力集中现象；平顺，减少应力集中现象；p 防止岩层表面风化、剥落、松动、掉块和坍塌防止岩层表面风化、剥落、松动、掉块和坍塌的产生，使围岩稳定下来，发挥围岩体的自承能的产生，使围岩稳定下来，发挥围岩体的自承能力。力。1
3、 1）局部稳定原理）局部稳定原理2 2） 整体稳定原理整体稳定原理 喷混凝土层与围岩体表面紧密粘合、咬合，依靠喷混凝土层与围岩体表面紧密粘合、咬合，依靠结合面处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体密贴结合面处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体密贴组成组成“组合结构组合结构”或或“整体结构物整体结构物”共同工作。共同工作。喷射混凝土施工工艺：干喷、湿喷、潮喷及混合喷。喷射混凝土施工工艺：干喷、湿喷、潮喷及混合喷。潮喷工艺与干喷工艺相近，在干喷的拌合料中加入适量水即为潮喷。潮喷工艺与干喷工艺相近，在干喷的拌合料中加入适量水即为潮喷。（二）喷砼工艺（二）喷砼工艺SEC法工艺流程混合喷：采用两套搅拌机，在一套搅
4、拌机内将一部分砂加第一混合喷：采用两套搅拌机，在一套搅拌机内将一部分砂加第一次水拌湿，在投入全部水泥强制搅拌，然后加第二次水和减水次水拌湿，在投入全部水泥强制搅拌，然后加第二次水和减水剂拌合成剂拌合成SEC砂浆，用砂浆泵压送到混合管；在第二套搅拌机砂浆，用砂浆泵压送到混合管；在第二套搅拌机内将部分砂石和速凝剂强制搅拌均匀，用干喷机压送到混合管内将部分砂石和速凝剂强制搅拌均匀，用干喷机压送到混合管喷嘴喷出。湿喷和混合喷混凝土强度可达到喷嘴喷出。湿喷和混合喷混凝土强度可达到C30-C35喷射混凝土施工特点喷射混凝土施工特点粉尘和回弹量少，喷射混凝土的质量容易控制，粉尘和回弹量少，喷射混凝土的质量容
5、易控制，但对喷射机械要求较高，机械清洗和故障处理较但对喷射机械要求较高，机械清洗和故障处理较麻烦。软弱围岩特别是黄土隧道以及渗水隧道不麻烦。软弱围岩特别是黄土隧道以及渗水隧道不宜使用潮喷而改用湿喷较好宜使用潮喷而改用湿喷较好湿喷湿喷上料、拌合及喷射时的粉尘少。目前施工现场上料、拌合及喷射时的粉尘少。目前施工现场较多采用的是潮喷工艺。潮喷、干喷混凝土强较多采用的是潮喷工艺。潮喷、干喷混凝土强度可达到度可达到C20潮潮喷喷粉粉尘尘和回和回弹弹率率较较干干喷喷有大幅度降低，但工有大幅度降低，但工艺复艺复杂杂，使用机械多，机械，使用机械多，机械清清洗和故障洗和故障处处理很麻理很麻烦烦，一般只在一般只在
6、喷喷射混凝土量大和大射混凝土量大和大断断面隧道中使用。面隧道中使用。混合混合喷喷 喷喷射速度大，粉射速度大，粉尘污尘污染及回染及回弹弹情情况况较严较严重，隧道重，隧道内喷内喷射混凝土施工不得射混凝土施工不得采用干采用干喷喷工工艺艺干干喷喷喷射砼作业 组成组成 喷枪喷枪 臂的伸缩、回转或翻转机构臂的伸缩、回转或翻转机构 大臂的起落机构大臂的起落机构 机械手机械手机械手 机械手机械手 功能功能 喷枪前后俯仰、左右摆动或画圈喷枪前后俯仰、左右摆动或画圈 臂杆伸缩、升降或旋转臂杆伸缩、升降或旋转 优点优点 改善劳动条件改善劳动条件 降低回弹，减少粉尘降低回弹，减少粉尘 提高喷砼质量提高喷砼质量 三联机
7、三联机 料仓料仓 水泥仓水泥仓 砂料仓砂料仓 喷射机喷射机 机械手机械手 石料仓石料仓三联机（砼喷射车）1. 1. 材料材料（三）喷砼材料（三）喷砼材料 水泥水泥 42.542.5以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 遇到含较高可溶性硫酸盐地层或地下水段，应按侵遇到含较高可溶性硫酸盐地层或地下水段，应按侵蚀类型和侵蚀程度采用抗硫酸盐水泥；蚀类型和侵蚀程度采用抗硫酸盐水泥； 安定性、凝结时间均应合格。安定性、凝结时间均应合格。 掺速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增加快、掺速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增加快、收缩小。收缩小。1. 1. 材料材料（三）喷砼材料
8、（三）喷砼材料 砂子砂子 采用中砂或粗中砂采用中砂或粗中砂 细度模数宜大于细度模数宜大于2.52.5 小于小于0.075mm0.075mm颗粒不应大于颗粒不应大于20%20% 含泥量不大于含泥量不大于3%3%，泥块含量不大于，泥块含量不大于0.5%0.5%。 石子石子 坚硬、耐久的卵石或碎石。坚硬、耐久的卵石或碎石。 严禁选用具有潜在碱活性集料，当用碱性速凝剂严禁选用具有潜在碱活性集料，当用碱性速凝剂时，不能使用含有活性二氧化硅的石料。时，不能使用含有活性二氧化硅的石料。 石子的最大粒径不宜超过石子的最大粒径不宜超过15mm15mm。 石子级配宜采用连续级配。石子级配宜采用连续级配。 喷钢纤维
9、混凝土所用的石子，其粒径以小于喷钢纤维混凝土所用的石子，其粒径以小于10mm10mm为宜。为宜。 石子含泥量不得大于石子含泥量不得大于1%1%，泥块含量不应大于，泥块含量不应大于0.25%0.25%。 速凝剂速凝剂 对喷射混凝土后期强度无明显损失；对喷射混凝土后期强度无明显损失； 对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土和钢材无腐蚀作用； 不污染环境，对人无害；不污染环境，对人无害； 采用低碱或无碱外加剂；采用低碱或无碱外加剂； 使用前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆使用前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量（凝结效果试验，严格控制掺量（水泥质量的水泥质量的2 24 4）
10、初凝时间初凝时间5min,5min,终凝时间终凝时间10min10min 水水 要求与普通混凝土相同要求与普通混凝土相同； 不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质； 不得使用污水、不得使用污水、pHpH值小于值小于4.54.5的酸性水和含硫酸的酸性水和含硫酸盐量超过水质量盐量超过水质量1%1%的水的水。 2. 2. 配合比与水灰比配合比与水灰比 配合比：（水泥：砂：石）配合比：（水泥：砂：石） 水灰比水灰比1 1：(2.0(2.02.5)2.5)：(2.0(2.02.5)2.5)0.40.40.50.51. 1. 钻孔钻孔 使用凿岩机钻孔使用凿岩机钻孔
11、 位置、间距、角度、孔深及孔径位置、间距、角度、孔深及孔径依照设计要求依照设计要求 孔径应锚杆直径孔径应锚杆直径151520mm20mm 注浆前清理孔眼注浆前清理孔眼（四）（四）锚喷支护施工锚喷支护施工2. 2. 注浆及安装锚杆注浆及安装锚杆 注浆注浆 注浆的同时，将注注浆的同时，将注浆管缓缓拔出；浆管缓缓拔出； 待注浆管口距钻孔待注浆管口距钻孔口口202030cm30cm时，停止时，停止注浆。注浆。L L202030cm30cmL32 锚杆安装锚杆安装 锚杆插入前除锈，并用水湿锚杆插入前除锈，并用水湿润，以保证和砂浆结合紧密；润，以保证和砂浆结合紧密； 锚杆沿孔轴线缓慢推入至锚杆沿孔轴线缓慢
12、推入至孔底部；孔底部； 锚杆外露长度与喷砼厚度锚杆外露长度与喷砼厚度相等。相等。L L10cm10cmL L202030cm30cmL32L L10cm10cm3.3.喷射混凝土的施工喷射混凝土的施工3.1 3.1 施工准备施工准备 材料、机械（具）的准备材料、机械（具）的准备 核实品种、质量要求、足够储备量；核实品种、质量要求、足够储备量； 保证施喷用水的水量和压力；保证施喷用水的水量和压力； 喷射机械的就位，并试运转。喷射机械的就位，并试运转。 施喷场地的准备施喷场地的准备 检查隧道开挖断面的净空尺寸；检查隧道开挖断面的净空尺寸； 冲洗受喷岩面；冲洗受喷岩面； 作喷射混凝土的厚度的标志作喷
13、射混凝土的厚度的标志； 施工平面的布置，应满足施工工艺施工平面的布置，应满足施工工艺的要求；的要求； 布置应力求紧凑，充分利用场地空布置应力求紧凑，充分利用场地空间及运输线，避免施工干扰。间及运输线，避免施工干扰。 距离和角度距离和角度( (喷嘴与受喷岩面之间喷嘴与受喷岩面之间) ) 最优最优距离距离：1.51.52.0m2.0m（按喷射混凝土最高强度和最小回弹量计算）（按喷射混凝土最高强度和最小回弹量计算） 角度：垂直或稍微向刚喷射部位倾斜角度：垂直或稍微向刚喷射部位倾斜 （不大于（不大于1010）3.2. 3.2. 喷射作业喷射作业部位部位掺速凝剂掺速凝剂不掺速凝剂不掺速凝剂边墙边墙8 8
14、15155 57 7拱部拱部6 610103 34 4 一次一次喷射厚度喷射厚度 间歇时间（各喷层之间）间歇时间（各喷层之间） 与水泥品种、施工温度（最低温度不应低于与水泥品种、施工温度（最低温度不应低于5）、速凝剂类型有关，一般）、速凝剂类型有关，一般在上一层砼喷在上一层砼喷射完毕射完毕5 510min.10min. 从喷完到下一循环放炮的时间间隔，应不小从喷完到下一循环放炮的时间间隔，应不小于于4 4小时小时 喷射分区与喷射顺序喷射分区与喷射顺序 原则原则 分段、分片、分层、自下而上分段、分片、分层、自下而上l对凹凸悬殊岩面，喷射顺序要先下后上，先两头后中间回弹物料的回收、利用回弹物料的回
15、收、利用 浇灌普通混凝土结构浇灌普通混凝土结构 浇灌预制构件浇灌预制构件 掺入量不宜大于掺入量不宜大于1515 边墙：边墙：15%15% 回弹量回弹量 拱部：拱部：25%25%养护养护 终凝后终凝后2h2h起即应开始洒水养护起即应开始洒水养护 黄土或其它土质隧道喷射混凝土以采用黄土或其它土质隧道喷射混凝土以采用喷雾养护为宜喷雾养护为宜 养护期不得少于养护期不得少于1414昼夜昼夜l原因 l大粒径的物料、风压不足；l处理逐段检查，敲击疏通料管。逐段检查，敲击疏通料管。l在坡面凿洞，回填碎石透水材料，外接排水管，引流表面水，然后挂钢筋网喷射混凝土。喷射混凝土质量检验指标喷射混凝土质量检验指标强度强
16、度厚度厚度粉尘、回弹粉尘、回弹黏结强度黏结强度背后空洞背后空洞（五）（五） 喷射混凝土质量检测喷射混凝土质量检测喷射混凝土质量要求喷射混凝土质量要求无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋网（或金属）外露现象，做网（或金属）外露现象，做到混凝土表面平整密实，断到混凝土表面平整密实，断面轮廓符合要求面轮廓符合要求抗压强度和厚度达到设计抗压强度和厚度达到设计要求要求内实内实外美外美抗压强度影响因素抗压强度影响因素 按设计的配合比准确按设计的配合比准确称量搅拌。称量搅拌。 喷射前必须冲洗岩面喷射前必须冲洗岩面 喷射中要控制好水灰喷射中要控制好水灰比和喷射距离比和喷射距离 喷射后注意洒水养护。
17、喷射后注意洒水养护。水泥：水泥：强度、安定性、凝结时间强度、安定性、凝结时间 砂：砂：细度模数、含水率、含泥量细度模数、含水率、含泥量石：石：颗粒级配、最大粒径等颗粒级配、最大粒径等 水：水：酸性水、污水不得使用酸性水、污水不得使用 速凝剂：速凝剂：与水泥的相容性及水泥与水泥的相容性及水泥净浆凝结效果好；应保证初凝时净浆凝结效果好；应保证初凝时间不大于间不大于5min,终凝时间不大于终凝时间不大于10min原材料原材料施工作业质量施工作业质量喷射混凝土强度喷射混凝土强度表示其物理力学表示其物理力学性能及耐久性的性能及耐久性的一个综合指标一个综合指标将混凝土喷射在450mm350mm120mm（
18、可制成6块）或450mm200mm120mm（可制成3块）的模型内，达到一定强度后加工成100mm100mm100mm的立方体试块，在标准条件下养护至28d进行试 验 ( 精 确 到 0 . 1 M P a )在具有一定强度的支护上，用凿 岩 机 打 密 排 钻 孔 ， 取 出350mm150mm混凝土块，加工100mm100mm100mm的立方体试块，在标准条件下养护至28d进行试验。用标准试验方法测得极限抗压强度，并乘以0.95的系数。检查试件的制取组数检查试件的制取组数l 试件试件3 3件为件为1 1组。组。l 两车道每两车道每1010延米，至少在拱部和边墙各取一组延米，至少在拱部和边墙
19、各取一组 试件。试件。l 其他工程，每喷射其他工程，每喷射50100m50100m3 3混合料或小于混合料或小于50m50m3 3混合混合料的独立工程，不得少于一组。料的独立工程，不得少于一组。l 材料或配合比变更时另取一组，每组至少取材料或配合比变更时另取一组，每组至少取3 3个试个试块进行抗压强度试验。块进行抗压强度试验。喷射混凝土抗压强度的合格标准喷射混凝土抗压强度的合格标准l 试件组数大于或等于试件组数大于或等于1010时，试件抗压强度平均值不时，试件抗压强度平均值不低于设计值，且任一组试件抗压强度不低于低于设计值，且任一组试件抗压强度不低于0.850.85的的设计值。设计值。l 试件
20、组数小于试件组数小于1010时，试件抗压强度平均值不低于时，试件抗压强度平均值不低于1.051.05倍的设计值，且任一组试件抗压强度不低于倍的设计值，且任一组试件抗压强度不低于0.90.9的设计值的设计值l 不合格时，应查明原因并采取措施，可用加厚喷层不合格时，应查明原因并采取措施，可用加厚喷层或增设锚杆的办法予以补强。或增设锚杆的办法予以补强。凿孔凿孔 宜在混凝土喷后8h以内，用短钎将孔凿出，发现厚度不够时可及时补喷。 如混凝土与围岩粘结紧密，颜色相近而不易分辨时，可用酚酞试液涂沫孔壁，碱性混凝土即呈现红色 详见第四节混凝土喷层至隧混凝土喷层至隧道围岩接触界面道围岩接触界面间的距离间的距离喷
21、射厚度影响因素喷射厚度影响因素拱部喷射混凝土时回弹量大，施拱部喷射混凝土时回弹量大，施工操作困难，导致喷层达不到设工操作困难，导致喷层达不到设计厚度计厚度回回弹弹率率没有采取诸如拉线覆喷、埋设没有采取诸如拉线覆喷、埋设标准桩等严格控制喷层厚度的标准桩等严格控制喷层厚度的措施，则容易造成厚度不足措施，则容易造成厚度不足施工管理施工管理喷喷射的射的风压风压、水、水压压、喷头与喷喷头与喷面面的距离、的距离、喷喷射角度、射角度、喷喷料的粒料的粒径径等，影等，影响对喷层响对喷层厚度的控制厚度的控制喷喷射射参数参数隧道隧道断断面成形不好，面成形不好，导导致致超超挖处挖处混凝土混凝土喷层过喷层过厚，厚，而欠
22、而欠挖处喷层挖处喷层又又过过薄。薄。爆破效果爆破效果检查断面数量检查断面数量l 每每1010延米至少检查一个断面，再从拱顶中线起每隔延米至少检查一个断面，再从拱顶中线起每隔3m3m凿孔检查一个点凿孔检查一个点喷射混凝土厚度合格标准喷射混凝土厚度合格标准l 每个断面上，全部检查孔处喷层厚度应有每个断面上，全部检查孔处喷层厚度应有9090以上以上不小于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的不小于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的50%50%，且不小于，且不小于50mm50mm。检查孔的平均厚度不得小于。检查孔的平均厚度不得小于设计厚度。设计厚度。l 当发现喷射混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗当发现
23、喷射混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗漏水情况时，应予修补、凿除重喷或进行整治。漏水情况时，应予修补、凿除重喷或进行整治。成型试验法成型试验法在 模 型 内 放 置 面 积 为100mm100mm50mm且表面粗糙度近似于实际情况的岩块，用喷射混凝土掩埋。在混凝土达到 一 定 强 度 后 ， 加 工 成100mm100mm100mm的立方体试块，在标准条件下养护至28d，用劈裂法进行试验 在围岩表面预先设置带有丝扣和加力板的拉杆，用喷射混凝土将加力板埋人，喷层厚度约100mm，试件面积约300mm300mm(周围多余的部分应予清除)。经28d养护，进行拉拔试验粘结强度合格标准粘结强度合格标准 喷
24、射混凝土与岩石的粘结力，喷射混凝土与岩石的粘结力，、级不级不低于低于0.8MPa0.8MPa，级围岩不低于级围岩不低于0.5MPa0.5MPa。喷射混凝土粉尘、回弹检查喷射混凝土粉尘、回弹检查l 作为施工工艺，这两项工作应经常进行，用作为施工工艺，这两项工作应经常进行，用工艺标准来促进质量的提高。工艺标准来促进质量的提高。l 锚杆混凝土支护技术规范锚杆混凝土支护技术规范规定：回弹率规定：回弹率应予以控制，拱部不大于应予以控制，拱部不大于2525，边墙不大于，边墙不大于1515，挂钢筋网后，回弹率限制可放宽，挂钢筋网后，回弹率限制可放宽5 5。应尽量采用经过验证的新技术，减少回弹率，应尽量采用经
25、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。回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。回弹的测定方法回弹的测定方法 按标准操作喷射按标准操作喷射0.51.0m3的混凝的混凝土，在长度土，在长度3.0m的侧壁或拱部喷的侧壁或拱部喷10cm厚的喷层，用铺在地面上的彩厚的喷层，用铺在地面上的彩条塑料布或钢板收集回弹物，称重后条塑料布或钢板收集回弹物，称重后换算为体积，其与全部喷出混凝土体换算为体积，其与全部喷出混凝土体积的比值即为回弹率。积的比值即为回弹率。减少粉尘和回弹的措施减少粉尘和回弹的措施 (1) (1)严格控制喷射机工作风压；严格控制喷射机工作风压； (2) (2)合理选择喷射混
26、凝土配合比；适当减小合理选择喷射混凝土配合比；适当减小最大骨料的粒径；使砂石料具有一定的含水率，最大骨料的粒径；使砂石料具有一定的含水率，呈现潮湿状；呈现潮湿状； (3) (3)掌握好喷头处的用水量，提高喷射作业掌握好喷头处的用水量，提高喷射作业操作熟练程度和技术水平；操作熟练程度和技术水平； (4) (4)采用湿喷工艺，添加外加剂；采用湿喷工艺，添加外加剂； (5) (5)采用双水环喷头；采用双水环喷头； (6) (6)应保持喷射机密封板的平整，不漏风，应保持喷射机密封板的平整，不漏风，并调节好密封板的压力，保证松紧适宜；并调节好密封板的压力，保证松紧适宜； (7) (7)应加强喷射的照明、通风；应加强喷射的照明、通风；l 有钢支撑地段，现场施工人员常常采用在钢有钢支撑地段，现场施工人员常常采用在钢架背后覆盖或回填杂物等方法，使其背部与架背后覆盖或回填杂物等方法，使其背部与围岩之间形成空洞围岩之间形成空洞l 方法：最常用和有效的方法是方法：最常用和有效的方法是地质雷达法地质雷达法喷射混凝土背后空洞检测喷射混凝土背后空洞检测
