湿式喷射混凝土技术在隧道施工中的应用(2)

在试验中我们对出罐混凝土坍落度进行抽查测试，其结果（见表3）统计表明，坍落度值具有一定的差别，其变化附合正态分布，但总体上还是能够满足湿喷的要求的。大致有80%以上的测试结果落在8~19m之间，仅有个别时坍落度值过大或过小，特别有几次坍落度值过小，产生较大的脉冲，不利于喷射作业。

出罐混凝土坍落度抽查测试结果表 表3

坍落度范围（cm） <8 第一阶段 出现次数 2 8-10 6 12.5 9 15.8 10-13 12 29.2 12 21.1 13-15 12 25.0 16 28.1 16-19 19-20 >20 9 18.8 10 17.5 4 8.3 4 7.0 1 2.1 3 5.3 合计 48 100 57 100 配合比一 出现频率 4.2 第二阶段 出现次数 3 配合比二 出现频率 5.3 从绘制的两种不同外加剂的坍落度值统计直方图（图1）可以看出，配比二的坍落度值较为分散，离散性大，这主要与配比二采用减水剂有关，减水剂的加入仅为水泥用量的0.8%，每搅拌机减水剂只有0.8kg，因加入量少而相对误差大。

1614121086420配合比一配合比二< 88~1010~1313~1516~1919~20>20 图1 坍落度测试统计图

2、 回弹率的测试与粉尘的观察

回弹率的大小与拌合物的坍落度、喷射角度与喷头距离、以及工作风压等有较大的关系，如表# 为回弹率统计结果与相关因素关系，从表中可以清楚的看到，回弹率与坍落度有着较大的关系，即坍落度值越大其回弹值就越小，同时大的坍落度值流动性好，所需的工作风压也小，喷射时产生的脉冲频率小且粉尘少。但这并不是说坍落度大喷射效果就好，

因较大的坍落度其粘聚性就受到一定的影响，喷射混凝土在终凝前是要靠其自身的粘聚性堆集成型的。

测试回弹率及其相关影响因素表 表4

坍落度(cm) 19-20 17-22 15-16 回弹率(%) 出现次数 粉尘、脉冲、风压 8 2 9 1 11 2 14 12 3 13 13 2 11 14 4 9-12 8-12 15 7 16 9 8-9 18 4 7 21 1 工作风压0.4至0.25 略有脉冲，粉尘少脉冲较频，粉尘较量，能见度好 多，能见度较差 3、 抗压强度测试

抗压强度试件采取喷大板法制作，模拟现场施工采用自然养护，然后切割成10cm的标准试件，养护28天送试验室测其抗压强度。我们分别对两种不同的防水外加剂制作有速凝剂喷大板试件、无速凝剂喷大板试件、及同配比浇灌试件试验，用以对比两种外加剂、分析速凝剂对混凝土的影响，对比分析喷射混凝土与模筑混凝土的不同。

喷射混凝土28天强度同比结果对比表（配比参见上文） 表5

配比一(掺TJ-U型防水剂) 编号 1 2 3 4 平均 强度 32．7 35．7 40．1 编号 5 6 7 强度 30 28.7 32.7 编号 8 9 10 强度 34.4 34.7 40.9 36.7 1 编号 11 12 13 配比一(掺TJ-U型防水剂) 强度 26.6 29.8 27.6 84 28 0.976 1.089 编号 14 15 16 强度 25.5 24.9 26.7 77.1 25.7 0.892 1 编号 17 18 19 强度 30.4 27.5 28.5 86.4 28.8 1 3

14.5(有明显缺陷舍弃) 36.2 0.966 30.5 0.831 1 对比值 1.187 表5为现场试验强度结果及对比分析值，从中可以看出，有速凝剂喷混凝土较无速凝剂现浇混凝土的强度略微有些变小，但同比对比值却接近1，说明喷射混凝土并不会减弱混

凝土的强度值。但有速凝剂的喷射混凝土强度却明显高于无速凝剂喷射混凝土强度，其试验高出值约为10%。从一个侧面也说明了速凝剂在喷射混凝土中的重要作用。

试验结果表明，两种配比的抗压强度平均值分别为36.2MPa、28MPa ，且单组强度值也均大于25MPa，说明二者都能满足C25喷混凝土的设计标号。同时由表中的试验数据也可以说明，配比一的喷射混凝土达到C30标号，配比二的喷射混凝土达到C25完全没什么问题。

湿喷混凝土的质量是比较稳定的，但仍存在个别试件强度过低的现象。如编号4试件强度值仅为14.7MPa，远远低于同配比的其它强度值，其主要有两方面的原因，其一为洞内集料含水量水率变化大，没有及时调整过来，导致水灰比过大，其二为拌合物中有较大的骨料混入，脉冲较大，影响速凝剂加入的均匀性。

4、粘结强度的测试

我们根据现场实际进行湿喷混凝土与围岩的抗拉粘结强度测试（图2），其方法是，将待测岩面清除干静，如右图将去除底部的面盆扣在岩面上，中间预设拉拔钢筋，喷射混凝土至盆满，剪断盆外围固定铁丝和去除盆周围喷混凝土，28d后用锚杆拉拔器拉拔至破坏。通过拉拔力与盆底面积计算抗拉粘结强度。试验结果在0.2~0.9Mpa之间，岩石为微风化节理不发育的花岗岩，这与国内其它资料结果（约为1~2MPa）有较大的差别。从破坏的形式上分析，破坏面主要有两种现象，其一为粘结面上有许多发亮的花岗岩石英晶粒，这种现象说明花岗岩中石英晶粒是影响其与喷混凝土粘结强度的因素之一，其二为破坏面上有部分花岗岩片石，这种现象说明试件的破坏首先产生在花岗岩的内部微节理面上，因此计算出的抗拉粘结强度小于其实际值是必然的。这也从一个侧面证明了在喷混凝土前必须保持待喷岩面无松动岩石和油污杂物，同时在围岩节理较发育段有必要采用挂!, 钢筋网和锚杆，以加强喷混凝土层与围岩的整体支护效果。

5、喷混凝土表观及防水效果

湿喷完成后至今的跟踪观察，未发现表面裂纹的产生。但喷射混凝土表面具有较多较大的麻点，湿喷混凝土表面的平整度不如传统的干（潮）喷混凝土表面好，这主要是因为湿式喷射的工作风压大，料束速度高，石子高速嵌入先喷混凝土层。特别当下料不畅，有脉冲时，风压突然增高，麻面特别严重，有的石子嵌入深度可达1.5cm，从而也就减少了混凝土的有效厚度。因此为提高喷射混凝土质量和表层平整度，可在喷混凝土表面喷射一层1~3cm厚水泥砂浆层。

喷射完毕后，通过对喷混凝土表面进行观察，喷混凝土表面主要有两种渗漏水情况。其一为湿渍，混凝土表面潮湿而无明显的水迹，刚喷射后主要出现在拱部，呈大片状出现，

1个月后湿渍面明显减小，1年后湿渍绝大部分消失。其二为呈滴水状，表面有明显的水滴，共有3处，滴水处通过补喷可完全堵住。

通过对有湿渍和滴水渗漏处进行凿孔调查，我们发现凡渗漏水的地方喷射厚度大致在2.5~6.3cm之间，且70%以上在围岩的凸起部位。其主要原因是，凸起部位本身为地下水的聚集处，而又是喷射厚度的最小处。若喷射厚度过小，还没有等到混凝土终凝，地下水已经漫渗过来，在混凝土内部形成渗水通道。因此，一次喷射厚度达到一定值时才会有防水效果，但并不是说这个值越大越好，因为过大的喷射厚度容易产生脱落，一般这个值在6~8cm较为合适。对于湿渍形式的漫渗，若范围不大不影响地铁区间的使用，同时满足二级防水标准，可不予处理；若漫渗范围较大可采用补喷混凝土方法处理。对于滴水状渗水可专设盲管引排补喷或直接封堵。从现场试验情况看，一次喷射很难达到不渗不漏的效果，这主要是因为初次喷射地下水分布不集中，对较大的涌水难以找到出水点，因此对于地下水较多、防水要求较高时宜采用分层喷射的方法。

该试验段我们共计设了8道环向盲管，共16个出水口，盲管间距平均5m。喷射混凝土结束后1天观察，16个出水口有13个有水排出，结束后1个月观察几乎所有的出水口都有水排出，且靠近盲管两侧!\范围内喷混凝土表面的渗漏水明显少于其中间部位。这说明，盲管的选材和安装方法是正确的，满足了设计要求。

6、 喷射混凝土内部微气孔观察

将喷射混凝土试件用切割机切开，用JC-10型读数显微镜观察其切开面的微气孔分布，并统计其气孔外径与个数。共取件3个，任意选择每个切面上的一长条形（5mm×100mm）观察区域，其观察结果如表6。气孔形状多椭圆状，闭合相互不连通，不会形成渗水通道而降低抗渗性能。

喷混凝土内部微气孔个数与外径关系 表6

微气扎外径(mm) 区域编号 L1 L2 L3 平均 0．5-1．0 （个数） 9 10 8 9 1.0-2.0 (个数) 9 5 7 7 2.0-3.0 (个数) 2 1 1 1.3 >3.0 (个数) 1 0.3 最大外径 (mm) 4 六. 结束语

1、湿喷现场试验段完成后，我们在渝遂高速公路大学城隧道施工中进行了推广应用，喷混凝土表面整体效果良好，未发现有裂纹现象发生，完全能够达到区间二级防水效果，结果表明采用湿喷作为地铁区间的永久支护是成功的和可行的。

2、自防水角度考虑，我们认为将喷射厚度提高到15~24cm，采用分层喷射方法，每层喷射厚度在6~8cm，其效果会更好。

3、在围岩节理较发育段有必要采用挂钢筋网和锚杆，以加强喷混凝土层与围岩的整体支护效果。

4、混凝土配比计量的准确性是湿喷质量的关键，现场施工中应加强质检和监理力度，是确保锚喷支护结构防水效果及其质量耐久性的重要保证。 参考文献

1. 《公路隧道设计规范》（JTJ026-90） 2. 《公路工程技术标准》（JTJ001-97）

3. 《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GB/T50080－2002） 4、《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081－2002） 5、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086－2001） 6、《喷射混凝土用速凝剂》（JC477－92）

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