长洪岭隧道大型机械化配套施工总结(后附机械手湿喷工法)2014-6-5(6)

2）处理受喷面，以保证混凝土与岩石具有良好的结合。用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，对遇水容易潮解、泥化的岩层，则采用高压风清扫岩面杂物；若为泥、砂质岩面时，可挂设细铁丝网（网格宜不大于20mm×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，以提高喷混凝土的附着力。

3）为增强喷射混凝土与围岩的附着力，有水地段湿喷射混凝土前应对渗漏水进行引排处理： 存在小股渗水时采取在渗漏水点打孔，孔深75cm，在孔口处设波纹管引排至纵向排水盲沟。波纹管外裹无纺布，利用射钉固定于初期支护表面，波纹管应深入孔内，孔口抹水泥砂浆。若渗水点较多，每个渗水点均钻孔，埋设波纹管。详见图5.2.3-1。

涌水点涌水点涌水点塑料管涌水点复喷初喷初喷部分导管涌水1-涌水点采用塑料管处理埋设图2-导管排水进行二次喷射砼图 (a)涌水点处理示意图塑料管渗水在沟槽有少量渗水的地点，直接覆盖喷射沟槽塑料管涌水点渗水量较大的部位，埋设打孔塑料管进行集中导水初次喷射部分渗水初次喷射透水孔塑料管大样(b)少量渗水点喷射前处理图(c)渗水量较大部位喷射前处理图

图5.2.3-1 有涌水、渗水岩面喷射前的处理示意图

大面积潮湿的岩面需调整配合比，采用粘结性强的混凝土，采用添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。大股涌水需采用注浆堵水后再湿喷射混凝土。必要时，先采用潮喷工艺封闭岩面，再采用湿喷工艺进行施工。

4 埋设喷射厚度标记

在喷射前插入钢筋头，外露长度与湿喷混凝土设计厚度相同，每1～2m设一根，作为控制喷射混凝土厚度用。

5.2.4 湿喷混凝土机械手就位

由经过培训合格的操作手按照规划的行车路线，将湿喷混凝土机械手行驶到施工作业区，行驶速度不得超过5km/h。

湿喷混凝土机械手机体中线应位于隧道中线附近，主机应避免过多暴露在未支护环境，一般距离掌子面12m左右，以便于最大幅度施喷受喷面。

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5.2.5 湿喷混凝土机械手检查并试运行

1 将湿喷混凝土机械手使用的电缆线及时接长，紧跟受喷面，并保持合适的距离。出现问题时，要及时修理，不能影响施工。

2 检查喷混凝土机械手油料和液态速凝剂是否添加充足。

3 将喷射臂、喷嘴处涂刷废旧液压油、润滑油，便于喷混凝土结束后清理落在上面的混凝土，延长机械使用寿命。

4 将喷混凝土机械手行驶至受喷面位置，先开通高压风空载检查有无异常，再喷射5～10秒速凝剂润滑管道，继续检查有无异常并防止堵管。

5.2.6 喷射混凝土的生产和运输

为适应隧道内机械化施工的连续性和持续性的特点，精确控制各种原材料掺加量的误差，喷射混凝土采用自动计量拌和站生产，并配置自动计量装置和误差分析系统。由于湿喷混凝土机械手的工效较高，混凝土的生产及供应能力应有一定富余，一般为喷射能力的1.2～1.5倍（20～30m3/h）。

采用2台运输能力为8m3的混凝土输送车运输混凝土，以满足初期支护湿喷混凝土的供应。 5.2.7 湿喷混凝土机械手初喷 1 喷射量和速凝剂的设定

初喷的主要目的是快速封闭岩面微小裂隙，控制围岩松弛，与围岩一起承载，这要求初喷混凝土应尽早施工、及早形成刚度；因此，初喷时速凝剂的掺量较复喷时稍高。

喷射边墙部位时将混凝土喷射量设定为20m3/h，速凝剂掺加量设为4.0%；喷射拱部时将混凝土喷射量调整为18m3/h，速凝剂掺加量设为4.5%，确保喷射效率和一次喷层厚度，同时最大限度地节省速凝剂用量。

2 喷射速度

速度过大会造成反弹力大，混凝土反弹量增加；而速度太小时，物料未及到达目标面已经坠落或即使到达目标面而因冲量较小而打击力不够，粗骨料不能冲击并嵌入砂浆层而脱落，造成密实不足的缺陷。

经过现场试验：17m/s的料束喷射速度使反弹率保持在7%～15%，这时机械手所需风压应稳定在正常范围内（0.3～0.6Mpa）。

3 喷射距离

喷头距受喷面太近时，压缩空气会将刚喷射在受喷面上的混凝土拌合料吹走，使粗骨料回弹量增大；距离过大降低喷射料击打力，造成混凝土不密实或降低与原喷层的粘结脱落。因此，喷射距离控制在1.0～1.2m较为适宜。

4 喷射角度

当入射角为90°时，即喷射料流垂直于目标表面，有回弹倾向的物料被紧随其后到达的喷射料打回目标面，故可能不发生实际的坠落，即没有回弹。当入射角小于90°时，回弹发生。入射角越小，回弹量越大。

现场作业时，机械手喷嘴本身具有全方位可调可操作性能，操作手根据岩面的起伏凹凸做精细的调整以确保喷头始终垂直于喷射面。

5 初喷厚度与喷射顺序

初喷厚度一般控制在5cm左右，可快速封闭封闭岩面，为后续工序提供安全条件。初喷时，由下往上喷射，避免回弹料混入支护结构，凹洼处首先喷平补齐。

6 分拱部和边墙部位制作喷射混凝土大板试件。初喷完成后，施作钢架、锚杆和钢筋网及其它支护措施。

5.2.8 湿喷混凝土机械手复喷

与初喷要求基本相同，不同之处如下： 1 基本要求

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1）喷射前，先借助湿喷混凝土机械手喷嘴用高压风吹扫初喷表面的松散浮碴及灰尘。

2）喷射厚度较大时，必须分层复喷至设计厚度，一层喷射完后再喷下一层，层厚5～10cm（边墙取大值，拱部取小值）。

3）由于是分层喷射，复喷第二层时，前一层已终凝，支护结构的刚度和强度已增强，安全性得到了提高，为减少资源投入，控制成本，速凝剂掺量可较初喷时适当降低0.5%左右，即：边墙部位速凝剂掺加量设为3.5%，拱部速凝剂掺加量设为4%。

4）对于预留作为拉拔试验的锚杆尾部，喷射混凝土前用彩条布或橡胶板等物予以包裹、遮盖，便于锚杆拉拔试验。

2 安设钢架、钢筋网段喷射要点

钢筋、钢架背后及钢架内部是很难直接喷到的位置，钢架、钢筋后面的混凝土是靠钢筋侧面堆积的混凝土挤压进去的。此时不宜再继续采取喷头垂直于受喷面的方式，而要将喷头靠近受喷面并稍加偏斜（但不能小于70°），在钢筋两侧、略带倾斜指向钢筋底部施喷，待底部喷填密实后再采取正常喷射角度施喷，详见图5.2.8-1。

初喷混凝土 钢筋

钢筋

a)先将钢筋背后喷射密实示意图 b)按正常喷射角度施喷示意图

图5.2.8-1 挂设钢筋网段喷射顺序及角度示意图

有钢架时，喷嘴尽可能接近钢架，喷嘴与围岩保持锐角，将钢架背后喷填密后再采取正常喷射角度施喷，必要时钢架背后采用注浆充填，并不得填充异物，详见图5.2.8-2。

受喷面受喷面喷射料喷嘴ⅠⅡⅠ

a)钢架背后的喷射角度设计图 b)钢架之间的混凝土喷射顺序图

图5.2.8-2 架设钢架段喷射顺序及角度示意图

5.2.9 喷射效果检查

1 喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷。

2 检查受喷面上喷层厚度与所设厚度标志是否已一致，否则补喷至设计厚度；凹凸不平的砼面应及时进行补喷至平顺为止。

3 用喷大板切割试块法检测喷射混凝土强度，在标准养护条件下养护28d，用标准试验方法测得的极限抗压强度乘以0.95系数后，看是否达到设计强度。

4 采用重量法测试回弹率。收集弹落的喷射混凝土量，称出其重量和总喷射量的重量，求出回弹率。

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5.2.10 湿喷混凝土机械手退场

复喷完成后，收回液压臂、支腿，从配电箱上拆下电缆并卷回到电缆盘上，电缆应密贴在电缆盘上且表面平整，打开前视灯，开始向清洗保养场所行驶，行驶过程中要查看前方所路过的地面是否有尖锐物，行驶速度不得超过5km/h。

5.2.11 混凝土养护

相对湿度低于85%时，需要养护。养护时间：7天；养护方法：喷洒雾状水，保持混凝土表面长期处于潮湿状态。洞口段可能受到低温及冻融影响时，则要采取保暖措施，直至达到设计强度。

5.2.11 机械手清洗、保养 1 制定保养计划

根据保养手册要求，制定班、月、年保养计划，并组织维修保养人员培训，确保每名作业人员掌握保养措施。

2 清洗、维修、保养

每个班组根据制定的保养计划对机械进行保养，必要时申请厂家派人进行指导。 5.2.12 其他注意事项

1 受喷面存在渗水时，待对渗水处进行处理后，应先从远离渗漏出水处开始，逐渐向渗漏处逼近，将散水集中，安设导管使水引出，再向导管逼近喷射。

2 机械手活动范围比较大，所以应分段、分部喷射，喷射时分段长度不超过6m，由左右边墙向拱部逐层喷射。喷头应作连续不断的螺旋状圆周运动，螺旋直径约为20～30cm，后一圈覆压前一圈三分之一。

3 在喷边墙下部（台阶法施工上台阶拱脚）及仰拱时，需将上台阶喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护能力。

4 分层喷射时，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。喷射作业紧跟开挖工作面时，混凝土终凝到下一循环放炮时间，不应小于3h。

5.3 劳动力组织

根据每天湿喷作业量大小配备作业班组，每班劳动力组织见表5.3。

表5.3 劳动力组织表

序号 1 2 3 4 5 6 7 工种 湿喷操作手 砼运输车司机 放料人员 保养员 操作员 试验人员 工程师 人数 2 6 2 4 2 4 1 现场操作 驾驶混凝土运输车 工作内容 备注 机械手司机兼职 将罐车内混凝土放到机械手料斗内 机械手的清洗与养护 拌制混凝土 配合比设计，现场试验 技术交底，质量检查 6 材料与设备

6.1 材料

本工法除液态速凝剂外，其余均为常规建筑材料。液态速凝剂技术要求见表6.1。

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表6.1 液态速凝剂技术要求

序号 1 技术指标 密度 技术要求 生产厂控制值±0.02g/cm3 备注 续表6.1

2 3 4 5 6 7 8 9 氯离子含量 总含碱量 PH值 含固量 初凝时间 终凝时间 1d抗压强度 28d抗压强度比（%） 合格品 一等品 合格品 一等品 合格品 一等品 合格品 一等品 大于生产厂最大控制值 大于生产厂最大控制值 生产厂控制值±1之内 不小于生产厂最大控制值 不大于5分钟 不大于3分钟 不大于12分钟 不大于8分钟 不小于6.0MPa 不小于7.0MPa 不小于70 不小于75

6.2 设备（参见表6.2）

本工法设备配置围绕关键设备——湿喷混凝土机械手配备。本工法机械设备配置见表6.2-1。

表6.2-1 主要机具设备表

序号 1 2 3 4 5 6 设备名称 湿喷混凝土机械手 自动计量拌和站 混凝土运输车 装载机 试验设备 测量设备 规格型号 Sika-PM500PC HZS60 8m3 ZLC50C 全站仪、水准仪 单位 台 座 台 台 套 套 数量 1 1 2 1 1 1 备注 喷射混凝土 混凝土生产 混凝土运输 清理场地、上料 现场试验 测量放样 7 质量控制

施工质量控制标准和检验方法遵照铁路或公路等相关行业检验评定标准执行，同时还需做好以下质量控制措施：

7.1 粗、细骨料料仓采取遮挡措施（彩钢棚结构形式），粗细骨料实行分级采购、分级运输、分级堆放，并用标识牌标示清楚。

7.2 搅拌混凝土前严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起粗细骨料含水量的变化，并根据结果及时调整施工配合比。一般情况抽检2次，雨天应随时抽检。

根据实际喷射情况及时调整混凝土喷射量和速凝剂掺加量，减少回弹。

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