水利工程中喷射混凝土施工技术探讨

水利工程中喷射混凝土施工技术探讨

刘静波

中国葛洲坝集团第三工程有限公司 陕西 西安 710076

摘要：近年来，我国的水利工程建设有了很大进展，对混凝土的应用也越来越广泛。为提高不同喷射混凝土施工工艺的适用性，本文就水利工程中喷射混凝土施工技术进行研究，以供参考。

关键词：喷射混凝土；水利工程；湿喷工艺

引言

喷射混凝土是在压缩空气或其他动力源的影响下，将胶凝材料与骨料等按配比拌合的混凝土，以高速喷射到岩石或建筑物表面。在速凝剂作用下短时间内凝固硬化，并产生一定强度，从而形成了具有封闭与支护功能的混凝土结构，并具备了凝结硬化快、强度发展速率高、施工工艺简便、经济性显著的特性；其能够约束和控制围岩变形，并在建造和运行中维护水利的安全性，是保障水利安全建设与快速施工的核心原材料。

1水泥矿物组成对喷射混凝土性能的影响

水泥熟料的矿物组成影响着水泥的水化过程，同时在喷射混凝土中也决定了其与速凝剂协同作用下的凝结硬化进程。以不同工程水泥与不同类型速凝剂的相容性为例，探讨水泥矿物组成对喷射混凝土凝结硬化性能的影响。不同品牌水泥的矿物组成相同，但含量差异显著，基于水泥水化机理可知，水泥中的各主要矿物含量对拌合物的凝结时间有着较大的影响。不仅不同种类的水泥间存在着差异，同种品牌水泥不同批次间的水泥品质也存在波动，这导致其与速凝剂的适应性波动较大。

2喷射混凝土施工技术应用

2.1喷射施工设备及喷射混凝土确定

该处列举目前施工现场较多使用的潮喷工艺喷射混凝土，其主要采用机械臂式湿喷机进行喷射施工，局部处理也可采用手持式湿喷机进行。喷射（混合）料在拌和站进行集中拌制，采用混凝土搅拌车运送至施工部位，在拌合楼出机口需对塌落度进行检测，塌落度宜为16~20cm。速凝剂利用喷射机投放，在喷射前现场对混凝土坍落度再次进行检测。

其中，喷射混凝土应根据工程特点、施工工艺及环境因素，在综合考虑喷射混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能要求的基础上，计算初始配合比，经试验室试配、试喷、调整得出满足喷射性能、强度、耐久性要求的配合比，具体试验流程可参照图1。

2.2施工前准备

（1）在喷射前，应对受喷面进行检查、处理。若受喷面为土，应先对坡面进行修整平顺、压实等处理；若受喷面为岩石，清除受喷面的浮石、角落的石渣和堆积物，处理好光滑岩面。用压缩空气清理受喷面，并适当喷射水雾。喷浆混凝土实施之前，受喷面应保持一定湿度，但不能湿水过量。

（2）在喷射混凝土施工前，还应对施工机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。受喷面验收合格后，在锚筋上设置喷射混凝土厚度控制标志；无锚筋时，可自设插筋设立喷厚标志。若受喷面存在渗水，可根据渗水量决定具体处理措施。渗水量较小时，可不做专门处理；若渗水较为明显是，可采用埋设导管、盲管或截水圈等排水处理措施。作业区应具有良好的通风和充足的照明设施。

2.3喷射混凝土的拌制和运输

在进行拌合前需要对原材料进行严格的称重，将误差控制在允许范围内。采用型号为NISSAN的混凝土搅拌运输车来进行喷射混凝土的运输。在运输过程中，需要对喷射混凝土进行搅拌，确保不会出现接团、粘连的现象，运送的距离大约为1km。在现场的施工试验中，需要对各个工序之间的联系进行加强，避免混凝土在运输过程中出现长时间停放的现象。此外，混凝土在进运输过程中需要避免淋雨或者杂物混入，在进行喂料之前需要进行过筛处理，对有可能存在的杂质进行剔除。

2.4低回弹喷射混凝土制备技术分析

在原材料方面，加强原材料品质控制，每批次原材料各项性能指标需严格检验，重点关注速凝剂同水泥的适应性，可对不同水泥品种及批次进行品质监测（矿物组分、速凝剂凝结时间等）。对比每批次速凝剂、水泥品质的稳定性，严控水泥品质波动对现场喷射混凝土施工质量的影响。在混凝土工作性控制方面，在每次喷射混凝土打料开盘前对各原材料进行含水率测试，以实际含水量为准，优化原材料组成及控制混凝土水胶比，提高减水率及浆体含量，使其具备良好的和易性；合理确定混凝土拌制与运输时间，避免混凝土现场等待时间过长；限制拌合后加水，避免因水胶比增大而削弱凝结硬化效果。在施工准备方面，喷射前利用压缩空气吹扫受喷面，将开挖面上的浮渣、碎石和黏土等易脱落物质清除干净；对于岩面较为光滑的受喷面，可采用喷射混凝土同配比砂浆扫喷，喷射厚度为2～5mm，以增加受喷面基体的粗造度，改善受喷面的黏结效果。在喷射工艺方面，速凝剂掺量根据部位进行调整，一般建议拱底掺量为3％～6％，拱腰及拱肩掺量为6％～8％，拱顶掺量为8％～10％。对于喷射工艺调控，单层喷射厚度为5～8mm，单点喷射时间不超过5s。喷头采用蛇形轨迹喷射，喷射应按拱脚、拱肩、拱顶顺序进行，为防止喷射混凝土强度发展慢、喷射压力大造成的混凝土脱落问题，应保证相邻区域喷射间隔时间不低于5min。喷射混凝土发生剥落时，应选择其他部位进行喷射，待强度提高后再进行喷射。喷射过程中，及时清理因表面干燥、松散、脱落、滑动或拉裂等混凝土问题，后进行补喷。由于喷射混凝土的初始强度较低，90°以外方向的剪力容易破坏混凝土结构，增加回弹率。因此，喷射角度宜控制在90°，且不能超过105°；喷射风压在0.5～0.9mＰａ；喷射距离应控制在80～120cm，最大不应大于150cm，根据现场实际情况确定。针对复杂工况条件下的施工，需针对性增设相应措施，以改善工况条件，体高喷射效果。在超挖较大处，优化钢拱架设计方式，设置径向多层钢筋网片；优化钢筋网片间距，实现网片加固作用，并提高钢筋网片与钢桁架的链接效果，避免在较大的喷射风压施工过程中出现钢筋网片脱落问题；采用多层扫喷工艺，层与层间隔时间宜控制15min以上；在超挖严重处，减少喷射距离、降低风压，保证混凝土能被喷射到岩壁表面，从而有效降低回弹率。在渗流水区域，在喷射施工前需采取相应的引排水措施，对有滴水、淋水、出水点等区域要采用钻孔凿槽、埋管导流等特殊方法及时进行引导疏干处理；受喷面有大股涌水宜考虑采用注浆堵水后进行喷射；小股水或裂隙渗漏水应采用岩面注浆或导管排除；对于大面积潮湿的岩石表面，宜添加黏附性好的建筑材料，如掺加外加剂、掺合料等，以提高混凝土的黏结性。

2.5喷射作业

在混凝土进行喷射前，需要采用高压水枪将围岩周围的喷射面进行充分冲洗，并且保持围岩湿润，通过对风压的调节来控制回弹率，减少粉尘的飞扬。喷枪嘴到受喷面之间的距离控制在0.6~1.0m之间，并且尽量将喷枪嘴与受喷面保持90°。在进行喷射作业时一般采用先墙后拱、从下向上的顺序来进行作业，喷头直径为20~25cm圆圈绕动并且按照螺旋形路线的顺序进行施工作业。在喷射凹凸不平的平面时，首先对凹面进行喷射，然后再对其他的部分进行喷射。如果一次的喷射厚度不符合施工要求，则可以进行分层喷射，第一次喷射的厚度为不产生坠落为宜；第二次喷射需要在第一次喷射的混凝土凝结之后再进行，如果两次喷射时间间隔超过1h，则需要对第一次喷涂表面上的杂质进行冲洗，方可进行第二次喷射。由计量泵来进行速凝剂的喷射，使用湿喷机振动筛来进行混凝土的供料，这样可以避免管道的堵塞。在喷层凝结2h后，需要进行喷水养护，在14d内应该确保喷层表面保持湿润的状态。对于喷射工程量大的施工现场，需要设置有专业的人员来进行养护。当外界气温低于5℃时，不得进行喷水，必要时还需要对喷射面采取保温处理。对外表光滑、美观度有要求的洞段，在喷层初凝之后，使用刮刀将多余的部分除去，并且对其表面进行处理。

结语

综上所述，不同地区喷射混凝土施工参数存在比较大的差异。为了保证工程施工质量，需要根据工程的具体情况，通过试验确定施工参数。以此有效地降低喷射混凝土回弹率，控制混凝土超耗，提高喷射质量，取得较好的施工效果。该工程按照上述参数施工后取得了良好的施工效果，值得类似工程借鉴和参考。

参考文献

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