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关键词:隧道二次衬砌混凝土 脱空 治理
中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)02(b)-0085-02
隧道二次衬砌混凝土在浇筑过程中常常受到技术人员,施工人员责任心不强,混凝土拌合物性能不良,混凝土硬化后干缩等因素的影响,在衬砌拱顶与围岩之间形成空隙,甚至存在混凝土内部脱空现象。这种空隙及脱空会改变衬砌的受力结构,减弱其支护强度。
在这种情况下,隧道二次衬砌混凝土是否存在脱空将直接影响隧道的安全性能。若脱空存在,衬砌将无法在围岩和初支变形的第一时间起到主动限制变形的作用,只能在变形达到一定程度后被动支撑,这样会给隧道安全造成极大的隐患。目前隧道衬砌采用全断面整体钢模台车施工,衬砌拱顶易形成脱空,而针对衬砌拱顶脱空的处理,施工图纸(宝兰客专施隧参201)以及《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010)均有明确要求。
2016年3月,项目部中心试验室根据隧道质量验收标准要求对项目部施工的几座隧道衬砌拱顶混凝土脱空的处理效果进行了地质雷达复测检查,共复检115处,合格59处,初验合格率仅为 51.3%。
如何提高隧道衬砌拱顶混凝土脱空一次性整改合格率,对二次衬砌有27.055 km的项目来说,可缩短后续工序施工的时间,也可节约劳动力,提高项目的经济效益。
通过从人员、机械、材料、施工方法、环境、测量等方面进行了分析,发现隧道二衬拱顶混凝土脱空注浆处理不合格的原因有:检测人员未进行地质雷达培训,操作工人未进行上岗培训,无技术人员旁站,钻孔深度不足或过深,钻孔位置未明确标识,未设置排气孔,未设置止浆阀,未进行间歇注浆或多次注浆,注浆机维修保养不及时,洞内电压不足,检测报告内未明确建议打孔位置,未根据脱空尝试及长度调整配合比,袋装水泥受潮,注浆压力不足。
但通过现场调查、统计、分析,发现未进行间歇注浆或多次注浆和未根据脱空深度及长度调整配合比是造成隧道二衬拱顶混凝土脱空注浆处理不合格频率最高的两个原因。对出现的这两个主要问题采取的措施如下。
(1)对间歇注浆或多次注浆采用如下措施进行解决,主要以现场配置的1∶1水泥浆液进行取样,用1 000 mL量筒做泌水收缩试验。从试验结果可以看出,1∶1水泥浆液泌水收缩率为(1000-720)×100/1000=28%,我们假设脱空深度
(2)根据脱空深度及长度调整配合比。根据脱空类型,设计并使用不同配合比。首先针对脱空类型在室内设计至少两种配合比。根据现场调查结果,决定设计水泥净浆配合比和水泥砂浆配合比。水泥净浆配合比,分别设计了水灰比为0.6、0.8和1.0的水泥净浆配合比,并检测了流动度(见表1)。
水泥砂浆配合比,由于注浆一般采用Φ40 mm~Φ50 mm管道,水泥砂浆必须流动性好,还要考虑硬化后的收缩情况,我们设计配合比时采取了添加减水剂和膨胀剂的措施,并采用3 mm以下细砂。减水剂掺量为胶凝材料的0.5%,膨胀剂掺量为胶凝材料的10%(注:胶凝材料包括水泥和膨胀剂)。分别采用水泥净浆流动度筒和胶砂流动度试模测定流动度,配合比见表2。
再根据地质雷达检测结果确定脱空长度。钻孔后,量测脱空深度,根据脱空长度和深度确认配合比。通过现场调查研究,根据脱空长度和深度,并结合现场实际,针对脱空的不同类型提出了相应的配合比,配合比使用情况见表3。
注浆时关注注浆压力,根据压力大小适量调整配合比。按优先的配合比去现场进行注浆施工,当注浆压力小时,要及时更换水胶比较大的配合比。通过配合比的调整,注浆效果有明显变化,特别是对于深度大于10 cm的脱空缺陷,极大地减少了循环注浆次数,复检结果达到了设计和标准要求。
解决隧道二衬拱顶脱空注浆处理一次性合格率,不仅提高了注浆工作效率,同时也解决工程施工进度的问题,为项目取得了良好的经济效益。
参考文献
关键词:检测技术;弯沉;养护;跟踪观测
中图分类号: U418.6 文献标识码: A 文章编号:
一、检测技术在路面养护工程中的内容
在实际的路面养护工作中,对于一般路面养护工作,其整体方案总结为:首先通过竣工文件系统的了解该项目建设期遇到的相关问题及解决方案,并对通车以来的历年路面养护工程、病害治理工程以及检测评价报告等资料进行分析,客观全面的了解该项目路面技术状况的发生、发展过程,找出调点,指导技术人员进行有重点的调查和检测分析工作,对典型病害和代表路段进行深层的研究,结合现场检测和室内试验,分析病害机理,并在总结国内其它高速公路病害治理的类似工程经验的基础上,为治理路面养护工程提供有力的数据支持和理论依据,并制定更为针对性的、科学、适用、经济的病害治理及养护工程检测方案。主要包括:
1)、对项目路段路面破损进行全面、系统的调查; 2)、对项目段进行必要的技术指标:平整度、路面结构强度(弯沉)、车辙等进行检测。3)、进行必要的探坑、取芯配合室内材料试验,结合路面强度、车辙等检测结果,分析病害产生原因; 4)、在外业调研资料及试验分析结果的基础上对该段进行路面病害治理施工图设计、补强或罩面施工图设计及必要的附属设施恢复完善施工图设计; 5)、编制招标文件的图纸、技术规范等; 路面状况调查包括:沥青路面破损位置、范围和程度调查;路面结构强度检测;路面平整度检测;路面车辙检测;现场试验和室内试验等方面内容。
二、检测技术在路面养护工程中的具体应用
高速公路沥青路面养护工作中需要的检测技术及具体应用如下: 1)、路面病害破损调查,派有丰富经验的技术人员,配备相关的测量工具,进行现场调查,并绘制路面病害图。 2)、弯沉及平整度、车辙检测 采用自动弯沉仪和落垂(FWD)弯沉仪相结合对项目范围内的行车道和部分超车道进行自动弯沉普测和FWD重点部位的测量。采用激光平整度检测仪对全路段行车道及超车道进行平整度检测,统计出平整度较差路段。车辙检测:采用自动车辙仪对超车道、行车道进行车辙测量。并整理得出小于15mm、15mm~30mm、大于30mm不同病害程度的车辙路段。 3)、钻芯、挖探、切割横断面等现场试验 对路面行车道、超车道和不同的代表性病害处和段落进行现场钻芯和挖验,确定病害发展深度、程度掌握路面病害发展程度,路面结构层位,并选取芯样进行室内材料试验,分析病害产生的原因,并对照强度检测数据逐一确定治理范围和深度。对代表性的样品进行相关室内试验。 车辙横断面切割:在车辙发生的主要部位(行车道),选取车辙典型深度和较大深度处,垂直于行车方向在整个行车道范围内横向切割条状沥青混凝土样本,深度为整个沥青面层,宽度为20cm。通过切割车辙样本,直观判断沥青面层和结构层的变形情况,分析判断发生变形的主要层位,并取样品做相关室内试验,通过从材料方面出发,分析车辙产生的原因,为治理工作提供依据。 4)、地质钻探:针对严重的纵向裂缝病害,进行钻探检测,取整孔芯样,以判断路基中有无滑动面;通过室内试验分析路基填土状况;地基中有否较弱土层,厚度、埋深等,并对较弱土层的物理力学性质进行试验研究;原则上每个较长纵缝段选取3个断面,每个断面分别在上下行的硬路肩,行车道、超车道布孔 5)、雷达检测:采用地质雷达沿裂缝垂直于行车方向进行扫描检测,目的是探明裂缝深度,裂缝沿深度的变化情况,是否存在滑动面,配合地质钻探结果,为裂缝的治理工作提供依据。6)、渗水试验:采用路面渗水试验仪,对沥青路面的渗水情况进行详细检测。平均每5公里1组。 7)、室内工程试验:对沥青混合料的油石比、矿料极配、强度、密度、疲劳等参数进行试验,沥青老化、粘度、软化点、针入度及其他沥青常规试验,土的物理力学试验,无机结合料组成试验。 8)、相应路段沥青路面温度场检测与分析:采用自动无纸记录仪及气候调查等手段,对沥青路面温度场进行检测和分析,以用于混合料动稳定度和低温应变等指标确定,以及改性沥青等材料各技术指标的有针对性的制定。 根据以上对路面破损调查的原始记录汇总整理,划分典型病害路段,结合路面检测报告综合分析以及对全路段取芯试样的沥青混合料试验,土样物理力学指标,基层各种指标,针对车辙病害、纵缝病害、横缝病害、水损坏病害以及网裂病害等进行综合分析,编制分析报告,制定出经济、有效的病害治理方案及补强及罩面检测方案。
三、弯沉检测在高速公路沥青路面病害治理工程中的应用实例
对于半刚性基层沥青路面而言,路面弯沉值是体现路面强度的重要指标,它与行车作用下路面的实际工作状态有着很好的相关性,为判定路面病害成因及破坏程度提供了依据。实测弯沉的大小取决于路面结构层强度的大小,通过这些测值能够表明路面强度的状况及相对差异,反映出结构层位病害弱点的所在。
弯沉检测以及相应的路面病害调查检测工作,宜尽可能地安排在一年中的最不利季节,路面处于最弱时期进行,对于广东省每年的3月上、中旬的春季冻融期间。并与相关病害调查工作结合起来。目前我检测中心已对全省各条高速公路都做有系统的自动弯沉检测,建立了相应的数据积累。下面以弯沉检测在广深高速公路深圳段沥青路面养护工程中的分析应用为例,详细说明检测技术对于养护工程的重要性和实用性。广深高速公路全长122.8公里,宽33.1米,双向6车道、全封闭、全立交,限速为120km/h。沥青路面上面层为4cmAC-16 I (调整)的中粒式沥青混凝土,中面层为5cmAC-20 I型中粒式沥青混凝土,底面层为6cmAC-25 I型粗粒式沥青混凝土。上基层为19cm水泥稳定碎石,下基层为19cm二灰稳定碎石,底基层为20cm二灰土。自1997年7月竣工通车以来,至今已运营了十年多的时间,经历了几次的路面维修养护。 通过对全线弯沉分布汇总的分析,路况较差、弯沉值偏大,之间都具有一定的规律性。全线弯沉值较大段落基本上集中在某几个施工标段内,分别表现出不同的病害特点。这与施工单位的队伍素质、管理水平有着很大关系。如同样是高填方路基,有的路段几乎没有病害发生,而有的路段则出现多条纵向裂缝、网裂等。以下摘取其中横缝密集、纵横缝交叉严重、纵缝较为严重以及广州方向无明显病害等几段弯沉检测散点图做对比分析。 1、广州方向K47~K48横缝密集路段。广州方向K47~K48路段内,根据病害调查,共有67条横缝,且在行车道、超车道都有纵向裂缝,实测弯沉值离散较大,弯沉值也大。虽然在K47+100~K48+600路段内已经对原沥青混凝土上面层进行过挖补处理,但从处理效果上看,弯沉值仍较大,开挖发现,原水泥稳定碎石基层顶面存有大量横、纵向裂缝,且缝宽较大,纵向裂缝与横向裂缝交叉形成网裂,基层强度衰降。二灰碎石顶面纵横向裂缝也很明显,强度较低。通过对照分析,说明此前病害挖补路段的处理不彻底,致使检测弯沉值依然较大。所以,在病害挖补治理过程中,一定要做到彻底挖补,不留后患。 2、深圳方向K35~K36纵横缝交叉严重路段。深圳方向K45~K46路段内,根据病害调查,共有94条横缝,行车道两条轮迹带处存有纵向裂缝。在K35+100~K35+200段内,有40米已挖补至二灰碎石顶面,所以此段的代表弯沉值为0.22mm。其它已经做过的挖补路段,弯沉值依然较大的原因仍然是由于病害处理的不彻底。开挖发现,基层顶面也存在大量纵向裂缝,且缝宽较大,纵向裂缝与横向裂缝交叉形成网裂,基层强度衰降。
桩号/m
弯沉检测散点图对比分析图
由以上对比分析可以看出,病害表现明显的路段,代表弯沉值均大大超出了设计允许弯沉值,说明该段路面的整体强度已经明显不足,路面或基层甚至土基等都会存在不同程度的病害。主要原因是来自透水性水损害,造成了沥青面层、基层整体强度的衰变。代表弯沉值小而均匀路段,路况良好,沥青混凝土面层和基层基本无病害。因此,在检测及设计时,可以通过分析路面强度检测的结果,并对照路面病害现场调查情况,识别出路面结构层发生强度衰减的路段,再进一步结合FWD、钻孔取芯、探坑挖验等检测手段,对路面病害进行定性和定量的评价,为病害治理方案的确定提供更加科学的依据。 通过弯沉检测在广深高速公路路面病害治理工程中的应用,结合对典型、代表性病害部位的钻孔取芯、探坑挖验等综合分析,以及病害在治理过程中、治理之后的跟踪观测,可以分析判定路面病害发生的诱因、程度、层位及深度,从而能够明确提出路面病害的治理方案。在治理时能帮助技术人员有针对性的切中要害,做到彻底挖除,不留后患。因此,弯沉检测是一种较为理想的无损检测手段,值得在今后的道路设计、施工、养护中去分析和应用。以上是对弯沉检测与应用所做的分析,在实际养护过程中,对于检测技术的应用是全方面、综合性的。如路面破损调查、钻芯、雷达检测、室内试验,以及平整度、抗滑、车辙等检测结果的数据处理,都使得我们的沥青路面养护检测技术越来越更量化、更准确、更科学。因此路面养护检测技术是综合了最新检测技术、路面设计理论新理念、新工艺、新材料等多方面的一个领域,有着更为严格的综合性技术要求。
四、结语
目前,养护工程对检测技术要求上越来越更全面、更准确、更快捷、更实用,检测技术在养护工作中越来越重要,地位也越来越突出。随着高速公路大量修建,养护工作任重而道远。作为技术人员,应与时俱进,对于养护工作中出现的如早期路面病害问题、耐久性问题,以及养护检测与评价技术需求等多方面问题,都有待于我们继续去研究和总结。今后应加强如沥青材料,路用新材料、结构方面、区域气候、土质、建材、检测评价等综合技术研究,通过维修养护中的经验积累和反复验证,不断总结、不断提高,勇于探索和创新,以为今后公路事业的蓬勃发展打下坚实的基础。我们要加大对高速公路养护力度,进一步引进竞争机制,降低养护成本,提高养护效率,确保高速公路安全畅通,最大限度地发挥其通行能力。正确树立“公路建设是发展,公路养护也是发展,而且是更为重要的发展”的观点。
参考文献:
[ 1 ]《公路养护技术规范》(JTG H10-2009) 人民交通出版社 2009,12
[ 2 ]《高速公路养护管理手册》[ S] 人民交通出版社, 2002.5
关键词:地铁施工 , 穿越,交通设施,危害
Abstract: in order to alleviate the pressure of the urban traffic, improve the urban residents travel quality, major cities have in different speed to develop the subway, but most of the subway lines are from city centres, through, and through the city center of the road bridge traffic facilities are more prominent problems, how to rationally protect urban subway construction during the period of road and bridge traffic facilities, handle the subway construction and road bridge traffic facilities contradiction is worth everyone study. This article from the analysis of the Beijing subway construction of roads and Bridges of transportation facilities effects on security, and then puts forward the relative protection measures.
Key words: the subway construction, through, traffic facilities, the harm
中图分类号:U231+.3文献标识码:A 文章编号:
北京地铁工程主要以地下线为主, 工程建设过程中所面临的工程环境极为复杂, 并且具有未知性, 同时由于地铁工程施工组织的系统性及施工技术水平与管理的局限性, 导致地铁工程建设的安全风险具有必然性、随机性和突发性等特点,现就地铁施工穿越交通设施的安全影响,也就是构成的危害问题,分为穿越道路和穿越桥梁两部分做一下论述。
一、地铁施工穿越道路主要危害:地铁施工穿越道路可能导致地层失稳或过量变形等工程病害问题,危及地面周围建筑物、管线等城市基础设施安全,引起地表沉降,对道路造成沉陷、裂缝,严重的造成塌方;对道路周边管线造成接缝出现裂缝,严重的会导致管线破裂,如雨水、污水管线出现漏水现象,直接影响路基使用安全。沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素,在施工过程中进行沉降控制技术的研究和应用是十分必要的。地铁隧道施工引起地表沉陷的程度主要取决于:地层和地下水条件;隧道埋深和直径;施工方法。其中,施工方法的影响更为明显。同样的地质条件和设计,不同的施工方法引起的地表沉陷会有很大的差异。由于沉降的大部分是发生在施工过程中的,采用正确的工法和有效的措施是控制沉降的关键,因此必须重视施工过程的控制。现将施工方法中造成的沉降原因分析如下:
1、在施工降水中发生事故出险的主要原因一般是:上层局部滞水不能完全排泄掉,管线渗水、漏水可能在局部地段不能避免,成为地下工程施工的不利因素;废弃管线中可能存在大量的残留水,形成突水的条件;区域降水会引起周围地层的沉降,对临近建筑物不利;由于既有地下管线、地下结构的存在,使降水区域可能不封闭,形成降水的盲区,成为地下结构施工的不利因素。
2、暗挖工法发生事故出险的主要原因一般是:地层降水不得力,带水作业,掌子面可能突水或者失稳;暗挖法施工大断面结构,引起地层沉降、蠕动,存在潜在危险;临近地下管线施工,可能产生或加剧管线渗漏;施工场地局促,形成不利堆载;工点上方或周边有道路交通,使地层附加荷载增加;地下工程施工,尤其是暗挖,质量管理是重点,也是难点。
3、盾构施工发生事故出险的主要原因一般是:存在未探明的,不利盾构施工的水文、地质条件和边界条件;盾构机选型与水文、地质、边界条件不匹配;施工管理、决策、操作、换刀不当引起地层变形过大;造成地下管线和地面构筑物损坏等事故。城市地铁施工(如深开挖、盾构推进等)极大地改变了城市岩土环境,也就打破了地下管线的原有平衡状态,在很大程度上改变了地下生命线的受力形态。地下管线的变形超过一定限度时会因为产生较大的应力导致强度破坏或构造破坏而无法使用,从而严重影响城市居民的日常生活。
为此,本人结合近几年的经验,论述一下穿越道路尽可能采取的主要措施:首先穿越施工前,应采取必要的检测方法对路基结构进行雷达检测。其次,应明确地铁施工穿越道路的路基结构必须布置监测点的关键部位以及变形敏感或应力集中的部位。接下来,根据调查资料和检测资料评估路基结构的承载能力和结构变形状况。评估路基结构的变形是否会影响路基结构的承载力和道路的安全运营,并提出路基结构变形能力控制值。评估路基结构的允许横向和纵向水平位移、路肩沉降和差异沉降。最后,完成检测报告以确定穿越工程是否需要采取前加固措施;路基结构的允许横向和纵向水平位移、路肩沉降和差异沉降的预警值与控制值。北京地铁10号线一期国贸~双井站区间暗挖隧道施工下穿三环路,为有效控制施工开挖引起的地层变化对道路结构位移和变形的影响,对三环路超前注浆、WSS工法加固的措施,以确保施工安全和道路的正常运营。实践证明, 由于在被加固的地层中进行多点、定量、均衡注浆,注浆体在地层中均匀分布、均匀连接,大大提高了被加固地层的整体稳定性。将结构沉降控制在5 mm之内,降低了施工时隧道的安全风险,有效地控制了结构的沉降和变形。
二、地铁施工穿越对桥梁的危害:由于地铁工程施工引起的地层变形和移动,可能导致施工影响范围内邻近的桥梁基础发生沉降和产生附加应力,当由此产生的桥梁基础的沉降或附加应力超过了一定的水平,将可能使桥梁出现损伤、或使已经存在的损伤加剧,影响桥梁的正常使用,直至出现安全问题(如桥梁垮塌等事故)。在地铁施工穿越桥梁一般应按照前评估、前加固、第三方监测、后评估、后加固开展工作。首先,应明确穿越桥梁位置关系和对桥梁结构保护类别、保护等级及保护要求。接下来进行前评估:穿越工程施工期间,既有桥梁结构的工作状态、正常使用性能、安全性、周围地质环境条件及施工安全。包括:强度要求;刚度要求;稳定性要求;耐久性要求;正常使用要求。评估报告给出既有桥梁设施结构的允许水平位移、沉降和差异沉降的控制值,确定保证桥梁结构的安全性和正常使用状态的各项控制指标:控制值、预警值、警戒值。是否对既有桥梁设施进行前加固。从近几年的地铁管理经验得知,能够提供完整详细的工前评估报告对穿越施工有指导性的意义。施工过程中,在施工监测的基础上,进行第三方监测。如施工过程出现超过警戒值情况,必须对既有桥梁结构进行后评估,根据评估结果决定是否需要后加固。
三、地铁施工穿越交通设施危害的探讨:北京地铁工程地质及水文地质条件复杂多变,地铁沿线的工程环境对地铁建设大都不利,沿线敷设了各种管线,地铁施工中必然会干扰地层, 造成沉降,特别是污水管线、自来水以及煤气管线,一旦发生破坏, 其所造成的危害最大。目前地铁施工一般都需降水, 降水必然会引起地表发生沉降。长期降水不可避免地会带走部分细砂,有可能使地下原有“空洞”发生恶化或“制造”新的地下“空洞”, 一旦遇到外界因素干扰, 超过“空洞结构”的抵抗能力, 就会导致坍塌事故。施工单位生产规模扩张过快, 管理和技术力量严重不足。这几年由于全国建设规模持续高速增长, 施工队伍的生产规模也随之迅速膨胀,但管理和技术力量并没有相应增加, 特别是具有地铁施工和管理经验的人员更是缺乏, 根本无法对施工的重难点实施有效的掌控, 安全隐患往往不能事前消除。
参考文献:
王梦恕《地下工程浅埋暗挖技术通论》
关键词:隧道喷射混凝土;原材料控制;施工控制;养护;质量控制
中图分类号:TV331文献标识码: A
随着科学技术的发展,大量的新材料、新工艺、新设备、新技术不断应用于工程中。同时,隧道施工技术也在超长、大跨度、防水、穿过不良地层等方面取得了长足的进步,涌现出了大量的科技成果,特别是作为新奥法施工工艺标志的锚喷构筑法更是如此。喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力, 将按一定配合比的水泥、砂、石子及外加剂等拌合料通过管道输送,以高速喷射到受喷面上,在很短的时间内凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土与传统的混凝土不同,它不需要架模、振捣,而是依靠高速喷射在受喷面上,冲击挤压密实的混凝土。
1喷射混凝土的作用
喷射混凝土是用喷射机把掺有速凝剂的粗细骨料混凝土以适当的压力,高速喷射到隧道岩壁表面迅速凝结而成的混凝土。由于混凝土颗粒在高速度喷射的猛烈冲击下,混凝土被连续地冲击和压实,具有密实的结构和较好的物理力学性能。喷射混凝土的作用可分成两个阶段:(1)喷射混凝土施作初期,从材料结构和力学特征,可把喷射混凝土看作柔性结构,为围岩变形的适度释放提供空间;(2)当喷射混凝土具有一定强度后,可把钢拱架、系统锚杆和喷射混凝土组成的支护体系看作钢性结构,用来控制围岩变形,达到保护和发挥围岩自承能力的效果。
2喷射混凝土原材料的质量控制
2.1水泥
应根据工程的强度要求以及不同型号的水泥性能来选择,保证其强度不低于设计的规范,对于有特殊承重要求的部位应该在选用之前进行测试,结合报告进行选择。
2.2骨料
作为混凝土的主要组成部分,骨料的优劣对混凝土最终强度有直接的影响。在对粗骨料进行选择的时候,应对其质地、针片状颗粒的含量、级配、最大粒径等参数进行重点的检查。而选择细骨料时,应重点检查质地、细度模数、含泥量、有害物质含量等,尤其是要对有害物质含量和含泥量进行检查
2.3水
应尽量采用可饮用的水进行混凝土的拌合,对于不可饮用的水,在拌合之前应先进行化验和抗腐蚀检验。应避免采用工业废水、酸性程度较高的水、生活污水来进行拌合。
2.4外加剂
应查验外加剂的生产厂家的资格,且要出具对于外加剂的性能检测报告。在使用之前应进行试验以保证外加剂与水泥的适应性。施工中应严格控制用量,并且延长拌合的时间,以保证拌合的均匀。
2.5活性掺和料
水泥水化是一个逐步发展的过程,在28d的龄期中,水泥的实际利用率仅占60%-70%,而剩余未水化的Cao后期遇水后生成Ca(OH):产生体积膨胀,给后期强度带来不利影响。利用活性掺和料代替部分未水化的水泥,不仅可以降低成本,最主要的是可以利用活性材料中的活性成分与水泥水化产物:进行二次反应,生成含水硅酸钙与含水铝酸钙,新生成的水化产物不仅提高了喷射混凝土的强度和致密性,而且提高其抗冻、抗渗、抗腐蚀等性能。这一类活性掺和料主要是粉煤灰和沸石粉,掺量约为水泥重量的10%~20%。
3隧道喷射混凝土施工质量控制
3.1喷射作业工艺流程
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,预先清理围岩界面随后喷射4cm厚混凝土封闭岩面,依次设置锚杆、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。
3.2喷射作业前施工准备
喷射围岩的界面处理。利用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑,当岩面遇水容易潮解、泥化时,应采用高压风吹净岩面,挂设φ8钢筋网,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。喷混凝土前,宜先喷3~4cm厚的混凝土,待终凝后再复喷至设计厚度。
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。
机具设备试运行。检修管路和接头使用情况,保持密封性良好。
原材料试验指标控制。采用各项指标合格的原材料,计量允许偏差符合设计要求,尤其针对外加剂掺量,采用电子秤称量后分组使用。
3.3喷射次序控制
喷射作业应分段分片依次进行,分段长度不宜超过6m,分块大小为2m×2m,喷射顺序均应先墙后拱,自下面上,如岩面凹凸不平时,应先喷凹处找平,然后向上喷射。喷射路线呈小蝶旋形绕圈运动,绕圈直径30cm左右为宜。后一圈压前一圈的1/3~1/2,喷射路线呈“S”形运动,每次“S” 形运动长度为3~4m,喷射纵向第二行时,要依顺序从第一行的起点处开始,行与行间须搭接2~3cm,料束旋转速度,原则上要均匀不宜太慢或太快。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。
3.4喷头与受喷面角度、间距控制
喷射混凝土具有一定的冲击速度,当喷射角度与受喷面垂直时,容易获得最大压实和最小回弹。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。喷射时,喷嘴与受喷面间距可根据混凝土冲击速度和混凝土附着性进行调整,一般宜为1.5~1.8m,尽量保持间距等距以获得均匀密实的混凝土层面。
3.5一次喷射厚度、时间控制
喷射作业应分层进行。一次喷混凝土的厚度应以喷混凝土不滑移、不坠落为度,若厚度太厚会使砼颗粒间的凝聚力减弱,同时会引起大片坍落或形成喷砼与岩面脱离,形成空隙;若厚度太薄时引起大部分集料回弹,喷层仅留砂浆,而影响喷射效果和质量。一次喷射厚度不宜超过10cm,边墙一次喷射混凝土厚度控制在7~10cm,拱部控制在5~6cm,并保持喷层厚度均匀。分层喷射时,后一层喷砼应在前一层喷混凝土终凝后进行,时间间隔一般为15~20min,若终凝1小时后再进行喷射时,应先用风水清洗喷层表面,且复喷时应将凹处进一步找平。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2~2.5h。
3.6喷射厚度控制
喷射混凝土厚度的检查除采用埋钉法外,可在喷射混凝土8h后用钢钎凿孔,若混凝土与围岩的颜色相近不易区别时,可用酚酞试液涂抹孔壁,呈现红色者为混凝土。也可用地质雷达无损检测,要求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砼的厚度,要求喷射混凝土平均厚度应大于设计厚度,当有空鼓、脱壳时,应及时凿除,冲洗干净进行重喷,或采用压浆法充填补强。喷射混凝土时应注意在设置钢拱架的初期支护情况下,避免出现钢拱架处喷层厚,两钢拱架间喷层薄的现象。该现象容易引起后续病害,例如当围岩变形较大或局部存在松动围岩时,可能由于喷层厚度不够,无法提供足够抗力而导致喷层出现裂缝甚至掉块;在铺设防水板后浇筑二次衬砌混凝土时,容易将防水板挤破,也可能在初期支护和二次衬砌间形成空洞区。要解决这个问题,重点应放在喷射过程中,要求喷射手在全断面螺旋喷射完成后,及时对钢拱架间进行补喷;或者在挂防水板前对喷射混凝土表面进行检查,严重不够的必须及时进行补喷,否则二次衬砌混凝土浇筑后再通过打孔(或预埋钢管)注浆填充来处理两层间的空洞,不仅费时费工,而且还会破坏防水板,造成漏水现象。
4隧道喷射混凝土养护质量控制
目前在大多数工地喷射混凝土喷射施工结束以后,甚至有的竟忘记对喷射混凝土终凝以后进行养护。这是目前普遍存在急需扭转的现状。养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节。在正常养护条件下,混凝土强度随龄期延长而增大,其原因是由于胶凝材料的不断水化,而水化速度与环境温度和湿度有关。由于经常放炮和通风导致隧道内的温度较高,喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥,加上混凝土的水化热引起的混凝土内部温度较高,将使其表面水分很快就蒸发掉,进而引起水泥石“毛细管”中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短及范围有限,与混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程,水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生,水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行,还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩。此时的喷射混凝土强度还很低,收缩引起的拉应力将使混凝土开裂,破坏了混凝土结构,影响混凝土强度的继续增长,并且停止水化将使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充,还将影响混凝土的抗渗性。因此混凝土的凝结硬化强度增长提高抗渗性与环境湿度条件有直接关系。喷射混凝土的养护应保证喷射混凝土面潮湿,隧道内对于侧墙喷射混凝土可以采取覆盖保水的如草袋、水泥袋、麻布片等,在其上浇水养护,保证保水覆盖物湿润即可。对于拱顶喷射混凝土可以采取定时喷射高压水雾的方法,保证喷射混凝土面湿润即可,不会影响洞内的文明施工,还可以起到降尘的作用。
5 结语
由于喷射混凝土技术具有节约材料、节省劳动力、工效高、费用低、效果好等特点,它除了应用于隧道等地下工程外,还可广泛应用于地面工程的路堑边坡防护与加固、基坑防护、结构补强及矿山、水利、铁道等工程的施工中。随着施工工艺的改进,新的功能更加完善的喷射机的研发和使用,喷射混凝土作为一种新型材料、新型支护结构和新的施工技术将具有更加广泛的发展前景。
参考文献