鐵路隧道工程噴射混凝土設(shè)計(jì)方法探討

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摘要：在鐵路隧道施工過(guò)程中，材料質(zhì)量直接影響隧道施工質(zhì)量，為了提高隧道的支護(hù)性能，提高穩(wěn)定性與安全性，在施工過(guò)程中一般采用噴射混凝土材料。本文對(duì)噴射混凝土材料的原材料以及原料的配合比進(jìn)行分析，旨在提高噴射混凝土的性能，提高隧道工程的穩(wěn)定性與牢固性。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道工程；噴射混凝土；配比

噴射混凝土是利用壓縮空氣或其它動(dòng)力，將各種原材料按照一定的比例配置而成的混凝土混合物沿管路輸送至噴頭處，再以較高速度噴射于受噴面，借助水泥、骨料等各種原材料之間的連續(xù)撞擊以及壓實(shí)過(guò)程而形成的一種混凝土材料。在傳統(tǒng)的混凝土工程施工過(guò)程中，材料的配置、運(yùn)輸、澆筑振搗等是分開(kāi)的，每個(gè)步驟之間的銜接都十分關(guān)鍵，對(duì)混凝土材料的質(zhì)量有很大影響，而噴射混凝土將混凝土的制備運(yùn)輸和應(yīng)用過(guò)程都融合為一體，使得整個(gè)混凝土制備過(guò)程更加便捷，提高了混凝土制備效率，減少各個(gè)環(huán)節(jié)之間的銜接不當(dāng)問(wèn)題，提高了混凝土凝結(jié)質(zhì)量。在對(duì)到工程施工過(guò)程中，由于噴射混凝土施工簡(jiǎn)便，其應(yīng)用十分廣泛。

1噴射混凝土配制

對(duì)噴射混凝土的配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分，一個(gè)是常規(guī)配合比設(shè)計(jì)，一個(gè)是噴射混凝土現(xiàn)場(chǎng)試噴之后對(duì)比例進(jìn)行調(diào)整，前一個(gè)環(huán)節(jié)主要是根據(jù)工程項(xiàng)目的施工要求對(duì)噴射混凝土進(jìn)行配置，按照常規(guī)的配置方法對(duì)各種原材料進(jìn)行準(zhǔn)備，后一個(gè)環(huán)節(jié)則是以基準(zhǔn)配比為基礎(chǔ)，在現(xiàn)場(chǎng)試噴調(diào)整、驗(yàn)證之后再確定理論配合比，從而使得噴射混凝土的配制過(guò)程更加科學(xué)，配比更加合理，提高噴射混凝土的穩(wěn)定性與牢固性。噴射混凝土是施工十分簡(jiǎn)便，在鐵路隧道、水工隧道、礦山井巷、城市地鐵等地下工程以及邊坡加固防護(hù)工程中的應(yīng)用十分廣泛。例如某鐵路隧道工程施工過(guò)程中，根據(jù)隧道的實(shí)際情況采用C25合成纖維噴射混凝土進(jìn)行施工，施工工藝為濕噴射，其中混凝土配合比設(shè)計(jì)就包括兩個(gè)部分，一個(gè)是普通的常規(guī)設(shè)計(jì)，一個(gè)是在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整之后的重新設(shè)計(jì)，提高了噴射混凝土的強(qiáng)度，可操作性更強(qiáng)。在本工程中，根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況確定噴射混凝土的砂率宜控制在45%-60%之間，膠凝材料用量不宜小于400kg/m，一天的強(qiáng)度不能低于10MPa，噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。

2噴射混凝土的配合比設(shè)計(jì)

2.1原材料的選擇

在噴射混凝土配制過(guò)程中常用的材料有水泥、河沙、骨料、減水劑等，要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇合適的配制比例，提高噴射混凝土的性能。第一，水泥。水泥是噴射混凝土配制過(guò)程中的關(guān)鍵材料，當(dāng)前市場(chǎng)上的水泥品種較多，差別不大，在選擇水泥產(chǎn)品的時(shí)候要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，對(duì)水泥標(biāo)號(hào)進(jìn)行確定。第二，骨料。骨料包括細(xì)骨料和粗骨料兩種，細(xì)骨料一般選用質(zhì)地堅(jiān)硬耐久、細(xì)度模數(shù)大于2.5的中粗砂，其中砂中的小顆粒，即直徑小于0.075mm的顆粒比例要控制在20%以內(nèi)。選擇粗骨料的時(shí)候要根據(jù)噴射機(jī)輸送管道的最小直徑來(lái)確定，例如本文中所選的實(shí)例工程中，根據(jù)噴射機(jī)輸送管道的情況，采用連續(xù)級(jí)配5-10mm碎石，這種碎石的堿活性低、含泥量及泥塊含量都滿足鐵路隧道建設(shè)要求。第三，減水劑。減水劑在噴射混凝土配制過(guò)程中也具有十分重要的意義，選擇減水劑的時(shí)候要選擇對(duì)混凝土強(qiáng)度及其與圍巖的粘結(jié)力沒(méi)有影響的產(chǎn)品，而且不能選擇對(duì)鋼材和混凝土有腐蝕作用的產(chǎn)品。第四，速凝劑。速凝劑是加速噴射混凝土凝結(jié)的材料，一般將速凝劑的用量控制在水泥含量的4%左右即可。第五，合成纖維。合成纖維對(duì)噴射混凝土的粘滯性有一定幫助，可以起到很好的回彈效果，在噴射混凝土施工過(guò)程中常用的合成纖維是聚丙烯合成纖維，通常使用量為0.9kg/m，絲長(zhǎng)為718mm。

2.2噴射混凝土的配制

第一，對(duì)噴射混凝土的配制強(qiáng)度進(jìn)行確定。在配制噴射混凝土的時(shí)候首先要確定混凝土的強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上才能確定各種材料的比例。當(dāng)前我國(guó)工程項(xiàng)目施工過(guò)程中要求的普通混凝土配合比強(qiáng)度一般為95%，C25噴射混凝土配制強(qiáng)度等級(jí)大約為35MPa。第二，對(duì)用水量及水膠比進(jìn)行確定。在噴射混凝土配制過(guò)程中，水分的多少會(huì)直接影響混凝土的穩(wěn)定性，通常情況下，噴射混凝土配制過(guò)程中要求的用水量為165kg，水膠比選定0.36、0.38、0.40均可。第三，對(duì)混凝土砂率進(jìn)行確定。噴射混凝土的配制是依據(jù)噴射過(guò)程，使得水泥與骨料之間產(chǎn)生連續(xù)撞擊，從而壓實(shí)而成的混凝土制備技術(shù)，為了能夠最大限度地吸收二次噴射時(shí)的沖擊能量，在噴射混凝土配制的時(shí)候相對(duì)于普通混凝土而言，砂率要高一些。砂率對(duì)于噴射混凝土的粘稠度以及粘滯性有很大影響。對(duì)于隧道工程而言，錨噴支護(hù)、側(cè)墻和拱頂部位一般選擇較大的砂率值。在實(shí)際施工過(guò)程中要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)砂率值進(jìn)行計(jì)算，通常將砂率值控制在45%-50%之間。第四，噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)原則。在配制噴射混凝土的時(shí)候必須要滿足一定的基本原則，例如強(qiáng)度要滿足工程項(xiàng)目要求，通常噴射混凝土一天的強(qiáng)度不能低于10MPa，同時(shí)要確保噴射混凝土的附著性、密實(shí)性等良好，回彈少，不會(huì)發(fā)生管道堵塞。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，噴射混凝土相對(duì)于普通混凝土施工而言，是一種高效混凝土施工技術(shù)，施工簡(jiǎn)便，混凝土強(qiáng)度高，凝結(jié)性好。噴射混凝土施工過(guò)程中要對(duì)原材料進(jìn)行科學(xué)合理地選擇，確保原材料質(zhì)量滿足要求，同時(shí)要對(duì)配制比例進(jìn)行確定，按照設(shè)計(jì)好的配制比例進(jìn)行配制，并且要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，最終確定噴射混凝土的配合比，提高混凝土質(zhì)量。

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作者:徐龍軍 單位:中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司