铁路隧道断层破碎地段tk600湿喷机喷聚酯纤维混凝土施工工法

摘要:结合新建厦深铁路(福建段)客运专线大回山隧道工程实践,介绍了现场施工过程中采用了国内先进的TK600湿喷聚酯纤维混凝土工艺进行断层破碎围岩进行加固处理,供今后类似工程参考。

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关键词:客运专线;TK600湿喷机;断层;应用Keywords:p踮s肌gerline;TK600wetsprayingIIlachine;fault;applicati∞中图分类号:U2l文献标识码:A文章编号:1006-43ll

(2011)23一00r73—020引言随着近些年我国铁路事业的发展和铁路客运专线的涌现,国内对隧道施工安全工程质量工程进度环境保护的要求与日俱增铁路隧道软弱破碎围岩主要都采用新奥法施工,而新奥法施工的关键是喷锚支护,故喷射混凝土施工在隧道施工技术占着至关重要的作用,它起着保证隧道施工安全的作用本文通过厦深铁路大回山隧道施工断层破碎带时采用r11

(600湿喷机喷射聚酯纤维混凝土的施工应用,总结形成了本工法,取得了不错的施工效果,对类似工程有积极的借鉴意义1工法特点采用本工法进行施工的特点为:施工安全系数高速凝剂掺量实现自动化降低粉尘施工进度快混凝土回弹率低作业范围大喷射聚酯纤维混凝土附着力较好有较好的抗渗性能,能够有效的加固软弱围岩,密实度较高2适用范围本工法适用长大隧道,大断面开挖施工3工艺原理本工法采用TK600湿喷机喷射改性聚酯纤维砼进行合理的配套组织,形成能力高速度快稳定均衡机械化程度高的湿喷工艺施工,大大缩短洞内喷射混凝土施工工序时间,有效保证破碎围岩的稳定性和抗渗性能,加快隧道施工进度4.2操作要点4.2.1配料要求4.2.1.1水泥:根据混凝土强度和配合比设计要求优选早强普通硅酸盐水泥j水泥等级不低于42.54.2.1.2细骨料:采用硬质洁净的中砂,细度模数2.8,含泥量≤3%:4.2.1.3粗骨料:坚硬耐久的碎石,严禁选用碱活性碎石,碎石级配采用5—10mm连续级配:4.2.1.4速凝剂:采用8604型液体速凝剂使用前进行试验,要求初凝不超过5min,终凝不超过10rnin,应根据水泥品种水灰比等,通过试验确定速凝剂的最佳掺量;4.2.1.5水:饮用水4.2.1.6外加剂:HT-一HPC聚羧酸高性能减水剂,O.5%掺量;4.2.1.7改性聚酯纤维:从有生产合格证的厂家采购,检验合格后使用4.2.2湿喷混凝土配合比确定(详见表1)湿喷所用混凝土强度为C25,其配合比应通过试验确定,满足设计强度和喷射工艺要求按照设计配合比通过现场试验,采用表中配合比能在岩壁上形成较厚的喷射厚度,且喷射作业面的光洁平整度较好,回弹率满足标准要求,该配合比符合施工要求表lC25湿喷混凝土配合比设计4工艺流程及操作要点材料名称型号每方混凝土材料用量备注4.1TK600湿喷聚酯纤维砼工艺流程(详见图1)水泥砂碎石减水剂速凝剂水改性聚酯纤维P.O.42.5中砂5—10H卜HPc聚羧酸高性能8604型液体饮用水合格(kg)4508597022.2513.501891.2坍落度:100—140姗:R28=25.0Mpa;水胶比宜为O.42:砂率宜为55%4-2.3砼搅拌要求改性聚酯纤维砼,按设计配合比准确计量,改性聚酯纤维与砂石料采用强制式自动计量拌和机集中搅拌均匀后再拌制砼(砂石少量水与聚酯纤维先投入搅拌机搅拌90s,再投入水泥减水剂搅拌90s)速凝剂在湿喷机专用入口加入,由计量泵图1TK6∞湿喷聚酯纤维砼工艺流程将速凝剂通过胶管压入喷嘴,依靠喷射管中压缩空气将速凝剂雾化作者简介:赵立财

(1985一),男,辽宁营口人,本科,工学学位,中铁十九局集团第三工程有限公司助理工程师,从事高速铁路的施工技术和相关的管理工作与物料充分混合后喷出TK600湿喷机要求混凝土坍落度10~14cm,故混凝土在拌和生产时加减水剂,使出仓坍落度达18cm,混凝土运输到工作面,坍落度损失值为3—8cm确保混凝土的坍落度T咖elFaultFractureSector74满足喷射要求,从湿喷机顺利喷出价值工程6.1.2速凝减水改性纤维外加剂,应附有厂方的合格证,使'4-2.4对风压风量要求TK600湿喷机一般对空压机性能要求并不高,只要求能够有足够及稳定的压缩空气来满足湿喷机连续作业即可采用英格索兰P900E电动空压机均可达到湿喷施工要求每台TK600湿喷机要求工作风压(即输入风压)0.2~0.5MPa,系统风压(即输送风压)≥0.5MPa,耗风量≥10m3/min实际施工中要根据混凝土和易性风压稳定性影响进行调整,以保证喷射混凝土在喷射口形成连续喷射稀薄流,喷射物成曲线飞行伞状喷向受喷面,获用前均应进行检查,出现异常现象时,及时进行处理6.1.3喷砼表面控制:喷砼要做到均匀密实,表面平顺整洁无裂纹脱落水迹等现象,如发现以上情况要整治后补喷6.2施工质量检查标准按规定检查混合料的配比和级配情况,每个作业班至少检查2次,不符合检查标准要求时必须及时进行清理和修补(详见表3)表3喷射砼施工质量检查标准得最优喷射效果若风压控制不好,会造成回弹量增大序号检查项目规定值或允许差(mm)检查方法和频率一4.2_5喷射时间要求采用TK600湿喷机对湿喷纤维砼要求是在砼初凝之前,坍落度满足喷射机要求情况下,完成喷射作业改性聚酯纤维砼应拌合均匀,随拌随用,采用砼搅拌运输车运至湿喷机l喷射砼强度【MPa)在合格标准内每100m'的混合料取2组试件,每组3块,标养28d做强度试验:取芯做抗压试验,每10In检查3处转子活塞凸轮喂料机构实际中,混凝土拌制好后尽量控制在30分钟以内喷射完成效果较好2喷层厚度(Im)检查点的60%量设计厚度,雷达检测仪:每10米检查一个断面,每最小厚度量0.5设计厚度个断面从拱顶中线起每3米检查l点4.2.6喷射作业要求4.2.6.1断层软岩破碎地段:3空洞检测无空洞无杂物雷达检测仪:每lO米检查一个断面.每个断面从拱顶中线起每3米检查l点①喷射操作程序应为:打开速凝剂辅助风一缓慢打开主风阀一启动速凝剂计量泵主电机振动器一向料斗加砼②在喷射砼之前,应用水或高压风管将岩壁面的粉尘杂物冲洗干净,对松动小块石人工敲除,对超长的杆体进行切除处理,确保受喷面洁净平整③喷射前在喷射岩面上埋设由6钢筋头,用预埋钢筋来检查喷射厚度并检查喷层是否平顺,如有漏喷应补喷④采用分段分片分层依次进行喷射作业,喷射口距岩面120~150cm左右,如有低洼处先将其喷平,喷射顺序应自下而上,以螺旋状沿横向往复移动,一圈压半圈,分段长度不宣大于6m,后一层喷射应在前一层砼终凝后进行分两次喷射,一次封闭岩面,喷射厚度3~5cm,二次喷到设计厚度,两次作业应间隙5一10分钟,防止砼自重大未初凝而掉块⑤喷射角度尽可能接近900,以使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,但不宣小于700角度大小,会产生出凹凸不平的波形喷面,增加回弹量,影响喷砼的质量⑥网喷砼在岩面先素喷3cm厚砼再挂网,然后再喷射至设计厚度,钢筋网保护层厚度不小于2cm⑦有钢架支撑时砼的喷射:钢架与岩层之间的间隙采用喷砼填充密实;先喷射钢架与岩层之间间隙,后喷射钢架与钢架之间砼;钢架应全部被砼所覆盖,保护层厚度不小于4cm⑧喷射速度要适当,以利于砼的压实风压过大,喷射速度增大,回弹增加;风压过小,喷射速度过小,压实力小,影响喷砼强度4.2.6.2淋水地段:喷射砼作业需紧跟开挖面,下次爆破距喷射砼作业完成时间的间隔,不得小于3h喷射时要改变砼配合比,增加水泥用量先喷较干砼,待其与涌水融合后,再逐渐加水到设计配合比:当涌水范围大时,可设树枝状排水导管,将散水集引出后再喷射;当涌水严重时,应设置泄水孔,边排水边喷射4.2.7养护要求喷射砼终凝2h后,应喷水养护,保持喷射面湿润,养护时间一般不少于7d5机具与设备施工机具与设备要求(详见表2)表2TK6∞湿喷机的合理配置建议要求7环保措施7.1对粉尘发生源采取措施:保持喷射机密封良好,防止跑风漏气:采用长喷嘴加水,控制好工作风压,维持好水压7.2对已发生粉尘的处理:主要靠加强通风喷雾洒水来降低粉尘浓度:在喷锚时,通风机必须启动,掘进长度大于2km后,在距喷锚作业面30m处加一台抽出式通风机,以加强通风排尘8安全措施8.1喷射手,控制好风压喷射距离,避免回弹骨料伤人:8.2喷射砼时,喷射手必须带安全帽,防尘口罩,防尘工作服,雨靴橡胶手套8.3设备行走时应注意安全,在设计允许坡度速度范围内行走8.4安全员应随时观察地质变化,发现有松动滑块现象,应立即撤离工作面9效益分析实践表明,采用此工法湿喷具有如下四个方面的效益:9.1社会效益:粉尘浓度大幅度降低,改善了施工环境,保护了工人身体健康.9.2速度效益:TK600湿喷机本身喷射速度快,效率高,回弹率低大大提高了生产效率;本工法可在软弱地层有水条件下采用,可以大大加快隧道施工进度9.3安全效益:有效地防止了洞顶塌方等安全质量事故的发生9.4质量效益:聚酯纤维砼有较好的粘结性及抗渗性能,有效保证了喷射砼厚度和外观质量9.5经济效益:降低回弹节约材料所产生的效益足以补偿购置湿喷机和液体速凝所产生的价差并有盈余,极大降低砼施工成本因此推广该工法除上述宏观效益外,还将带来直接经济效益10应用实例大回山隧道位于福建省诏安县境内,隧道全长3403m.为双线铁路隧道.洞身围岩为碎裂花岗岩及燕山旋回早期二次侵入花岗闪长岩,地下水发育,其中位于DKl33+060一+260DKl33+650~+750段为两处断层破碎带,DKl34+530附近为岩层接触带,岩体较破碎,极易发生塌方涌水突泥等不良地质灾害为保证断层段快速施工,只有加强初期支护的强度和质量,压缩各施工工序衔接时间才能保序号机具名称单位数量备注证施工安全为此,我们采用TK600湿喷机湿喷聚酯纤维砼技术进行破碎围岩加固,通过该工艺的实施,使断层破碎地段的喷射速度1234TK600湿喷机砼运输车英格索兰P900E空压机供水设备台台台套223l理论生产能力12mⅦ湿喷砼由拌和站拌制每台20mV而n保证水压为0.15一O.2MPa喷射砼强度喷射回弹率等方面均得到较大提高,为顺利通过300米断层起到了至关重要的作用,同时保证了隧道施工安全与质量,极大的节约了施工成本