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        高速公路隧道工程中混凝土濕噴應用

        前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了高速公路隧道工程中混凝土濕噴應用范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

        高速公路隧道工程中混凝土濕噴應用

        摘要:在高速公路隧道施工中,混凝土濕噴機械手到了廣泛應用,其能夠給機械化施工模式的實現提供重要支持,在保證施工安全、提高質量、減輕員工工作壓力等方面均具有突出的作用。為充分發揮出濕噴機械手的應用優勢,必須加強探索,把握技術要點,合理操作機械設備。鑒于此,著重圍繞濕噴混凝土機械手的應用要點展開探討。

        關鍵詞:高速公路隧道;濕噴施工;機械手;參數控制

        1噴射機應用優勢

        工程選取的混凝土濕噴機械為Aliva-500型噴射機,其具有如下應用優勢:噴槍運行姿態穩定,能夠與受噴面保持垂直的位置關系,噴射全過程中始終維持最佳的噴射距離,以免因距離異常而出現混凝土回彈量偏大的情況??煽匦暂^好,能夠根據現場情況提前確定噴漿作業軌跡,實際運行中,機械設備沿著既定的軌跡高效推進,由此降低質量問題的發生幾率,減少材料的浪費量。噴射壓力以及角度均可調,無需搭設特定的噴漿作業平臺。經濟高效,正常情況下僅由1名專業人員參與即可,并且依托于濕噴機的性能優勢,實際噴射效果較佳。

        2濕噴混凝土施工技術要點

        2.1施工準備

        噴射支護前,先處理作業面的危石以及欠挖部分,而后用高壓風深度清理。局部含水量較大時,為緩解水侵蝕問題,埋設盲管,集中引排水。根據工程要求,選擇合適型號的機械設備,檢驗性能,無異常狀況后方可投入使用。隧道施工環境較為封閉,光線、通風等基礎條件較差,因此適配照明設施、通風設備等,營造良好的施工條件。根據設計厚度,在巖面打入短鋼筋,標出刻度,形成醒目的標記。在使用粗骨料前,先安排過篩處理,以免因超粒徑材料的使用而影響施工效果。其他各類材料均要滿足要求。

        2.2原材料的選取

        選取32.5R的硅酸鹽水泥或強度等級更高的水泥。選取JL-20液體速凝劑,其用量取水泥用量的1.5%~2.0%。選取連續級配河砂或山砂,亦可使用優質的機制砂。選取的粗骨料最大粒徑不得超過15mm,滿足連續級配的要求,以瓜米石為宜。2.3混凝土配合比設計按公式(1)展開計算,確定混凝土的適配強度f:f=f0+1.645δ(1)式中:f0——設計強度標準值,MPa;δ——混凝土標準差,取4.0。水泥用量取380~450kg/m3,考慮施工所用噴射機的性能參數(著重關注輸送管的直徑),確定粗骨料的最大粒徑,即15mm;砂率為55%~60%;水灰比根據輸送軟管的直徑、輸送長度等條件而定,取0.45~0.60。坍落度取80~120mm。速凝劑用量取水泥用量的1.5%~2.0%,為了保證速凝效果,以2%最為適宜。經綜合分析后,確定C20噴射混凝土的配合比,具體如表1所示。

        2.4噴射機風壓的控制

        開機時,檢測設備的風壓,保證合理性。噴射時,加強對噴嘴風壓的檢測與控制,要求該值穩定在0.2MPa,否則將出現明顯的混凝土回彈現象。各噴射部位的風壓傳送距離存在差異,因此遵循動態化施工的原則,通過對噴嘴出料狀況、漿液粘附程度等情況的分析,動態調整現場風壓,保證該項參數的合理性。

        2.5噴射量及速凝劑用量的控制

        噴射機電機運行后,用手輪調整噴射量,具體調整幅度視風量以及工程噴射要求等條件而定。顯示屏的人機交互特性良好,液體速凝劑可進入配比菜單,根據預先確定的要求設定速凝劑的用量,即取水泥用量的2%。

        2.6噴射

        按照先墻后拱、自下而上的基本順序噴射。隧道噴射施工中,優先考慮的是兩側邊墻底部,隨著噴射工作的持續開展,最后在拱頂中心線處閉合。噴射過程中嚴格控制噴頭的姿態,使其與受噴面呈垂直位置關系。噴射交角偏小時,將明顯加大混凝土的回彈率,導致噴射到位的混凝土缺乏足夠的密實性。因此,必須做到其垂直于巖面噴射,將回彈率控制在相對較低的區間內,保證噴射效果。噴射施工期間應有足夠的風壓,若噴頭與受噴面間距過小,高壓風會吹散存在于受噴面的混凝土,隨之加大回彈量。對此,根據機械設備的運行特性以及現場作業條件,嚴格控制噴頭的姿態,使其與巖面保持1.2~1.5m的距離。噴射施工中,規范操作機械設備,首先伸展機械手大臂,調整噴頭的姿態,完成邊墻底部的噴射作業。而后使小臂與地面呈平行的位置關系,調整噴頭的角度以及該裝置與受噴面距離,繼續噴射。施工全流程中,盡可能保證噴頭姿態、噴頭與受噴面距離的穩定性,不宜隨意變動。及時啟用自動伸縮功能,控制噴頭在小臂上的自動伸縮量。經過來回多次噴射后,再伸展大臂(約30cm),于拱部適度翻轉小臂,大臂沿著垂直、水平的方向運動,進入下一噴射部位。以此類推,完成整個區域的噴射作業。噴射施工中遇堵管問題時,隨即關閉噴射機及計量泵,拍打軟管,將其中的混凝土清理干凈。此后向管內注水,深度清理軟管內殘留的雜物,待其保持暢通后,方可恢復噴射施工。隨著骨料粒徑的提升,施工時面臨的阻力也會有所增大,進而導致骨料無法成功噴出、噴頭被堵塞,影響最終施工效果,為此要控制好骨料最大粒徑。若施工巖面較臟,可利用高壓風、水等清理表面,有效提升混凝土凝結離力,最大程度上優化噴射效果。若施工遇到滲水巖面,則在施工時先封堵住滲水處,若滲水問題非常嚴重、已經形成水流,需要專門安設排水孔、掛防水板,然后才能開始噴護施工。若噴射層厚度太大,極易受到自重的影響,出現錯裂、塌落等問題。但若噴射層太薄又會引起粗集料回彈,嚴重削弱了整體噴射效果。隨著摻量的提升,回彈也會越發顯著,混凝土噴層的密實性隨之下降。若其摻量不足,將導致噴層流淌下墜,出現微裂紋、掉塊等問題?;诖耍┕と藛T在施工的過程中必須嚴格把控摻量大小,最大程度上減少施工成本。噴射完成后,項目單位需盡快撤離施工機械,嚴格依照設計標準對其進行維護、保養。考慮到機械手所需消耗的維修成本較高,施工人員更應重視日常的維護保養工作,盡可能避免其出現故障。

        3濕噴混凝土施工注意事項

        3.1噴射方法的合理應用

        噴射混凝土時,按照自下而上的順序進行,在此過程中首先噴射巖面凹陷部位,使整個受噴面平整,而后再繼續完成后續的噴射作業。為保證最終的噴射效果,宜采取分層、往復的噴射方法。

        3.2合理分段

        對上次噴射混凝土預留斜面,將此部分寬度控制在200~300mm。用壓力水全面沖洗該預留斜面,待其保持潔凈后,方可繼續于該處噴射混凝土。在采取此方法后,兩次噴射的混凝土便可共同組成完整的結構體。

        3.3合理分層

        噴射時,按先墻后拱的順序操作,使其形成小螺旋形的噴射線路。繞圈直徑約30cm,為保證各圈混凝土的連接密實性,后一圈壓前一圈1/3~1/2,使其達到“圈圈相扣”的效果。噴射縱向第2行時,則要保證該行與前一行形成搭接關系,否則會影響混凝土的完整性,相鄰兩行搭接量控制在2~3cm。噴射旋轉時盡可能保持勻速,避免速度過快或過慢,并根據設計要求嚴格控制分層的厚度[1]。分層噴射施工中,協調層間作業關系,待前一層混凝土終凝后,方可繼續噴射后一層,按照此方法逐層噴射到位。若在前一層混凝土終凝1h后再組織噴射作業,需用高壓風和清水全方位沖洗噴射面,以免影響層間結合穩定性。對于各層混凝土厚度的控制,需要視實際施工情況而定,在合理分層厚度下,混凝土應當無滑移、無墜落。不同部位的分層厚度有所差異,通常拱部各層厚度以5~10cm為宜,邊墻部位的厚度增加至7~15cm。無論何種分層方式,均要盡可能保證各層厚度的均勻性。

        3.4噴射中的注意事項

        噴射施工期間嚴格控制噴射風壓,該值過大時,噴射速度也將加大,明顯增加混凝土的回彈量。因此,噴射機啟動后需要加強對風壓的觀測,待起始風壓達到0.5MPa后方可操作,并根據實際噴射情況對風壓做動態化的調整。通常拱部的噴射風壓為0.4~0.65MPa,邊墻部分0.3~0.5MPa。合理控制噴射角度,使混凝土被有效噴射至巖面上。理論上,噴嘴與噴射巖面需呈90°的關系,即相互垂直,但對于邊墻部位,宜將噴頭適當下俯10°左右,以避免粗骨料直接與受噴面接觸,進而達到控制回彈的效果。為使噴射到位的混凝土在短時間內凝固,可摻入適量的速凝劑。此時該材料的用量成為重點控制對象。若速凝劑的摻入量偏少,混凝土凝固的效果較差,混凝土成型時間延長,強度增長相對有限;反之,速凝劑偏多,將迫使噴射到位的混凝土在極短時間內異常凝固,急劇形成堅固表面,從而使回彈量增大。混凝土噴射施工是一項專業性較強的工作,需由具有資質的員工參與其中。因此,應注重對噴射施工人員的資質審核,合理挑選員工,組建一支高素質的施工隊伍。在日常施工中,要加強對人員的培訓與考核,提高員工的綜合素質,使其能夠完成回彈率試驗、平整度試驗等相關工作,為施工質量保駕護航。水泥水化熱過強時,易導致混凝土產生溫差裂縫,從而影響噴射施工效果。對此,在混凝土終凝后2h隨即安排養護,期間根據水泥的水化熱特性以及周邊環境(溫度、濕度),靈活調整灑水的次數以及單次灑水量,使混凝土在相對良好的條件下有效成型。通常,養護時間至少為14d。此外,養護過程中由專員采集數據并記錄,形成完整的養護記錄表。

        4環保措施

        噴射施工過程中伴隨產生粉塵,會對周圍環境造成污染,這不僅限制了施工效率,也嚴重威脅了施工人員的生命安全。為了有效控制粉塵,項目單位可對噴射機進行密封處理,避免其出現跑風、漏氣等問題。若施工已對周邊造成粉塵污染,可以借助通風的方式,合理控制粉塵濃度。在噴錨的時候,應先啟動通風機,待其掘進長度超出2km后,可在距離噴錨作業面30m左右的位置安設抽出式通風機,以此增強通風效果。此外,為了避免粉塵威脅到施工人員的安全,施工人員開展作業時,應按照規定佩戴好防塵眼鏡、面罩、防護網等防護裝備。所有參與施工的人員在工前、工間以及工后應接受健康體檢。若施工者先前參與過職業危害作業,則需要為其制定專門的體檢方案,成立健康監護檔案。項目施工之前,項目單位應成立相應的環保、文明施工領導小組,由項目經理負責該小組的日常工作。若施工人員處于粉塵環境下開展施工,除了需要做好日常的灑水、通風工作以外,施工人員則應依照相關規定佩戴防護器具。隧道中所有排出的污水都應經由治理凈化后才能排出,嚴禁直接將其匯入河道中。施工過程中應盡可能控制噪聲,以減少對周圍居民的影響。除此之外,項目施工完成后,所有更換下來的零配件都需要專門回收,廢油廢水等也需要及時處理,嚴禁亂倒。

        5安全措施

        整個施工過程必須嚴格參照設計標準進行,項目單位需根據規定做好施工設備的維護、保養工作。一旦施工過程中排查出設備故障,應及時暫停施工進行處理。所有參與施工的人員應接受專業培訓,無關人員嚴禁擅自觸碰設備按鈕。設備施工時需盡可能避免出現安全故障,施工設備應在允許的坡度、速度范圍內開展施工。操縱設備者必須依照規定正確佩戴防護裝置,避免因混凝土回彈而傷害自己。此外,在開展噴射作業時,施工人員只能站在已經支護好的安全區域,機器本身也應停在初期支護完成的部位,操作人員通過機械臂伸縮到掌子面進行噴射作業。

        6結語

        在高速公路隧道施工中,混凝土濕噴機械手到了廣泛應用,其能夠給機械化施工模式的實現提供重要支持,在保證施工安全、提高質量、減輕員工工作壓力等方面均具有突出的作用。為充分發揮出濕噴機械手的應用優勢,必須加強探索,把握技術要點,合理操作機械設備。本文圍繞濕噴混凝土機械手的具體應用要點展開了探討,希望所提內容能夠給同仁提供參考。

        參考文獻

        [1]孟凡喜.高速公路分離式隧道濕噴混凝土施工技術[J].工程機械與維修,2021(5):90-91.

        作者:王玖玲 單位:中鐵十九局集團第二工程有限公司

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