公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

隧道工程機(jī)械手噴射混凝土質(zhì)量分析

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了隧道工程機(jī)械手噴射混凝土質(zhì)量分析范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。

隧道工程機(jī)械手噴射混凝土質(zhì)量分析

摘要:分析了隧道工程中濕噴機(jī)械手噴射混凝土的技術(shù)優(yōu)勢(shì),并以太行山高速淶曲段塔子溝隧道項(xiàng)目為例,重點(diǎn)論述了濕噴混凝土最佳配合比試驗(yàn)原則與流程。研究表明,塔子溝隧道初期支護(hù)采用混凝土濕噴技術(shù)和高性能混凝土,大幅提升了施工效率,作業(yè)環(huán)境得到極大改善,混凝土回彈率降低,保證了噴射混凝土質(zhì)量,綜合效益突出。

關(guān)鍵詞:隧道施工;濕噴機(jī)械手;混凝土質(zhì)量控制

引言

隧道掘進(jìn)工程中,與傳統(tǒng)的干噴機(jī)及小型濕噴機(jī)施工技術(shù)相比,濕噴機(jī)械手噴射混凝土技術(shù)具有作業(yè)靈活、快速、方便、經(jīng)濟(jì)、安全的特點(diǎn),不僅填補(bǔ)了傳統(tǒng)施工工藝的技術(shù)缺陷,也能在施工中實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保[1]。目前,公路和鐵路隧道施工中,濕噴機(jī)械手已經(jīng)逐漸發(fā)展為主流的施工方法。本文以太行山高速淶曲段塔子溝隧道項(xiàng)目為例,對(duì)濕噴機(jī)械手噴射混凝土技術(shù)在隧道施工中濕噴質(zhì)量進(jìn)行分析。

1混凝土濕噴的優(yōu)勢(shì)分析

1.1濕噴機(jī)械手的發(fā)展

濕噴機(jī)械手是一款大型隧道初期支護(hù)混凝土噴射機(jī)械臂,采用專用汽車底盤或工程底盤與混凝土噴射機(jī)械臂完美結(jié)合(圖1),擁有電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)雙動(dòng)力系統(tǒng)。在水利水電建設(shè)、公路隧道以及地下設(shè)施的建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[2]。我國的混凝土噴射設(shè)備研制開始于二十世紀(jì)六十年代。早期型號(hào)包括:原冶金工業(yè)部建筑研究院制造的冶建-65型,原揚(yáng)州機(jī)械廠研制的PH30-74型以及原煤炭科學(xué)研究院研制的HLP-701型。至目前為止,濕式混凝土噴射機(jī)已經(jīng)成為大型隧道工程噴射混凝土作業(yè)主要機(jī)具,其在世界各國的應(yīng)用情況如表1所示[3-4]。

1.2混凝土濕噴機(jī)械手的施工優(yōu)點(diǎn)

1.2.1混凝土質(zhì)量較高(1)噴射混凝土機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土噴射機(jī)噴嘴進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制,用于實(shí)現(xiàn)噴射作業(yè)機(jī)械化,以提高噴射質(zhì)量和效率,改善工人的勞動(dòng)條件。(2)濕噴混凝土的配合比易于調(diào)控,施工過程中可依據(jù)需要調(diào)配混凝土配比并運(yùn)至機(jī)械手進(jìn)行噴射作業(yè),確保濕噴混凝土質(zhì)量。而干噴技術(shù)常處于不可控狀態(tài),混凝土的水灰比往往依靠操作者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制,導(dǎo)致了操作者的技術(shù)水平直接影響著混凝土質(zhì)量。(3)濕噴混凝土的附著力、密實(shí)度更高,混凝土強(qiáng)度較傳統(tǒng)混凝土濕噴工藝的強(qiáng)度高約20%。

1.2.2保護(hù)操作者,節(jié)約混凝土采用濕噴機(jī)械手進(jìn)行施工,一方面不需要施工人員過于靠近工作面,避免了安全事故發(fā)生;另一方面,由于干噴噴嘴周圍的粉塵濃度較其他區(qū)域高,而濕噴噴嘴旁粉塵濃度低于潮噴噴嘴。采用干噴混凝土工藝時(shí),一般會(huì)因?yàn)榉蹓m的濃度過高而引起隧道內(nèi)能見度降低,導(dǎo)致操作者只追求客觀上的噴射數(shù)量,卻忽視了噴射質(zhì)量,造成材料的浪費(fèi)[5]。

1.2.3生產(chǎn)率高干式混凝土噴射機(jī)工作效率不超過5m³/h;小型濕噴機(jī)作業(yè)時(shí)單臺(tái)噴射量不超過4m³/h;而采用機(jī)械手噴射混凝土量可以達(dá)到15~30m3/h,相當(dāng)于多臺(tái)小型噴射機(jī)同時(shí)作業(yè),其作業(yè)效率較高。

1.2.4回彈率低濕噴機(jī)械手施工具有較低的回彈率,可以有效控制施工成本。干噴技術(shù)的回彈率達(dá)35%~50%,普通濕噴機(jī)回彈率約20%左右,而濕噴機(jī)機(jī)械手回彈率可控制在15%以內(nèi)。所以濕噴的生產(chǎn)成本更低,效益更高[6]。

2噴射混凝土質(zhì)量影響因素實(shí)例分析

2.1工程概況

太行山高速淶曲段塔子溝隧道K28+438-K29+233,是太行山高速公路淶源至曲陽段的一座中隧道,左線長812m,右線長795m,圍巖級(jí)別為Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖,其中Ⅴ-a襯砌段左線長266m,右線長260m,最大開挖斷面156.6m2,為大斷面隧道。二次襯砌澆筑采用模板臺(tái)車,開挖工法:洞身Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法開挖,洞身Ⅴ級(jí)圍巖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。Ⅳ級(jí)圍巖二次襯砌到掌子面的距離不大于90m,Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌到掌子面的距離不大于70m。

2.2噴射混凝土的最佳配比試驗(yàn)

塔子溝隧道噴射混凝土配比試驗(yàn)施工分為兩步。(1)進(jìn)行試驗(yàn)拌和,確定塌落度,按確定好的塌落度,通過回彈試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)決定最佳的水灰比W/C和最佳細(xì)骨料率s/a。通過噴射試驗(yàn)確定現(xiàn)場采用的最佳配比。經(jīng)過計(jì)算得到試驗(yàn)配合比,本工程經(jīng)過試拌調(diào)整及強(qiáng)度驗(yàn)證確定試驗(yàn)配合比為:水泥∶砂∶碎石∶速凝劑∶水=1:1.91∶1.91∶0.04∶0.42。(2)采用規(guī)定的施工方法及配比進(jìn)行試驗(yàn)噴射施工。根據(jù)混凝土的強(qiáng)度,得到適合的噴射混凝土施工方法及現(xiàn)場配比。試驗(yàn)證明,施工所使用的材料、試件制作、試驗(yàn)方法等均與施工一致,符合要求。表2是濕噴試驗(yàn)中每方混凝土的用水情況,通過幾次試噴確定單方混凝土用水量為200kg。砂率的調(diào)整主要依據(jù)混凝土的回彈量,回彈量大則說明砂率不合格,這時(shí)需要增加砂率來控制混回彈量。水泥用量調(diào)整通過噴板進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),最佳配合比為能滿足混凝土配置的水灰比前提下消耗最小的水泥量。通過試驗(yàn),塔子溝隧道噴射混凝土采用高強(qiáng)度混凝土,確定采用濕噴機(jī)械手噴射的混凝土配合比為:水泥∶砂∶碎石∶速凝劑∶水=1∶1.96∶1.81∶0.04∶0.45。

2.3濕噴混凝土質(zhì)量的影響因素

濕噴混凝土在作業(yè)時(shí),噴射距離、角度、噴射順序、噴頭移動(dòng)等均會(huì)對(duì)混凝土的質(zhì)量、回彈性質(zhì)產(chǎn)生影響。

2.3.1噴射順序噴射應(yīng)先從墻面開始而后噴射隧道拱部,從上至下、以S曲線移動(dòng)進(jìn)行。從隧道兩側(cè)邊墻底部開始噴射,噴射到拱頂中心線位置閉合,完成一次完整噴射。

2.3.2噴射角度噴射時(shí),噴頭應(yīng)保持與受噴面垂直。垂直于巖石噴射時(shí),連續(xù)的混凝土稀薄流對(duì)反彈物有二次嵌入作用,可以降低回彈率,增加一次噴射厚度。噴射交角過小將增加混凝土的回彈率,降低混凝土的密實(shí)度。

2.3.3噴射距離由于濕噴要求的風(fēng)壓較大,如果噴頭距受噴面太近,高壓風(fēng)會(huì)將剛附著在受噴面上的混凝土吹掉,使混凝土的回彈量增大。機(jī)械手濕噴作業(yè)時(shí),噴頭距巖面的距離宜為0.8~1.2m[7]。

2.3.4噴頭移動(dòng)噴射剛進(jìn)行時(shí),混凝土的回彈最高,當(dāng)混凝土的噴厚達(dá)到2~3cm時(shí),混凝土的回彈開始變小并趨于穩(wěn)定,當(dāng)混凝土被噴射到巖面達(dá)到一定厚度后,混凝土出現(xiàn)滑落和流淌,這時(shí)噴厚達(dá)到最佳狀態(tài),可停止噴射,待混凝土達(dá)到初凝后進(jìn)行復(fù)噴[8]。噴射混凝土?xí)r,首先伸展機(jī)械手大臂,調(diào)整噴頭至邊墻底部,調(diào)節(jié)機(jī)械手與隧道邊墻保持平行,再調(diào)節(jié)噴頭角度與距離等,完成后便可執(zhí)行噴射作業(yè),噴射過程中切勿再次調(diào)整噴頭的各項(xiàng)參數(shù),只調(diào)節(jié)機(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)伸縮來控制噴頭的自動(dòng)伸縮,完成一次噴射作業(yè)。然后操作大臂伸展進(jìn)行垂直與水平上的移動(dòng),保證機(jī)械手噴頭與巖面處于合理的角度與距離,如此循環(huán)可確保巖面的整體噴涂。

3結(jié)語

混凝土濕噴對(duì)隧道施工具實(shí)用價(jià)值和安全價(jià)值。塔子溝隧道初期支護(hù)采用混凝土濕噴技術(shù)和高性能混凝土,大幅提升了施工效率,作業(yè)環(huán)境得到極大改善,降低了混凝土回彈率,保證了噴射混凝土質(zhì)量,綜合效益突出,值得大力推廣。

參考文獻(xiàn):

[1]楊凱,鄧宗剛.濕噴機(jī)械手在秦嶺天華山隧道中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù),2015(7):33-36.

[2]王俊,琚元元,周洋.混凝土濕噴機(jī)械手在長大隧道中的應(yīng)用[J].建設(shè)科技,2015(15):181-182.

[3]鄭文.隧道濕噴機(jī)械手噴射混凝土質(zhì)量技術(shù)研究[J].工程技術(shù)(文摘版),2016(1):25.

[4]劉年.混凝土濕噴機(jī)械手技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用探索[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2018(5):394.

[5]張梅.蒙華鐵路確保隧道施工質(zhì)量安全關(guān)鍵措施[J].隧道建設(shè)(中英文),2017(12):1503-1507.

[6]吳夢(mèng)軍,吳慶良.山嶺公路隧道機(jī)械化施工現(xiàn)狀與展望[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020,39(3):14-21.

[7]熊成宇,張強(qiáng).濕噴機(jī)械手在公路隧道施工中的優(yōu)勢(shì)探討[J].施工技術(shù),2017(S1):1109-1111.

[8]田克昭.隧道作業(yè)噴射混凝土施工對(duì)CIFA混凝土濕噴機(jī)械手的應(yīng)用[J].工程技術(shù),2015(12):88.

作者:趙建祥 單位:中交路橋建設(shè)有限公司

相關(guān)熱門標(biāo)簽