水泥裹砂法喷射钢纤维混凝土支护工法

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1、水泥裹砂法喷射钢纤维混凝土支护工法水电十一局一分局1.前言在岩石开挖过程中，为防止开挖出的岩石面风化和保留岩体的稳定，需对开挖出的新鲜岩石面进行喷混凝土支护作业。喷混凝土施工按喷射方式可分为干喷法和湿喷法两种，其中以水泥裹砂潮喷法最为常用。70年代以来，喷射混凝土技术已从最初的临时性支护发展成为永久性支护型式，喷射钢纤维混凝土是将不连续的、短的钢纤维均匀地分散于喷射混凝土中，从而大大改善了喷射混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗裂性能、韧性、抗剪强度和耐冲击性能，可作为永久支护手段,本施工工法结合黄河小浪底工程进水口高边坡加固施工，就水泥裹砂喷钢纤维混凝土施工工法的基本原理、工法

2、特点、操作工艺、施工环节控制等主要内容作介绍，以其指导施工方案、施工作业指导书、安全质量控制等文件的编制。2.工法特点本工法切合实际，深入浅出，便于操作，实用性强。喷混凝土的基本要求必须满足支护结构和兼顾永久支护的设计断面要求；在采用爆破方法开挖硬岩时，原则上为最小喷射厚度。（2）钢纤维喷混凝土的特点在喷射混凝土混合料中掺加钢纤维，构成喷钢纤维混凝土，以此作为岩石永久支护的施工方法。其具有抗裂性好，韧性强；抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度高；抗冻融性强；抗磨蚀性、抗冲击性好；可一次性施工作为永久支护，简化了支护方式；但成本较高。3.适用范围本工法适用于岩石边坡和地下洞室岩石开挖

3、的临时和永久支护。（1）适用于裂隙较多的硬岩洞室支护；（2）适用于软岩洞室的支护；（3）与锚杆联合作用，可用于危石加固；（4）结合钢筋挂网，加固软弱带或塌陷处；（5）封闭开挖岩石面，防止岩面风化、漏水、避免大裂隙、断层、挤压破碎带的充填物流失；（6）钢纤维混凝土的成本较高，主要用于因净空断面受到限制而又必须减少喷混凝土厚度的隧洞支护或抗磨蚀性和抗冲击性要求较高的部位。（7）湿式喷射方法适用于近距离压送施工，若压送距离较远宜采用水泥裹砂喷射方法。4.工艺原理当砂的表面含有一定的水份时，砂粒被水泥颗粒包裹牢固地粘附在一起，这种状态称为“造壳作用”，采用此中原理进行施工的方法称为

4、“水泥裹砂法”（SEC法），即“潮喷法”或“半湿喷法”。在实际施工中，采用对细骨料进行预加水，使骨料的表面含水量为5%～6%，并按（砂+水泥）（搅拌1min）+（石+钢纤维）（搅拌2min）等措施来实现水泥裹砂法。5.施工工艺5．1水泥裹砂潮喷法施工方法（1）喷射前，测定砂子含水量，并由此决定第一次的加水量，第一次加水量由试验确定，应达到拌和料捏在手中成团，掉在地上散开。水泥裹砂法水灰比在0.16－0.18范围内；（2）投料顺序：砂-水泥-ω1拌和1min→.加小石-钢钎维→喷射时加入速凝剂→.在喷枪处二次加ω2。（3）混凝土拌和：采用人力翻斗车上料，JW－250型强制式拌

5、和机拌制，砼拌和3分30秒。（4）运输：采用机动翻斗车运料至喷射场地。水泥裹砂法喷射混凝土施工工艺流程图（见图1）强制搅拌机干式喷射机喷枪岩面减水剂、ω2ω2压缩空气空压机清理岩面养护泵速凝剂水泥ω1砂石子钢纤维埋设厚度标记图1水泥裹砂法喷射混凝土施工工艺流程图（注：ω1为一次加水量。ω2为二次加水量。）5．2.配合比选择根据技术规范要求，喷混凝土的拌和设计，一天龄期最小抗压强度为5MPa，28天时为20MPa，7天龄期的钢纤维混凝土的韧性指标，I5为3.5，I10为5.0，抗折强度为3MPa。施工时对配合比要进行室内和现场试验，现场试验可采用试验板或喷模法取样进行。一般配

6、合比可按以下经验数值确定：水泥和砂石之重量比宜为1：4～1：4.5；砂率为45％～55％；水灰比为0.4～0.5；速凝剂掺量为水泥用量的2％～4％。小浪底进水口高边坡喷钢纤维混凝土配合比见表1，施工前可以作为参考。表1喷射钢纤维混凝土配合比W/C砂率每m3混凝土中各种材料用量（kg）水泥水砂石8604钢纤维0.3965％370144.7115261618.51005．3喷射混凝土工艺要求配合比选择正确之后，正确地实施喷射技术是保证喷射混凝土质量的关键。施工时必须从以下几点进行控制：（1）喷射作业分区喷射作业，应分区段进行，长度一般不超过6m，喷射顺序应自下而上。（2）喷射面

7、的清理采用高压风水枪进行喷射岩面的清理，确保喷射岩面干净、湿润而无明水。（3）保证足够的工作风、水压工作风压必须适当，不宜过大或过小。工作风压过大，回弹量将增大；工作风压过小，喷射混凝土的密实性与强度将会降低。工作风压一般控制在0.2～0.4MPa，随着高度的上升，每升高5m，风压需增加0.1MPa。工作水压必须大于0.1MPa，并且保持相对稳定。喷射开始时，先送风，后送水，待风压、水压、水量稳定后，再送混合料，停止喷射的程序则完全相反，即先停止供料，再停水、停风。（4）喷射厚度控制为便于控制喷层厚度，在受喷面上采