喷射混凝土支护课件

喷射混凝土支护技术喷射混凝土支护技术一工艺流程二支护作用原理u封闭围岩，防止风化。u改善围岩的应力状态：恢复三向应力状态。u填凹补平消除应力集中。u密切岩体、柔性支护结构作用：共同变形，围岩应力释放，抑制更大变形。u射入缝隙，增强黏结岩块间的连接咬合作用得以维持。u防护锚杆间危石掉落。1加固与防止风化加固与防止风化 喷射混凝土以较高的速度射入张开的节理裂隙，产生如同石墙灰缝一样的粘结作用，从而提高了岩体粘结力和内摩擦角，提高了围岩的强度。同时喷射混凝土层封闭了围岩，能够防止因水和风化作用造成围岩的破坏与剥落。喷射混凝土的补强作用 2改善围岩应力状态改善围岩应力状态 一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的集中应力所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高了围岩的强度。u喷前围岩强度曲线u喷前围岩应力圆 3柔性支护作用柔性支护作用 喷射混凝土具有一定的柔性，可以和围岩共同变形产生一定量的径向位移，使围岩的自支承能力得以充分发挥，喷层本身的受力状态得到改善，另一方面，混凝土喷层在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生支护反力，抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动破碎。4组合拱作用组合拱作用 开巷后及时喷射一层混凝土，抵抗围岩的局部破坏，防止个别危岩活石的滑移或坠落，加强岩块间的联锁咬合作用。这样，不仅能保持围岩自身的稳定，并且与喷层构成共同承载的整体结构组合拱。三喷射混凝土厚度与强度三喷射混凝土厚度与强度 由于地质条件十分复杂，计算喷厚的方法，只能供参考或作验算用。现场仍多是根据工程类比按经验数据选取喷厚。当岩体变形小，稳定性较好时，如果选用拱形断面，一般只需喷射混凝土，不必打锚杆，喷厚为50150。单独使用超过150mm，支护能力不会提高，应选用锚喷支护，锚杆为主，喷浆局部支护防止风化。锚喷支护时一次喷厚可达50120mm；多次喷射可达到250mm；防止风化厚度一般不少80-100mm。技术规范：4.3.1 喷射混凝土的设计强度等级不应低于C15；对于立井及重要隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa。钢纤维喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20，其抗拉强度不应低于2MPa，抗弯强度不应低于6MPa。技术规范条文说明：4.3.3 喷射混凝土的收缩较大，若其厚度小于50mm时，喷层中粗骨料的含量甚少，更容易引起收缩开裂。同时，喷层过薄也不足以抵抗岩块的移动，常出现局部开裂或剥落。近几年来，有关部门对喷射混凝土支护使用情况调查结果表明，喷射混凝土支护层产生局部开裂剥落者，其厚度多在50mm以下。因此，本条规定喷射混凝土支护的最小厚度不应小于50mm。根据锚喷支护原理，要求喷层具有一定的柔性。因此，规定喷射混凝土厚度一般不应超过200mm，特别在软弱围岩中作初期支护，喷层过厚，会产生过大的形变压力，易导致喷层出现破坏，这是不经济的。当喷层不能满足支护抗力要求时，可用锚杆或配筋加强。四施工（1）喷射机具u 混凝土喷射机：干式、湿式u 配套机械：混凝土搅拌机，喷射机械手p 转子型喷射机为干式混凝土喷射机，由主机，传动机构、风路系统、电气系统，机架等组成p转子型湿式喷机保留了转子型与转子型的优点，并进行了改造。装入喷射机的是潮湿的混合料，在喷头处再加入适量水后喷向岩面。p50年代开始研制WG25型双罐干式喷混凝土机，于60年代定型生产并大量应用，成为我国锚喷支护第一代喷混凝土机械。与此同时，也出现了ZHP2型转子式喷射机、LHP701型水平螺旋喷射机、SPD320型风动单罐喷射机等不同类型的设备，但是除转子式喷射机外，其他都因工作的可靠性、使用寿命和粉尘较大等问题而被淘汰。但双罐式喷射机也因上料高和体积较大、笨重，采用钟型阀改变风压上料而使粉尘较大等缺点而急待改进或换型。转子型湿式喷射机 p潮喷和干喷通用CP-5中型喷射机 混凝土喷射机配套设备混凝土喷射机配套设备p 型混凝土螺旋搅拌机p HPLG-5型转子型喷射机供料装置，它可与国内各种型号的转子式混凝土喷射机配套使用，作为配比、搅拌和向喷射机供料之用。p简易的杠杆式机械手 p国产的MK型机械手 五、喷射材料和配合比五、喷射材料和配合比p 水泥硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥p 细骨料中砂或粗砂，细度模数大于2.5p 粗骨料粒径小于15mmp 速凝剂初凝小于5min，终凝小于10min，水泥重量的2.54p 配合比水灰比0.40.45表5-19 喷射混凝土用石子的合理级配 六、工艺参数1）喷射机的工作风压 工作风压指正常喷射作业时，喷射机工作室里的风压。据实验，干式喷射时喷嘴出口处的风压应控制在0.1MPa，湿喷时应控制在0.150.18MPa。对于罐式和转子式干式喷射机水平输料在200m内时，其工作风压可按下式估算：工作风压（MPa）=0.1+0.001输料管长度 m 当喷射距离发生变化时，可参考下述数值：水平输料每增加100m，工作风压应提高0.080.1 MPa；垂直向上每增加10m，工作风压应提高0.020.03 MPa。2）水压 水压应比风压高0.1MPa左右，以保证喷头处的水环能充分湿润高速流过的拌合料。3）水灰比 喷射泥凝土的最佳水灰比为0.40.45。4）喷头与受喷面的距离及倾角 合适的距离应使回弹率低而混凝土强度高，一般控制在0.81.2m。喷头方向除了喷墙下部可下俯l015外，应尽量与受喷面正交。5）一次喷射厚度 若一次喷射厚度过大，由于重力作用，会使混凝土颗粒之间的凝着力减弱，混凝土将发生坠落；若喷层厚度过小，石子无法嵌入灰浆层，使回弹增大。经验表明一次喷厚，墙50100，拱3060为宜。6）分层喷射的间歇时间 一般喷射顺序为分段从下向上喷射，一次喷射厚度逐渐减小。需要进行复喷时，其间隔时间与水泥品种、工作温度、速凝剂掺量等因素有关。7）混合料的存放时间 由于砂、石含有一定水分，与水泥混合后，存放时间也应该缩短。不掺速凝剂，存放时间不应超过2h；掺速凝剂，存放时间不应超过20min。七、施工准备工作 喷射混凝土前，应按设计要求检查巷道规格，用压风、水冲洗岩面并清除险石，认真检查喷射机具和风、水、电、管线以及准备好照明和防尘设施等。八、喷射作业 1）严格按操作规程正确使用混凝土喷射机，尤其要注意调整好风压、水压，以减少回弹量和粉尘浓度。另外，混合料应随拌随用，其存放时间，掺速凝剂时不应超过20min，不掺速凝剂时不应超过2h。2）喷头操作，要先给水后送料，及时调整水灰比，喷射顺序应先墙后拱，自下而上呈螺旋状轨迹移动，旋转直径以200mm左右为宜。3）为了保证喷射质量、提高工效，应合理划分喷射区段。一般以6m长为一基本段，基本段再分为2m长的三小段。喷墙时，每喷完1.5m高便依次向相邻小段前进。图5-33为拱形巷道合理划分喷射区段的一个实例。对于凹凸严重的岩面，应先凹后凸、自下而上地正确选择喷射次序。九、喷射混凝土支护存在的问题 回弹 在施工中应合理确定工艺参数，使回弹率控制在：边墙不超过15，拱部不超过25。粉尘 1）加强水泥与水的混合 2）加强通风 3）注意操作人员的个体防护 4）采用湿喷机 围岩渗漏水的处理 岩帮仅有少量渗水、淌水，可用压风清扫，边吹边喷；遇有小裂隙水，可用快凝水泥注浆封堵，然后再喷；若有涌水或大面积漏水，必须将水导出，如图5-35所示。首先找到水源点，在该处凿一个深约10左右的喇叭口，冲洗干净后，用速凝水泥浆将导水管理入，再向管子周围喷混凝土，待混凝土达到一定强度后，再向导管内注入水泥浆，将孔封闭。u在西班在西班牙某隧道牙某隧道现场采用现场采用的的Sika-Sika-Pm500Pm500型移动式型移动式喷射混凝喷射混凝土机土机十、喷射混凝土工程质量检测技术与方法十、喷射混凝土工程质量检测技术与方法p强度：常采用现场检测方法，包括预留试样（喷大板法或喷模法）、强度：常采用现场检测方法，包括预留试样（喷大板法或喷模法）、现场取样（凿或钻取式样，点荷载试验方法）以及拔出试验法等。现场取样（凿或钻取式样，点荷载试验方法）以及拔出试验法等。p 厚度：有针探法、打孔尺量或取芯法检测。厚度：有针探法、打孔尺量或取芯法检测。p 工程规格尺寸：包括挂线尺量法、激光测距法、超声波测距法等工程规格尺寸：包括挂线尺量法、激光测距法、超声波测距法等.p 观观感感质质量量：观观感感质质量量检检测测包包括括喷喷射射混混凝凝土土有有无无漏漏喷喷、离离鼓鼓现现象象；有有无无仍仍在在扩扩展展或或危危及及使使用用安安全全的的裂裂缝缝；漏漏水水量量；钢钢筋筋网网有有无无外外露露；喷喷射射混凝土表面平整密实。混凝土表面平整密实。p 工程基础深度检测：工程基础深度检测：锚杆喷射混凝土支护技术规范锚杆喷射混凝土支护技术规范规定，喷射规定，喷射混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于100mm100mm。