鐵路隧道工程噴射混凝土設計方法探討
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摘要：在鐵路隧道施工過程中，材料質量直接影響隧道施工質量，為了提高隧道的支護性能，提高穩(wěn)定性與安全性，在施工過程中一般采用噴射混凝土材料。本文對噴射混凝土材料的原材料以及原料的配合比進行分析，旨在提高噴射混凝土的性能，提高隧道工程的穩(wěn)定性與牢固性。
噴射混凝土是利用壓縮空氣或其它動力，將各種原材料按照一定的比例配置而成的混凝土混合物沿管路輸送至噴頭處，再以較高速度噴射于受噴面，借助水泥、骨料等各種原材料之間的連續(xù)撞擊以及壓實過程而形成的一種混凝土材料。在傳統(tǒng)的混凝土工程施工過程中，材料的配置、運輸、澆筑振搗等是分開的，每個步驟之間的銜接都十分關鍵，對混凝土材料的質量有很大影響，而噴射混凝土將混凝土的制備運輸和應用過程都融合為一體，使得整個混凝土制備過程更加便捷，提高了混凝土制備效率，減少各個環(huán)節(jié)之間的銜接不當問題，提高了混凝土凝結質量。在對到工程施工過程中，由于噴射混凝土施工簡便，其應用十分廣泛。
1噴射混凝土配制
對噴射混凝土的配合比進行設計包括兩個部分，一個是常規(guī)配合比設計，一個是噴射混凝土現(xiàn)場試噴之后對比例進行調整，前一個環(huán)節(jié)主要是根據工程項目的施工要求對噴射混凝土進行配置，按照常規(guī)的配置方法對各種原材料進行準備，后一個環(huán)節(jié)則是以基準配比為基礎，在現(xiàn)場試噴調整、驗證之后再確定理論配合比，從而使得噴射混凝土的配制過程更加科學，配比更加合理，提高噴射混凝土的穩(wěn)定性與牢固性。噴射混凝土是施工十分簡便，在鐵路隧道、水工隧道、礦山井巷、城市地鐵等地下工程以及邊坡加固防護工程中的應用十分廣泛。例如某鐵路隧道工程施工過程中，根據隧道的實際情況采用C25合成纖維噴射混凝土進行施工，施工工藝為濕噴射，其中混凝土配合比設計就包括兩個部分，一個是普通的常規(guī)設計，一個是在現(xiàn)場根據實際情況對配合比進行調整之后的重新設計，提高了噴射混凝土的強度，可操作性更強。在本工程中，根據工程項目實際情況確定噴射混凝土的砂率宜控制在45%-60%之間，膠凝材料用量不宜小于400kg/m，一天的強度不能低于10MPa，噴射混凝土的養(yǎng)護時間為28天。
2噴射混凝土的配合比設計
2.1原材料的選擇
在噴射混凝土配制過程中常用的材料有水泥、河沙、骨料、減水劑等，要根據工程項目的實際情況選擇合適的配制比例，提高噴射混凝土的性能。第一，水泥。水泥是噴射混凝土配制過程中的關鍵材料，當前市場上的水泥品種較多，差別不大，在選擇水泥產品的時候要根據實際情況進行選擇，對水泥標號進行確定。第二，骨料。骨料包括細骨料和粗骨料兩種，細骨料一般選用質地堅硬耐久、細度模數(shù)大于2.5的中粗砂，其中砂中的小顆粒，即直徑小于0.075mm的顆粒比例要控制在20%以內。選擇粗骨料的時候要根據噴射機輸送管道的最小直徑來確定，例如本文中所選的實例工程中，根據噴射機輸送管道的情況，采用連續(xù)級配5-10mm碎石，這種碎石的堿活性低、含泥量及泥塊含量都滿足鐵路隧道建設要求。第三，減水劑。減水劑在噴射混凝土配制過程中也具有十分重要的意義，選擇減水劑的時候要選擇對混凝土強度及其與圍巖的粘結力沒有影響的產品，而且不能選擇對鋼材和混凝土有腐蝕作用的產品。第四，速凝劑。速凝劑是加速噴射混凝土凝結的材料，一般將速凝劑的用量控制在水泥含量的4%左右即可。第五，合成纖維。合成纖維對噴射混凝土的粘滯性有一定幫助，可以起到很好的回彈效果，在噴射混凝土施工過程中常用的合成纖維是聚丙烯合成纖維，通常使用量為0.9kg/m，絲長為718mm。
2.2噴射混凝土的配制
第一，對噴射混凝土的配制強度進行確定。在配制噴射混凝土的時候首先要確定混凝土的強度，在此基礎上才能確定各種材料的比例。當前我國工程項目施工過程中要求的普通混凝土配合比強度一般為95%，C25噴射混凝土配制強度等級大約為35MPa。第二，對用水量及水膠比進行確定。在噴射混凝土配制過程中，水分的多少會直接影響混凝土的穩(wěn)定性，通常情況下，噴射混凝土配制過程中要求的用水量為165kg，水膠比選定0.36、0.38、0.40均可。第三，對混凝土砂率進行確定。噴射混凝土的配制是依據噴射過程，使得水泥與骨料之間產生連續(xù)撞擊，從而壓實而成的混凝土制備技術，為了能夠最大限度地吸收二次噴射時的沖擊能量，在噴射混凝土配制的時候相對于普通混凝土而言，砂率要高一些。砂率對于噴射混凝土的粘稠度以及粘滯性有很大影響。對于隧道工程而言，錨噴支護、側墻和拱頂部位一般選擇較大的砂率值。在實際施工過程中要根據工程項目的實際情況對砂率值進行計算，通常將砂率值控制在45%-50%之間。第四，噴射混凝土配合比設計原則。在配制噴射混凝土的時候必須要滿足一定的基本原則，例如強度要滿足工程項目要求，通常噴射混凝土一天的強度不能低于10MPa，同時要確保噴射混凝土的附著性、密實性等良好，回彈少，不會發(fā)生管道堵塞。
3結語
綜上所述，噴射混凝土相對于普通混凝土施工而言，是一種高效混凝土施工技術，施工簡便，混凝土強度高，凝結性好。噴射混凝土施工過程中要對原材料進行科學合理地選擇，確保原材料質量滿足要求，同時要對配制比例進行確定，按照設計好的配制比例進行配制，并且要根據現(xiàn)場實際情況進行調整，最終確定噴射混凝土的配合比，提高混凝土質量。
參考文獻：
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作者:徐龍軍 單位:中鐵四局集團第一工程有限公司
