摘  要：結合蘭新鐵路第二雙線紅山二號隧道圍巖情況及開挖后初期支護噴射混凝土施工概況，主要介紹隧道開挖后初期支護用C25合成纖維噴射混凝土性能要求、現場施工原材料的選定、基準配合比計算、試拌拌合物性能、現場試噴強度及回彈率驗證等過程為噴射混凝土配合比設計提供參考依據；最終確定可噴性好、早期強度發展快、回彈量小、粉塵濃度低符合環保要求、適合現場施工可噴性強的合成纖維噴射混凝土配合比設計?；趪娚浠炷潦┕すに嚨奶厥庑?，噴射混凝土配合比設計與普通混凝土配合比設計既有相似之處也有其特殊性，在遵守規范規定的前提下應特別重視現場試噴調整、強度驗證這一過程 ,這是噴射混凝土配合比設計的重點和難點。

關鍵詞：噴射混凝土；配合比設計；初期支護；回彈率；試噴

1  引言

噴射混凝土是利用壓縮空氣或其它動力，將按一定配比拌制的混凝土混合物沿管路輸送至噴頭處，以較高速度噴射于受噴面依賴噴射過程中水泥與骨料的連續撞擊、壓密而形成的一種混凝土。其集運輸、澆筑及振搗為一體，施工方便靈活、工序簡單，廣泛應用于鐵路隧道、水工隧道、礦山井巷、城市地鐵等地下工程及邊坡加固等防護工程。紅山二號隧道根據圍巖情況采用C25合成纖維噴射混凝土、施工工藝為濕噴法。

噴射混凝土配合比設計包括普通混凝土配合比設
 

計和噴射混凝土現場噴射回彈率和實體強度驗證；前一部分是依據噴射混凝土和工程施工的技術要求按照普通混凝土配合比設計的思路提出基準配合比，后一部分是在基準配合比的基礎上在現場試噴、性能驗證最終確定適合現場施工、可操作性強的理論配合比方案，兩個步驟相輔相成、缺一不可。根據規范要求噴射混凝土砂率宜為45%~60%；膠凝材料用量不宜小于400kg／m³ ；1d強度不低于10MPa、噴射混凝土標準養護試件強度評定齡期為28d?；谏鲜鲆?，配合比設計過程中混凝土1d強度的驗證采用后裝拔出法；7d、28d標準養護試件強度驗證采用噴射大板試塊切割成100mm立方體試件；試噴強度驗證采用鉆芯取樣加工成圓柱體試件。

2  原材料的選定

根據現場濕噴法施工工藝技術要求，嚴格按照噴射混凝土技術指標選用適宜的原材料。

2.1  水泥

通過對工程附近的水泥廠家生產水泥的質量穩定性、產量供應及價格進行綜合評價確定質量穩定、供應充足、價格合理的祁連山水泥有限公司產祁連山牌P·O42.5水泥，其各項技術指標滿足鐵建設[2009]152號文中所要求的水泥技術指標。

2.2 細骨料

選用質地堅硬耐久、細度模數大于2.5的中粗砂，砂中小于0.075mm顆粒含量不大于20%的大通永泰河砂。

2.3 粗骨料

根據噴射機輸送管道的最小直徑采用連續級配5~10mm碎石，其堿活性低、含泥量及泥塊含量均能滿足鐵建設[2009]152號文中技術指標。

2.4 減水劑

選用陜西省建筑高新技術開發公司產LGS-XC聚羧酸高性能減水劑，摻量1.0%。其對混凝土強度及其與圍巖的粘結力基本無影響；對混凝土和鋼材無腐蝕作用；對混凝土的凝結時間影響不大；吸濕性差、易于保存、不污染環境對人體無害。

2.5  速凝劑

選用陜西省建筑高新技術開發公司產LGN-8A液體速凝劑。經相容性試驗和水泥凈漿凝結效果試驗，其摻量控制在水泥用量的4%

2.6  合成纖維

選用西安萬利達工程材料有限公司產的聚丙烯合成纖維，設計要求摻量為0.9kg／m³；抗拉強度＞750MPa、斷裂延長率＜15%、直徑分布在16~20μm之間、絲長7~18mm，其性能指標能夠滿足工程設計技術要求。摻入合成纖維對噴射混凝土粘滯性及回彈率起到良好作用。

2.7  水

樂都縣飲用水。

3  配合比設計

3.1  噴射混凝土配制強度的確定

混凝土配制強度必須超過設計強度標準值并滿足強度保證率的要求 ,我國現行行業標準JGJ55-2000 普通混凝土配合比設計規程中規定了普通混凝土強度保證率為 95%,即:

1)   f cu , o ≥f cu , k +1.645σ。

式中: f cu,o—混凝土的配制強度 ,MPa;

f cu, k—混凝土設計強度標準值 ,MPa;

σ—混凝土強度標準差 ,經驗選定為 6MPa。

所以,C25噴射混凝土配制強度等級

f cu , o =25+1.645×6=34.9 MPa

3.2  用水量及水膠比的確定

根據噴射混凝土性能及普通混凝土配合比設計規程要求選定單位用水量為165kg；水膠比選定0.36、0.38、0.40三個水膠比

3.3  混凝土砂率的確定

噴射混凝土是依賴噴射過程中水泥與骨料的連續撞擊、 壓密而形成的一種混凝土,為了能夠最大限度地吸收二次噴射時的沖擊能量,所以砂率應較普通混凝土的高,它對噴射混凝土的稠度和粘滯性影響很大。洞挖工程的錨噴支護,側墻和拱頂部位應采用較大的砂率,根據現場粗細集料級配情況及普通混凝土配合比設計規程 ,初步擬選 46%,48%,50%三種砂率。

3.4  噴射混凝土配合比設計區別于普通混凝土配合比設計的最大特點在于其配合比設計要經過現場試噴確定，噴射混凝土試噴、調整應滿足以下要求:

3.4.1  強度要求。滿足工程設計噴射混凝土強度及1d強度不低于10MPa的要求。

3.4.2  可噴性要求。使現場噴射混凝土有好的附著性、較好的密實性、回彈量少、不發生管道堵塞。

3.4.3  環保要求。使現場噴射混凝土施工作業面粉塵少、粉塵濃度降低。

3.5  配合比設計方案

初步擬定噴射混凝土的容重為2350 kg／m³

3.5.1  方案一  水膠比選定0.36；砂率選定46%、48%、50%。其理論配合比見表1。

表1  理論配合比

試拌及現場試噴結果：三種砂率下混凝土拌合物流動性和粘聚性良好；其坍落度值分別為140mm、145mm、135mm（未摻入速凝劑之前）；混凝土力學性能指標見表2;現場試噴回彈率分別為13%、14%、17%；粉塵濃度滿足環保要求。

表2  混凝土力學性能指標

3.5.2  方案二  水膠比選定0.38；砂率選定46%、48%、50%。其理論配合比見表3

表3  理論配合比

試拌及現場試噴結果：三種砂率下混凝土拌合物流動性和粘聚性良好；其坍落度值分別為135mm、140mm、140mm（未摻入速凝劑之前）；混凝土力學性能指標見表4;現場試噴回彈率分別為13%、15%、16%；粉塵濃度滿足環保要求。

表4  混凝土力學性能指標

3.5.3  方案三  水膠比選定0.40；砂率選定46%、48%、50%。其理論配合比見表5

表5  理論配合比

試拌結果：三種砂率拌合物流動性和粘聚性良好；其坍落度值分別為145mm、135mm、140mm；混凝土力學性能指標見表6;現場試噴回彈率分別為12%、15%、17%；粉塵濃度滿足要求。

                                          表6  混凝土力學性能指標       

4  結語

綜上比較三種噴射混凝土配合比設計方案，方案三噴射混凝土1d強度不滿足要求、28d標養強度不能滿足配制強度要求；方案一與方案二相比拌合物性能及混凝土強度均能滿足要求，從經濟性考慮方案二水泥用量??；方案二中砂率為46%的配合比在試噴中既能滿足噴射要求回彈率又低，綜合考慮此配合比為最佳噴射混凝土理論配合比。按照上述確定的理論配合比，在紅山二號隧道DK147+660∽DK147+710段拱墻部位施工的噴射混凝土強度和回彈率均與配合比設計過程中的強度和回彈率比較吻合。

參考文獻

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[2] TZ204-2008，鐵路隧道工程施工技術指南

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[4] TB10108-2002，鐵路隧道噴錨構筑法技術規范

[5] GB50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范

[6] 鐵建設[2009]152號，關于印發《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》混凝土分項工程原材料標準局部修訂條文的通知

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