隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼及制备和使用方法
技术领域
1.本发明属于隧道施工技术领域中的一种喷射砼制备和使用方法，具体来讲是隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼及制备和使用方法。
背景技术：
2.按新奥法原理施工的隧道，开挖后需要对围岩表面实施喷射砼防护。喷射砼主要有潮喷工艺和湿喷工艺等两种工法，与潮喷工艺相比较，湿喷工艺具有混凝土喷射时回弹量低，可节约成本和降低工程消耗；施工粉尘量少，可改善施工环境和维护人员职业健康；喷射压力大，形成的砼更密实，能有效提升工程质量等诸多优势，目前已成为取代潮喷工艺的主要工法。
3.交通运输部、应急管理部于2020年发布的《公路水运工程淘汰危及生产安全施工工艺、设备和材料目录》中明确规定，非富水围岩地质条件下不得使用潮喷工艺，并要求用湿喷工艺等替代。换言之，部委文件并未强制要求在富水围岩地质条件下使用湿喷工艺，主要是因为富水围岩壁面湿润多水，部分地段甚至有股状水喷出，采用湿喷工艺时混凝土与围岩之间不易粘附，容易出现喷射砼掉块、不密实，甚至出现空洞等质量安全问题。鉴于前述情况，研究一种用于富水围岩地质条件下的湿喷砼施工技术，实现湿喷工艺在富水和非富水围岩地质条件下的全面应用，提高质量和促进安全环保显得尤为重要。。
技术实现要素：
4.因此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼及制备和使用方法，适用于隧道富水围岩的湿喷砼支护。
5.本发明是这样实现的，构造一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼，其特征在于，喷射砼包括以下质量份数的组分：胶凝材料总量450-460份，砂石材料总量1660-1670份，水140-147份，聚羧酸减水剂4.5-4.6份，增稠剂0.5份，防腐剂4份，速凝剂22.5-36.8份，聚丙烯纤维4.5-4.6份。
6.根据本发明所述一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼，其特征在于，所述胶凝材料包括以下质量份数的组分：sf90硅灰20份，p.o42.5水泥和ⅱ级粉煤灰总量430-440份；其中，水泥用量不小于370份。
7.根据本发明所述一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼，其特征在于，所述砂石材料包括粒径为0～4.75mm的砂和粒径为5～10mm的碎石；其中，砂占砂石材料总量的40%-42%。
8.根据本发明所述一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼，其特征在于，所述聚丙烯纤维采用当量直径20-50μm、长30mm-40mm的聚丙烯单丝纤维；所述聚羧酸减水剂的减水率不低于25%；所述增稠剂采用l-210型；所述防腐剂选用kd-9型。
9.一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼的制备方法，其特征在于，按照湿喷砼工艺生产，并按以下投料顺序和搅拌方式进行制备；（1）依次投入机制砂和胶凝材料干拌，搅拌时间15-20s；
（2）掺入水和聚羧酸减水剂、增稠剂、防腐剂湿拌，搅拌时间25-30s；（3）向搅拌缸内分散投放聚丙烯纤维，搅拌时间30-40s；（4）投入碎石，搅拌时间30s。
10.一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼的使用方法，其特征在于，围岩出现股状水时，对直径不大于30mm的股状水采用湿喷机械手直接喷护喷射砼；对直径大于30mm的股状水在埋设导管引流后，再用湿喷机械手喷护喷射砼。
11.本发明在此提供一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼及制备和使用方法，适用于隧道富水围岩的湿喷砼支护，具有如下特点：（1）掺加硅灰能增大砼内部的粘聚力，减小离析和泌水，且具有提高砼强度的作用。提高粉煤灰掺量能改善砼工作性能，并消减因掺加硅灰而增加的工程成本。
12.（2）聚丙烯纤维分散于砼内部形成支撑体系，对水泥浆具有留滞作用，能有效地阻止混凝土的离析和提高混凝土的水稳定性。
13.（3）采用先拌制砂浆再掺合聚丙烯纤维的投料搅拌顺序，有助于发挥聚丙烯纤维的水分散特性，使纤维在砂浆中得到相对均匀地分布。搅拌过程中，最后加入的碎石可带动聚丙烯纤维在砼中再次均布，提高了纤维混凝土的匀质性。
14.（4）按本发明拌制的湿喷砼用于富水围岩时，能提高砼与围岩之间的粘附力以及砼强度、密实度，有效防止喷射砼空洞和掉块现象，并能减少喷射砼的回弹量。
15.本发明具有如下优点：（1）按本发明制备的湿喷砼具有良好的匀质性、粘附性和水稳定性，提高了砼的强度和密实度。
16.（2）用于富水围岩时，能有效防止喷射砼出现空洞和掉块，从而提高施工质量，促进工程安全；能降低砼的喷射回弹量，实现节能降耗和促进工程环保。
17.（3）与普通湿喷砼工法相比，采用本发明改良的湿喷砼工法时，成本节约率达到了32.6%，工时节约率达到了30.2%，能大幅节约施工成本和提升工程质效。
具体实施方式
18.下面将对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明通过改进在此提供一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼及制备和使用方法，适用于隧道富水围岩的湿喷砼支护；可以按照如下方式予以实施；实施时；一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼，喷射砼包括以下质量份数的组分：胶凝材料总量450-460份，砂石材料总量1660-1670份，水140-147份，聚羧酸减水剂4.5-4.6份，增稠剂0.5份，防腐剂4份，速凝剂22.5-36.8份，聚丙烯纤维4.5-4.6份。
20.实施时；所述胶凝材料包括以下质量份数的组分：sf90硅灰20份，p.o42.5水泥和ⅱ级粉煤灰总量430-440份；其中，水泥用量不小于370份。
21.实施时；所述砂石材料包括粒径为0～4.75mm的砂和粒径为5～10mm的碎石；其中，砂占砂石材料总量的40%-42%。
22.实施时；所述聚丙烯纤维采用当量直径20-50μm、长30mm-40mm的聚丙烯单丝纤维；所述聚羧酸减水剂的减水率不低于25%；所述增稠剂采用l-210型；所述防腐剂选用kd-9型。
23.一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼的制备方法，按照湿喷砼工艺生产，并按以下投料顺序和搅拌方式进行制备。
24.（1）依次投入机制砂和胶凝材料干拌，搅拌时间15-20s；（2）掺入水和聚羧酸减水剂、增稠剂、防腐剂湿拌，搅拌时间25-30s；（3）向搅拌缸内分散投放聚丙烯纤维，搅拌时间30-40s；（4）投入碎石，搅拌时间30s。
25.一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼的使用方法，围岩出现股状水时，对直径不大于30mm的股状水采用湿喷机械手直接喷护喷射砼；对直径大于30mm的股状水在埋设导管引流后，再用湿喷机械手喷护喷射砼。
26.本发明提供一种隧道富水围岩c25防腐蚀喷射砼的制备及用法，适用于隧道富水围岩的湿喷砼支护。
27.按照如下方式实施：a，配合比设计：根据设计砼强度等级和其它物理力学性能要求，结合富水围岩地质条件下的作业环境需要设计湿喷砼配合比。
28.b，富水围岩检查与处置：隧道开挖后，先对围岩表面进行清理，并及时检查围岩渗水情况，其中，对雨淋状水和直径不大于30mm的股状水不作预处置；对直径大于30mm的股状水埋设引水导管，将水接引离开围岩面和喷射砼结构层，导管的出水口应不易被喷射砼封堵。
29.c，湿喷砼制备：采用砼搅拌站按照湿喷砼工艺生产，先称量砂石含水量计算施工配合比，并按以下投料顺序和搅拌方式进行制备。
30.（1）依次投入机制砂和胶凝材料干拌，搅拌时间15-20s；（2）掺入水和聚羧酸减水剂、增稠剂、防腐剂湿拌，搅拌时间25-30s；（3）向搅拌缸内分散投放聚丙烯纤维，搅拌时间30-40s；（4）投入碎石，搅拌时间30s。
31.d，混凝土运输：采用砼搅拌运输车运送喷射砼，期间保证砼连续供应。
32.e，湿喷作业：采用湿喷机械手进行喷射砼作业，在隧道开挖并进行围岩检查与处置后，将湿喷机械手和砼搅拌运输车移至喷射砼工作面就位，并按初喷砼、安装钢支护结构、复喷砼的顺序实施喷射砼。
33.（1）初喷砼，喷射2cm～5cm厚的砼封闭围岩壁面，方法如下：1）打开速凝剂辅助风
→
缓慢打开主风阀
→
启动速凝剂计量泵、主电机、振动器
→
向料斗加混凝土
→
实施喷射砼。湿喷机的工作压力在0.2mpa～0.7mpa之间进行选择，并根据现场喷射位置及试喷效果适时调整，以达到最佳喷射效果。
34.2）喷射顺序按先墙后拱、分段、分层、分区进行，拱部采用对称喷射砼方式。
35.3）对股状水和渗水严重的部位加强砼喷射堵水，并避免喷射砼冲击损坏预埋导管。
36.4）岩面有较大凹洼时用初喷砼补平。
37.（2）钢支护结构，完成初喷砼后及时施作钢筋网、钢拱架和锚杆等钢支护结构，并
尽快实施复喷砼。
38.（3）复喷砼，施工方法与前述初喷砼中的1）-2）条相同，此外，宜采用分层作业以减少湿喷砼掉块，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行。喷射砼时先着重对仍有流水和渗水的部位进行喷护堵水，而后再对喷射面进行喷射找平。
39.本发明对应的效益分析；（一）经济效益：以仁沐新高速公路lj15合同段五指山特长隧道富水围岩段实施普通湿喷砼工艺和本发明改良的湿喷砼工艺为例，并按隧道上台阶施工10个循环进行经济对比分析。
40.（1）材料成本分析结果见下表。
41.隧道富水围岩段应用方案材料成本分析表由上表分析可知，采用本发明改良的湿喷砼工法时，较之普通湿喷砼工艺所用材料的单价上涨了13.9%，系增加的硅灰、混凝土增稠剂、聚丙烯纤维等材料成本所致，但改良的湿喷砼材料用量仅为后者的61.3%。当按隧道上台阶施工40m进尺计算时，普通湿喷砼材料总成本为356458.4元，改良的湿喷砼材料总成本仅为240147.7元，成本节约率达到32.6%。
42.（2）施工工效分析结果见下表。
43.隧道富水围岩段应用方案工效分析表由上表分析可知，采用普通湿喷砼工法时，施工40m隧道上台阶喷射砼支护需要91.6小时，而采用改良的湿喷砼仅需要63.96小时，工时节约率达到30.2%，工时的节约系由改良砼与围岩的易粘附性以及湿喷砼耗用量减少所引起。在降低湿喷砼材料成本的同时，节约工时可加快工期、降低人员设备成本和项目管理成本，从而进一步实现节能降耗和提升工程质效。
44.（二）社会效益：本发明所改良的湿喷砼工法能有效防止隧道富水围岩喷射砼出现空洞和掉块，从而提高施工质量，促进工程安全；能降低砼的喷射回弹量，实现节能降耗和促进工程环保。改良的湿喷砼工法解决了富水围岩地质条件下的湿喷砼施工难题，实现湿喷工艺在富水和非富水围岩地质条件下的全面应用，具有显著的社会效益。
45.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。