涵洞喷射混凝土衬砌施工工艺及质量控制

□秦明生（驻马店市水利工程质量监督站）

1.工程概况

宋家场水库是长江流域汉水水系唐河支流泌阳河上游的重要控制工程，水库控制流域面积186km2，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养殖、发电、旅游等综合利用的大（2）型水库。水库主要建筑物有主坝、副坝、溢洪道、左岸输水涵管、左岸输水隧洞及电站除险加固等。工程分二期进行。一期主要有主坝及左岸输水涵管工程。

左岸输水涵管位于河槽左岸，主坝下埋管与大坝（桩号0+182）轴线垂交。工程有进口、洞身、出口，出口南北灌渠渠道及尾水渠组成。原洞身为110＃钢筋混凝土压力管道，内径为2.0m，全长58m，铺设于三绞拱廊道和坐垫上。廊道宽3.56m，底板为400mm 厚混凝土反拱底板，两侧为700mm 厚的浆砌有侧墙，拱顶为300mm 厚混凝土拱顶。本次将钢筋混凝土管道拆除，更换为内径2.2m 的钢管，仍铺设于原坐垫上。将廊道加固处理，顶部挂钢筋网，喷C25 混凝土0.1m 厚。

2.喷射混凝土的施工要求

2.1 施工准备

喷射混凝土施工需要分区分程进行，一般是先墙后拱，自下而上进行，这种方式可以防止溅落的灰浆附于未喷到岩面上，保证混凝土与光面的粘结喷射区的面积划分应根据速凝剂效果而定。通常分段长度不超过6m，喷射高度以1.5m 为宜，喷射施工前应做好以下准备工作：

一是搭设喷射作业台。二是检查控面是否欠挖，以保证设计的断面面积的喷混凝土支护的最小厚度。三是检查预埋件的位置和数量是否符合设计要求。四是在喷射前有高压水冲洗岩面裂缝中的尘污浮石并撬除松动石块。五是埋设控制喷射混凝土厚度的标志物件，并进行钢筋安装。

2.2 喷枪操作

喷枪操作必须使喷嘴呈螺旋形划圈，圈的直径20～30cm并使料呈螺旋状横向移动。通常采用“一距三度”的操作方法，即控制喷射距离、喷射角度、喷射浓度和一次喷射厚度等四个环节，如图1和图2。

图1 喷射区划分示意图

图2 料流轨迹与喷射角度示意图

喷射距离一般为0.8～1.2m，喷射角一般控制在70～90°，喷射浓度定当。喷射料流呈暗灰色，喷射面呈现麻点且无坍滑现象，而且回弹量和粉尘量都少，喷射浓度过小（即物料水灰比）时料流呈白灰雾状，喷射面呈现光亮且有滑移现象。为了减少粉尘，开始喷射时宜稍微加入水量，喷射混凝土是无模成形的，在施工过程中其自重主要靠它与喷射面之间的粘结力来平衡。因为混凝土在终凝以前粘结力很小，而且凝结硬化需要一定时间，因此对每次喷射厚度和喷层间歇时间的控制很重要。一般在掺有速凝剂时，墙的一次喷射厚度为4～6cm，拱部为2～4cm，喷层间歇时间控制在15-30min 之间。

此外，还应当正确掌握喷射机工作室的风压，以保证喷射作业的正常进行。风压过大，喷射速度高，混凝土回弹量大，粉尘多水泥耗量多；风压小则混凝土不密实，通常在喷射边墙时保持风压为108～127KPa，喷射拱部时，保持风压为167～196KPa。

由于喷射混凝土水泥用量大，而且又掺有速凝剂，所以凝结硬化快，必须加强养护，一般在喷射混凝土后1-2h，即开始洒水养护，洒水次数以保持混凝土有足够的湿润状态为宜，养护时间≥7-14d。

3.质量控制的要点

3.1 干式混凝土喷射的原材料要求

3.1.1 水泥

应优先选用强度等级为不低于32.5 的普通硅酸盐水泥，或不低于42.5 的矿渣硅酸盐水泥。但矿渣硅酸盐水泥的品质变化较大，使用前应进行速凝剂的相容性试验。必要时经过试验论证也可以用喷射水泥“，双快水泥”起早强水泥等特种水泥。

3.1.2 骨料

骨料又分粗骨料及细骨料，粗骨料喷射混凝土的最大粒径，应小于喷射机输送管最小直径的1/3～2/5，且最大粒径不得超过20mm，建议最大粒径为15mm 以减少回弹量。喷射混凝土宜采用细度模数>2.5 的天然砂或人工砂；或者选用平均粒径为0.35～0.50mm 的中砂或>0.50mm 的粗砂。

3.1.3 速凝剂

速凝剂也是喷射混凝土中最重要的一种原材料，采用河南省郑州巨源混凝土外加剂有限公司产品JHYS 速凝剂。JHYS 速凝剂分为JHY-LS（粉剂）、JHY-NS（液体）两种。JHY-LS 是由各种无机矿物质复合磨细而成，JHY-NS 是由无机，有机胺类多种化学成分复合而成。这两种速凝剂主要是使混凝土或砂浆迅速凝结硬化，主要用于喷射混凝土，砂浆及堵漏抢险工程的一种外加剂，本品执行JC477-92 标准。

3.2 配合比的选择

3.2.1 对砂率的要求

选好喷射混凝土的原材料，但混凝土的配合比也相当重要。喷混凝土的配合比设计时应满足能得到所需强度回弹量少、粉尘量少、黏附性好，能获得密实的混凝土，不易发生输送堵塞。喷射混凝土水灰比也最为重要，喷射混凝土的水灰比是0.49。砂率为50%，坍落度为80～120mm。

3.2.2 配合比的要求

喷射混凝土应结合当地的材料进行试验论证。宋家场水库左岸输水洞涵洞采用干式喷射混凝土。喷射混凝土的配合比（质量比）水泥：砂：碎石（5～10mm）:水：外加剂=1:1.77:1.75：0.49：0.05。

4.质量检查

喷混凝土施工的要求是表面平整，不出现干斑疏松脱裂隙露筋等现象并力求减少回弹量。

喷射混凝土的质量检查也是最为重要的，在喷的过程中，要检查受喷的厚度及外观质量、密实度、配合比等各项的施工检查。如外观检查，在喷射过程中要及时检查喷混凝土表面是否有松动、开裂、下坠、滑落等现象并及时清理重喷。密实度检查时，当喷混凝土到一定的强度后，可用锤击听声法进行检查，检查有空鼓、脱壳现象要及时进行处理。配合比检查是在喷射过程中，要及时测回弹率和混凝土实际配合比，根据测量结果对混凝土拌和配合比作调整。