喷射混凝土施工流程及要素

（一）喷射混凝土施工流程

喷射混凝土是利用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的混凝土喷射到岩壁表面上，并迅速凝固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。隧道开挖后，及时进行初喷混凝土，厚度不少于 4 cm，待钢筋网、钢拱架、锚杆施作完成后再进行复喷混凝土，复喷厚度须达到设计要求，其施工流程如图20.1 所示。

图20.1　喷射混凝土施工流程

（二）喷射混凝土工艺种类

喷射混凝土的工艺种类有干喷、潮喷、湿喷和混合喷4 种。它们之间的主要区别是各工艺流程的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。

1.干喷和潮喷

干喷是将骨料、水泥和粉状速凝剂按一定比例搅拌均匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干混合料在软管内呈悬浮状态压送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。干喷缺点是产生的粉尘量大，回弹量大，加水由喷嘴处阀门控制，水灰比由喷射手根据经验和肉眼观察来调节，混凝土品质受喷射手影响较大。但其使用的机械较简单，机械清洗和故障处理较容易。干喷、潮喷工艺流程如图20.2 所示。

图20.2　干喷、潮喷工艺流程

潮喷是将骨料预加少量水，使之呈潮湿状，再加水泥拌合，从而降低上料、拌合和喷射时的粉尘，但大量水仍是在喷头处加入和喷出。潮喷工艺流程和使用机械同干喷一致，但粉尘和回弹率都比干喷小很多。

2.湿　喷

湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例搅拌成混凝土，用湿喷机将搅拌好的混凝土送至喷头处，再与液体速凝剂混合后喷出，如图20.3 所示。湿喷粉尘小、回弹率低，并且由于湿喷比干喷具有更高的射流速度，湿喷混凝土更加密实、耐久性能更好。但湿喷对机械设备要求较高，机械清理和故障处理较困难。喷射作业一般优先选用湿喷方式。

图20.3　湿喷工艺流程

3.混合喷射

混合喷射又称水泥裹砂造壳喷射法（SEC 式喷射法），其实质是用水泥裹住砂料并调制成SEC 砂浆，泵送并与干喷机输送的干混合料混合，经喷头喷出。其工艺流程如图20.4 所示。混合喷射工艺较复杂，使用机械设备较多，一般只在喷射混凝土量大和大断面隧道工程中。

图20.4　混合喷射工艺流程

（三）湿喷混凝土施工工艺要点

湿喷混凝土有利于改善隧道施工环境，质量较容易控制，能够满足高质量、高标准的要求。湿喷技术在发达国家已得到广泛发展和应用，也是国内大力推广的喷射技术。

1.喷射角度和相对受喷面的距离

喷头应尽量与受喷面保持垂直，由于操作、现场工况等原因不能保持垂直时，可稍微倾斜，但喷射角不宜小于70°。如果喷头与受喷面的角度太小，会增加回弹量，影响喷射效果。喷嘴距受喷面应保持合适的距离，一般控制在 0.8～1.2 m，过大或过小的距离都会增加回弹率。

2.喷头运动方式

喷头应做连续不断的圆周运动，一圈压半圈，形成螺旋状运动。喷射应先墙后拱，自下而上，呈“S”形运动，如图20.5 所示。(www.xing528.com)

图20.5　喷头运动路线

3.喷射厚度

湿喷混凝土的一次喷层厚度根据喷射部位和设计厚度确定，拱部一次喷射混凝土厚度可达到 7 cm 以上，边墙10 cm 以上。喷层厚度主要受混凝土坍落度、速凝剂作用效果和作业面气温影响。一般8 cm 左右的坍落度可获得较厚的喷层，能保证混凝土在2 min 内凝结的速凝剂效果较好，作业面气温保持在15 °C 以上为宜。

（四）喷射混凝土工艺优缺点及适用范围

1.优缺点

（1）干喷。

优点：使用的干喷机结构较简单，体积小、质量轻，便于移动，适于高边坡及狭窄部位；机械清洗较容易，出现故障时可快速拆卸处理。

缺点：① 由于输料不均匀、不稳定，工作风压突然变化等原因，造成喷射过程中产生大量的粉尘；② 回弹量大，一般超过 15%，且一次性喷射厚度一般小于 3 mm；③ 加水由阀门控制，水灰比不稳定，常出现干斑或流淌现象混凝土质量难以控制；④ 干喷机生产能力低，每小时产量5 m3 以下。

（2）湿喷。

优点：① 由于采取湿式拌和，大大降低了施工区的粉尘浓度，消除了对工人健康的危害；② 湿喷混凝土混合料按水灰比精确控制，拌和及水化作用充分，速凝剂按比例计量添加，喷射质量较易控制，提高混凝土的匀质性；③ 回弹量小，回弹率可降低到 10% 以下；④ 喷层厚度有可靠保证，支护质量得以提高。

缺点：① 采用液态速凝剂，相对成本较高；② 对湿喷机械要求较高，机械清洗较困难，出现故障时难以处理；③ 设备体积较大，移动相对困难。

（3）潮喷。

优点：使用干喷机械，一方面具有干喷优点，另一方面在混合料拌制过程中预加少量的水，降低上料、拌和与喷射过程中产生的粉尘。

缺点：大量的水仍由阀门控制，水灰比不稳定，混凝土质量难以控制；回弹量仍然较大。

（4）混合喷。

优点：分次投料搅拌工艺与喷射工艺相结合，喷混凝土质量好，粉尘少，回弹量小。

缺点：使用机械设备多，工艺复杂，机械清洗较困难，出现故障时难以处理。

2.适用范围

（1）干喷：只少量使用于对环境保护要求不高的明挖边坡部位，如路基 、路堑、大坝边坡。随设备和工艺的更新，环保要求的提高，正逐步被淘汰。

（2）湿喷：广泛用于公路隧道、矿山巷掘进、水工地下洞室群。

（3）潮喷：较为广泛的用于明挖边坡的支护，洞内施工因回弹量大（尤其为洞顶），使用较少。

（4）混合喷：因使用机械设备多，工艺复杂，一般只用在喷混凝土量大、断面较大的地下洞室工程中，其他部位使用较少。