喷射混凝土在隧道工程中的技术经济性

经过近一个世纪的实践应用，喷射混凝土技术正面临着革新，无论是对原材料的要求方面，还是施工技术方面，已对不同条件下大量的解决方法、原理进行了验证，各种解决方法是多种多样的，又是相互矛盾的，在下文中，将详细地介绍喷射混凝土应用技术的现状。     

喷射混凝土衬砌隧道通风阻力系数测试研究

依托秦岭终南山18km特长公路隧道,选取隧道中部长度600多米的施工区段,设计风阻现场测试方案,布设2个测试断面,每个断面不同位置布设16个测点,采用高精度压差法对喷射混凝土作为隧道永久衬砌的通风阻力系数进行现场测试,测试风速范围为1.2~6.5m／s;通过数据整理分析,得出了通风阻力系数设计参数。试验表明:2车道公路隧道(净空面积70m2)喷射混凝土衬砌通风阻力系数在试验工况条件下为0.051,该参数值偏于保守,可直接用于指导通风设计。     

C20喷射混凝土冻融力学试验

采用喷大板法制做C20喷射混凝土试件,使用压力试验机对经历不同冻融循环次数的试件进行了抗压和抗拉强度测试,分析冻融循环作用下其变化规律,采用共振法和超声波法对经历不同冻融循环次数的喷射混凝土进行动弹性模量测试,分析其抗冻耐久性,并对经历不同冻融循环次数下的试件外观进行了描述。研究结果表明：冻融对喷射混凝土的抗拉和抗压强度影响较大,随着冻融循环次数的增加,抗拉和抗压强度衰减程度增大,相对动弹性模量也逐渐衰减,呈线性降低趋势;C20喷射混凝土的相对耐久性指数非常低,经历50次冻融循环后的耐久性指数为10.1%,与C20普通混凝土相比,其相对耐久性指数更低,抗冻耐久性更差;C20喷射混凝土经历75次冻融循环后出现严重的酥碎剥落情况,不能满足工程抗冻性要求。     

纤维喷射混凝土在隧道和地下工程中的应用进展

钢纤维和聚丙烯纤维喷射混凝土在隧道和采矿工程中有着广泛的应用.纤维产品和混凝土产品的性能根据产地有所不同导致了纤维喷射混凝土的配比千差万别.钢纤维或聚丙烯纤维喷射混凝土在代替锚网支护时需要进行大量的测试以保证喷射混凝土的质量.通过应用实例介绍各种喷射混凝土在澳大利亚等国的使用情况,介绍各种纤维的优缺点及在不同岩层条件下的适用性,并给出在使用中得出优化配比和质量控制程序.     

喷射钢纤维混凝土在龙溪隧道工程中的应用

洞口开挖过程中所遇到的不良地质条件会给施工形成相当大的安全隐患,这就要求必须进行初期支护,支护要求及时、密贴、高强和柔性。喷射钢纤维混凝土能基本满足这些要求。对于浅埋偏压段块碎石土松散地层采用喷射钢纤维混凝土并结合锚杆进行支护,经工程应用取得了较理想的效果。     

纤维喷射混凝土单层衬砌施工技术探讨

摩天岭隧道通风斜井左洞,坡度大于24°,长度接近1400m,在此条件下进行施工难度极大,特别是在二次衬砌的施工中,斜井内大规模混凝土的运输、衬砌台车的加固、定位和模筑混凝土的振捣等作业的危险性很大,施工质量难以保证。因此,该工程施工中采用了相对简单、方便,但强度满足工程运营要求的纤维喷射混凝土单层衬砌。论文以摩天岭隧道斜井单层衬砌施工为工程背景,对大坡度斜井纤维喷射混凝土的工程特性及纤维喷射混凝土作为隧道永久衬砌的施工工艺等进行了介绍和探讨,其相关研究和结论直接服务和指导了摩天岭隧道的斜井施工。     

钢纤维喷射混凝土在隧道初期支护中的应用

该文介绍了钢纤维喷射混凝土在隧道开挖初期支护中的应用情况,并从其性能上与普通喷射混凝土进行比较,总结了钢纤维喷射混凝土的优点。     

客运专线隧道施工中喷射混凝土的应用

以新建铁路大同至西安客运专线站前-2标磨盘山隧道湿式喷射混凝土施工为例，介绍喷射混凝土技术以其简便的工艺、独特的效应、低廉的价格、在客运专线隧道施工中应用。     

隧道喷射钢纤维混凝土永久支护技术

根据锦屏水电枢纽工程辅助洞施工,采用喷射钢纤维混凝土作为永久支护的实践经验,总结出规模施工喷射钢纤维混凝土的施工工艺、技术要点以及经济技术效果等。     

新型液态速凝剂在喷射混凝土中的应用研究

喷射混凝土是新奥法三大关键技术之一,对隧道围岩稳定起着重要的作用。速凝剂在喷射混凝土中为必不可少的外加剂,对喷射混凝土的质量有很大的影响。提出一种新型的高效液态速凝剂,具有掺量小、凝结时间短、后期强度损失少等特点。该液态速凝剂掺量为水泥质量的1%~3%,水泥净浆试验初凝时间为2 min左右,终凝时间为4 min左右,后期强度损失在10%以内,均满足国家一等品的要求。对速凝剂进行现场试验,在实际喷射过程中具有回弹小、无落浆等优点,是一种较为理想的喷射混凝土用液态速凝剂,具有良好的推广应用价值。     

喷射混凝土强度概率统计规律及其可靠度分析

对某公路隧道喷射混凝土进行了现场钻孔取芯和室内抗压强度试验。在此基础上,对喷射混凝土强度进行了概率统计规律的分析,并利用所得的规律对其结构可靠度进行了计算和分析。结果表明,隧道工程施工中, 喷射混凝土强度的离散性很大;C25喷射混凝土强度的概型分布符合正态分布;喷射混凝土强度满足设计要求的可靠度仅为70%;喷射混凝土强度平均值虽然都超过了设计强度,但隧道喷射混凝土强度标准值没有达到设计强度。     

基于胶凝材料颗粒匹配的隧道喷射混凝土配合比优化设计

胶凝材料颗粒匹配所造成的差异会影响胶凝材料间的空隙,进而影响混凝土的力学性能和耐久性。依托实体工程,采用激光粒度分析仪分析水泥、粉煤灰和矿渣的粒径分布情况,以净浆流动度、坍落度和扩展度表征净浆和混凝土的工作性,对粉煤灰和矿渣的颗粒匹配进行评价。对硬化浆体水化产物的微观形貌和化学组成进行分析,对混凝土强度进行测试,基于胶凝材料颗粒匹配对喷射混凝土性能影响的结果,对喷射混凝土配合比进行优选。结果表明：在其他条件一定的情况下,粉煤灰∶矿渣为1∶3时,其流动性能最好,表现出良好的力学性能。粉煤灰∶矿渣为3∶1时净浆流动性能最差,试件的强度最低,同颗粒匹配的混凝土试件强度也得出了相似的试验结果。微观形貌测试佐证了净浆流动度和强度的试验结果。综合考虑流动度和强度试验结果,粉煤灰∶矿渣为1∶1时,胶凝材料的颗粒匹配度好,可视为最优配合比。     

早强型喷射混凝土在郑万高铁巫山隧道中的施工试验

在郑万高铁巫山隧道建设中,为降低施工综合成本,提升喷射支护效果,加快工程进度,对采用早强型速凝剂与喷射混凝土纳米掺合料制备的早强型喷射混凝土开展工程试验研究。结果表明： 1）同普通喷射混凝土相比,早强型喷射混凝土一次喷射厚度提高33 mm,回弹率降低14.5%; 2）30 m隧道喷射施工可节省原材料费用2.77万元,节省工序时间24 h,经济效益显著。     

硫酸盐-冻融共同作用下隧道衬砌支护喷射混凝土劣化性能研究

为研究地铁隧道衬砌支护结构在恶劣环境下的劣化问题,以西部地区地铁隧道服役过程中典型的气候条件和腐蚀环境为背景,研究冻融和盐溶液侵蚀情况下隧道衬砌支护结构的耐久性能。依据兰州秋冬环境温度和地下水中硫酸盐的离子质量浓度设计室内硫酸盐-冻融侵蚀试验,研究不同掺量的粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土在不同冻融循环次数作用下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数的影响,并根据试验结果建立考虑粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量的抗压强度衰减模型。结果表明： 1）粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土性能提升的最优掺量分别为20%和0.1%。2）混凝土的质量损失率随冻融循环先增大后降低,到后期又持续增大;随着粉煤灰和玄武岩纤维掺量的增大,衬砌支护喷射混凝土的质量损失率降低,当粉煤灰和玄武岩掺量分别达到30%和0.15%时,对质量损失率的降低出现负效应。3）喷射混凝土的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数随着冻融循环次数的增大在初期损失较小,之后迅速增大。     

喷射钢纤维混凝土在隧道工程中的应用探析

探析了钢纤维混凝土主要力学特性及工作性能,论述了在隧道工程中使用钢纤维混凝土可以满足新奥法的要求及其应用前景,并对喷射钢纤维混凝土施工的关键技术做了简要介绍.     

不同养生方法下早龄期混凝土水分迁移规律

为了研究早龄期混凝土在养生条件下的湿度发展规律,采用湿度传感器对早龄期混凝土内部的相对湿度(RH)进行了测试,分析了3个水灰比试件在3种养生方式下的早龄期混凝土水分迁移规律,建立了考虑养生因子的早龄期混凝土在外部干燥条件下的一维水分迁移模型,并以试验数据为基础对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:水灰比对混凝土自干燥效应的影响较大,水灰比越小,自干燥程度越大;空气养生下混凝土内部的湿度降低速率大于养护剂和水养生下的降低速率;同时考虑自干燥和外部干燥效应的混凝土的湿度变化对养生方式较为敏感;在水分迁移模型的狄利克雷边界条件中引入养生因子的概念能较好地描述养生条件下早龄期混凝土的水分迁移规律。     

移动式喷射混凝土车操作平台的制作及在秦岭特长隧道施工中的应用

目前在地下工程喷锚支护作业中,绝大多数采用人工将喷射混凝土输送到喷锚机中,施工中工人劳动强度高、时间长、效率低、成本高等因素,往往制约着施工工序的密切衔接。通过介绍移动式喷射混凝土车操作平台的制作过程及其在秦岭隧道喷锚支护施工中的应用实例,说明移动式喷射混凝土车操作平台制造简单、设计合理及现场使用方便、移动快捷的特点,能极大地减轻工人劳动强度、节省人工、缩短喷锚时间、提高施工效率。移动式喷射混凝土车操作平台可供其它工程借鉴与探讨。     

坝陵河大桥隧道锚工程聚丙烯纤维喷射混凝土的施工技术

介绍了坝陵河大桥西锚碇隧道锚工程的聚丙烯纤维喷射混凝土的施工难点及施工技术要求.     

温湿耦合作用下喷射混凝土孔隙结构与强度试验研究

为分析隧洞围岩温度和洞室环境湿度对喷射混凝土细观孔隙结构特征及单轴抗压强度的影响,采用室内CT扫描和无侧限压缩试验的方法,测试不同围岩温度、湿度条件下喷射混凝土细观孔隙结构的分布特征和单轴抗压强度,建立基于细观结构参数的喷射混凝土单轴抗压强度预测模型。研究结果表明： 1）低湿环境（湿度25%）下,高岩温诱发喷射混凝土孔隙结构和力学性能劣化,温度越高劣化影响越显著,喷射混凝土单轴抗压强度可采用Schiller模型预测; 2）高湿环境（湿度95%）下,60 ℃岩温是喷射混凝土力学性能和孔隙结构特征发生劣化转变的临界温度; 3）引入相对湿度影响系数建立的高湿环境喷射混凝土抗压强度预测模型,其预测结果与试验结果较吻合。     

水下非接触爆炸冲击作用下悬浮隧道动力响应

为了研究水中悬浮隧道在近场非接触爆炸荷载作用下的运动学及动力学行为规律,通过任意拉格朗日欧拉耦合算法处理流固耦合和强间断流场模拟问题,采用Jones-Wilkins-Lee （JWL）方程和Mie-Gruenisen状态方程分别模拟爆生气体和水的压力,并利用基于势流理论和边界元法的LS-DYNA有限元动力学程序实现上述问题求解计算,分析锚索支撑体系、炸药量和爆心距离对悬浮隧道结构位移、速度、加速度和应力的影响。结果表明：非接触爆炸冲击作用下,3种支撑体系的差异对悬浮隧道管段的位移、速度、加速度和应力影响较小,相同爆炸荷载作用下垂直支撑锚索的轴力远小于其他2种工况（组合支撑和倾斜支撑）,组合支撑体系和倾斜支撑体系比垂直支撑体系锚索轴力最大值要大296%和283%;管体的位移、速度和应力随着炸药量增加近似呈线性增加,加速度近似呈抛物线增加,200,500 kg炸药引起的管段跨中加速度比100 kg炸药引起的加速度大26.2%和223%,炸药量是影响悬浮隧道结构安全性的关键因素;管段位移、速度、加速度和应力随着爆心距增加而近似呈幂函数下降;与2 m爆心距相比,5,10,20 m工况时加速度峰值分别下降了73.2%、94.2%、97.5%;通过回归分析和拟合函数可计算满足结构安全的允许炸药量和安全距离,进而为非接触爆炸荷载作用下悬浮隧道的安全性评价提供依据。