冻土隧道湿喷混凝土施工工法(修改定稿)

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1、冻土隧道湿喷混凝土支护施工工法中铁五局（集团）有限公司中铁十局集团有限公司夏真荣杨安杰苟祖宽林定权1前言冻土隧道的开挖施工，除符合一般地区隧道的应力释放、松弛变形等规律外，还因冻土这一特殊地质条件的存在而带来了新的特点，即围岩的稳定性还与冻土的热平衡环境有关。当冻土隧道开挖后，不仅围岩原有的应力平衡状态发生变化，冻土的热平衡状态也发生了变化，冻土直接暴露在空气中，与空气接触的围岩表面冻土与外界环境发生热交换，冻土吸热发生融化，其强度和自稳能力大大降低，围岩表面逐层融化掉块，甚至坍塌，因此冻土隧道开挖支护不仅

2、要解决强度、刚度等一般地区隧道支护施工的问题，还要解决冻土的热融坍塌问题。目前，在钻爆法施工的隧道开挖过程中，临时支护手段主要以喷射混凝土为主，然而，如何保证喷射混凝土与冻土岩面有良好的粘结强度，如何控制混凝土硬化过程所放出的热量能保证冻土不过度融化，如何保证低温环境下喷射混凝土的早期强度能满足支护需要，这些都是施工中需要解决的问题。在高原冻土世界第一长隧——昆仑山隧道的施工中，中铁五局（集团）有限公司在施工中开展了大量的试验研究，掌握了洞内温度场的分布和变化规律，解决了湿喷混凝土配制等工艺技术问题，通过施

3、工中大量应用，取得了良好的效果，经总结形成本工法。湿喷混凝土支护技术是《高原多年冻土区隧道施工技术研究》成果的重要组成部分，该项成果2005年通过了贵州省科技成果鉴定，达到了国内领先水平，获得了贵州省2006年科技进步一等奖。2工法特点2.1采用湿喷混凝土支护，可以随着开挖及时进行，同时能快速封闭开挖暴露的冻土，做到“随开挖，随支护，早封闭，快衬砌”，起到保护冻土和支护围岩的作用。2.2采用湿喷混凝土支护，具有粉尘小、回弹少、一次喷层厚度大、混凝土质量容易控制、对操作人员健康影响小等优点，更适合于高原地区隧

4、道施工。82.3采用湿喷混凝土支护，是通过封闭冻土，减少其与环境的热交换来保持冻土的冻结状态，不须采用大功率的空调风机，不须对冻土实施冷冻，能源消耗小。2.4湿喷混凝土施工工艺所需设备少，工艺成熟，操作简单，工艺流程易于掌握。3适用范围本工法适用于冻土地区钻爆法施工的隧道及地下工程，尤其适用于高原多年冻土地区采用新奥法原理设计、施工的隧道。部分工艺措施也可用于较寒冷地区隧道冬期施工。4工艺原理湿喷混凝土支护在一般地区隧道施工已是比较成熟的技术，在多年冻土区隧道施工中，主要是要根据洞内温度场的情况，选择合适的

5、速凝剂、防冻剂、水泥及拌合温度，以及合适的配合比，调整喷射混凝土的凝胶时间和强度，达到早期强度满足临时支护要求且不被冻坏，水化反应过程的放热少，从而达到保护冻土并使混凝土喷层与冻土围岩共同受力的目的。为增加喷射混凝土与围岩的粘结强度，在喷射混凝土中应适当掺加增强纤维材料。85施工工艺5.1施工工艺流程施工工艺流程如图5.1。5.2环境温度监测和控制。洞内气温一般都是正温，施工中应对掌子面附近气温不断进行监测，并通过通风来调节，使洞内气温保持在-5℃～15℃。5.3湿喷混凝土原材料质量要求5.3.1水泥：优先

6、使用早强普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不宜低于32.5。5.3.2砂：应采用级配良好、细度模数大于2.5坚硬洁净的中粗砂。5.3.3粗骨料：须采用经硫酸盐溶液浸泡循环试验5次重量损失不大于10%、粒径不大于15mm、其中针状颗粒含量不大于15%、含泥量不大于1%的碎石或卵石。5.3.4防冻剂：在负温条件下，能显著降低混凝土液相冰点，保证水泥的水化反应，并在一定时间内获得预期强度。一般使用含有减水、早强、引气和防冻四种组分的成品复合防冻剂，并要求与水泥、速凝剂相容性良好。85.3.5速凝剂：速凝剂的使用须解决低

7、温下的效能问题，一般通过在使用前将速凝剂加热到40℃左右的办法解决。同时速凝剂的选用也必须和水泥、防冻剂相容匹配。合格合格不合格喷锚工作平台就位基岩表面处理、厚度控制标设置湿喷机开机准备搅拌机拌制水加热测定骨料含水率增强纤维粗骨料筛分细骨料筛分、加热坍落度检验是否合格增强纤维拌合是否均匀混合料运输测定湿喷混凝土温度测定喷射混凝土找平停机、清洗设备液体速凝剂、加热废弃不合格不合格合格图5.1湿喷混凝土工艺流程图速凝剂的选配应满足如下要求：8（1）混凝土混合物喷射至岩石上后其初凝时间在3min以内、终凝时间在1

8、2min以内。（2）碱性小，粉尘小，且对人体腐蚀性小。（3）早期强度高，后期强度损失不超过30%，8h后的强度不小于0.3Mpa。（4）一次喷射厚度较大，回弹率小。（5）在低温下使用不失效。（6）混凝土硬化过程体积变化小。（7）对钢筋无锈蚀作用。5.3.6增强纤维：增强纤维的作用是增加喷射混凝土与冻土围岩的粘结强度，可选用聚丙烯纤维网，掺量为1.3～1.6kg/m3。5.4湿喷混凝土配合比配合比的设计主要是合理选