喷射混凝土在拱涵内衬加固中的应用

　　近年来，随着人们对质量意识的不断提高，对养护工作的不断规范，我省高速公路系统对桥涵结构后期病害检测工作愈加重视，在项目建成通车后，每年都会定期组织专业机构对所在路段大大小小的桥涵进行病害排查，以便及时发现病灾害，及时做好防范，以确保桥涵运行安全。由于桥涵类型众多、病害类型不同，桥涵的加固处理方式也随着不同，在此不便一一进行阐述，下面，本文就以拱涵内衬加固为例，对喷射砼这种涵洞加固工艺进行专项探讨。

　　 1、干式喷射砼工艺简介

首先，在了解干喷砼的概念前，我们先来了解一下喷射砼的定义，喷射砼是利用压缩空气，将按一定配比的混凝土拌和料通过管道输送并高速喷射到受喷面上凝结硬化，从而形成混凝土支护层。近年来，由于喷射砼技术凭借其简单的工艺、独特的效应而在高速公路桥涵加固中得到广泛应用。

而干式喷射砼则是将骨料、水泥和速凝剂按一定比例干拌均匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干集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。干喷使用的机械结构较简单，机械清洗和故障处理容易。但其缺点是容易产生较大的粉尘，回弹量大，加水是由喷嘴处的阀门控制的，水灰比的控制比较难而且与操作手的熟练程度有关。其工艺特点有：

　　 1.1掌握好喷头处的用水量是控制水灰比的关键

　　干式喷射砼由于水在喷口处加入 ,水与干料混和时间太短而难以均匀 ,水灰比不易控制 ,造成砼强度波动幅度大 ,这就要求工人必须掌握好喷头处的用水量 ,提高喷射作业的熟练水平 ,喷射出的砼应是暗灰色、湿润、光泽、无干斑或滑移流淌现象。

　　 1.2喷射前对待喷面的处理

　　首先应在喷射前对待喷面施作必要的处理措施 :凿除松动部分 ;用高压风、水冲洗基面的油、污等物。

　　 1.3喷射厚度的控制

　　在待喷面每间隔1m左右埋设 1处外露长度为15cm的短钢筋 ,作为厚度控制的标记。一次喷射厚度 ,边墙为 6-8cm,拱部为 4-8cm,分层喷射的层间停歇时间应使前一层混凝土达到终凝。

　　 1.4喷射混凝土的回弹率

　　回弹率的大小与拌合物坍落度、喷射角度、喷头距离以及工作风压等有较大的关系 ,即坍落度值越大其回弹值就越小 ,同时大的坍落度值流动性好 ,所需的工作风压也小 ,喷射时产生的脉冲频率小且粉尘少。但并不是说坍落度大喷射效果就好 ,因较大的坍落度其粘聚性就受到一定的影响 ,喷射砼在终凝前要靠其自身的粘聚性堆集成型的 ,故喷射混凝土的坍落度控制在 10-18cm为宜 ,侧墙的回弹量不超过 15%,拱顶的回弹量不超过 25%,且回弹物不得重新用作喷射材料。

2 常规机具配置

　　 2.1 工作台架

　　结构合理的工作台架不仅为喷射作业提供便利的工作空间 ,且由于易于掌握喷射距离而能够大大地提高喷射混凝土质量 ,因此必须根据施工现场断面大小加工制作一简易工作平台。

　　 2.2混凝土喷射机：可选用机型 HPZ-5型混凝土喷射。

　　 2.3混凝土搅拌机 (常规强制式混凝土搅拌机 ,配有计量设备磅秤等 )。

　　 2.4其它辅助设备： CL-9/7型空气压缩机 (排气量10m3 /min)。

　　 3材料选择与配和比的确定

　　 3.1材料选择

　　 3.1水泥 :可采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥 ,并考虑水泥与速凝剂的相容性。

　　 3.2砂 :宜选用中粗砂 ,其细度模数应大于 2.5,砂料含水率宜为 5-7%,砂子中粒径小于0.075mm的颗粒不应超过 20%,否则会妨碍骨料与水泥的良好粘结。砂粒级配应中砂要求。

　　 3.3骨料 :碎石最大粒径不超过15mm ,采用连续级配 ,不得使用间断级配以取得最大的表现密度 ,所有超尺寸的粗骨料经过筛选后除掉 ,在喷射砼中掺入速凝剂时 ,应避免使用含有活性二氧化硅的石材作粗骨料 ,以免引起碱骨反应使喷射砼开裂破坏 ,粗骨料的级配须满足设计要求。

　　 3.4速凝剂 :采用的速凝剂 ,应符合下列条件 : 初凝时间在 5min以内 ; 终凝时间在 10min以内 ; 8h后的强度不小于 0.3MPa; 28d强度不应低于不加速凝剂的试件强度的 70%。

　　 4.喷射砼施工工艺要求

　　 4.1喷嘴和受喷面的距离一般为 0.6-1.2m,有钢筋网时为 0.6-0.8m,喷射方向应与受喷面垂直。

　　 4.2喷射时 ,喷嘴应正对受喷面按顺时针方向作均匀螺旋运动 ,螺旋直径为 20-30cm。

　　 4.3喷射时 ,应先给风 ,再给水 ,然后给电 ,最后送料 ;结束时 ,应先停料 ,再断电 ,然后断水、停风。正常工作风压为 0.15-0.2MPa,水压应比输料管风压高 0.1-0.15MPa。

　　 4.4喷射混凝土和处理堵管时 ,严禁喷嘴对人 ,以免射伤人员。喷射作业时 ,应配防尘口罩 ,操作喷枪头的人员配备护眼罩、雨衣、长筒乳胶手套等劳保用品。

5 、施工注意事项

5.1 采用符合质量要求的外加剂，掺外加剂后的喷射砼性能必须满足设计要求；在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不应大于 5min ，终凝不应大于 10min ；

5.2 应控制喷射砼作业的回弹率，墙面不宜大于 20% 。落地的回弹料宜及时收集并打碎，防止结块。回弹料应过筛分类，其粒径满足有关规程要求的可再利用，已污染的回弹料不得再用于结构加固。

5.3 根据气温情况，可适当采用墙面洒水养护。喷射砼的养护，可采用以下方式进行：

① 喷射砼厚度达到设计要求后，应刮抹修平，且在砼初凝后及时进行。修平时不得扰动新鲜砼的内部结构及其与基层的粘结。 ② 待最后一层砼终凝 2h 后，应淋水养护，养护时间不应少于 14d 。③ 当气温低于 +5C 时，不宜喷水养护，应采取保水养护。

5.4 喷射后的墙面需人工找平后一次轧光成活，达到初装修的标准。

　　 6 、质量检查

6.1 为了保证喷射砼的质量，首先要对原材料的质量进行检查，检查的对象为：水泥、石子、砂子、水和外加剂。

6.2 喷射砼加固层厚度的检验方法及允许偏差：检查喷射砼厚度，施工时可用测针、预埋短钢筋，还可以支测模板加以控制。喷射施工结束后 8h 以内，可用电钻、风钻钻孔检查喷射砼的加固层厚度，若发现喷层厚度不够，应及时补喷。

喷射砼加固层厚度的允许偏差值 +8mm 或 -5mm 。

6.3 喷射砼强度的检验：抗压强度是喷射砼的主要性能指标，质量检查时一般只要求做抗压强度试验。按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（ GB50204-2002 ）中对砼强度检查的规定，并根据喷射砼的特点，取同材料、同配合比、同喷射工艺的砼作为一个验收批，并要求每一个工作班内，每 50m3 或小于 50m3 工程量制取一组强度检验试块，每组试块不得少于 3 块。用于检验喷射砼抗压强度的试块，应在喷射现场随机制取。

从现场喷筑的砼板件上切割或钻取的砼试块，应没有明显裂缝和缺损，并符合有关标准对其平整度、垂直度等的要求。每组喷射砼试块的抗压强度试压值不应离散性太大，否则容易发生误判。