噴射混凝土支護工藝參數(shù)

噴射混凝土的工藝流程中：主要是供料、壓氣、供水、供電四大系統(tǒng)；四大系統(tǒng)齊備，才能進行噴射混凝土操作。但是工作氣壓多大合適，噴頭噴射的方向以及噴頭距受噴圍巖表面距離多少才能有效地作業(yè)，一次噴層厚度多大為合理，初噴與復噴的間隔時間多長為適宜，以及噴層與錨桿、金屬網(wǎng)的關(guān)系等，都需要科學、合理、實用的工藝參數(shù)。工藝參數(shù)合理，才能保證噴射混凝土的質(zhì)量和施工進度，從而有效地發(fā)揮其應(yīng)有的支護作用。

1.工作壓力

工作壓力是指噴射混凝土正常施工時，噴射機工作罐時或轉(zhuǎn)子體內(nèi)的壓氣壓力。噴射混凝土是靠壓縮空氣來輸送混合料的，因此，正確掌握氣壓是十分重要的。氣壓掌握是否適當，對于減少噴射混凝土的回彈，降低粉塵，保證噴射混凝土質(zhì)量，防止輸送管路堵塞等都有很大影響。

控制氣壓，為了控制粉塵和回彈，大都采用低氣壓。一般來說，水平輸送距離30~50m，噴射機的供氣壓力保持在0.12~0.18MPa是適當?shù)暮陀行У摹?

進料管內(nèi)徑為50mm時，噴射機的工作氣壓可參照下列經(jīng)驗公式確定：

水平輸料，輸料管長度在200m以內(nèi)， 向上垂直輸料時，要求工作氣壓比水平輸料時大，每增加設(shè)計10m，約增加工作氣壓0.02~0.03 MPa。

當然，在噴射混凝土施工過程中，噴射機司機應(yīng)與噴射手密切配合，根據(jù)實際情況及時調(diào)整噴射機的工作壓力。

2.水壓

為了保證噴頭處加水通過水環(huán)能使氣流迅速通過的混凝土混合料充分濕潤，一般水壓應(yīng)比氣壓高0.1MPa左右。采用雙水環(huán)比單水環(huán)的效果好一些。應(yīng)當采用專用水箱，裝上壓力表，操作人員調(diào)節(jié)噴頭水環(huán)上的水閥來控制水壓。

3.水灰比

掌握合理的水灰比對于減少回彈、降低粉塵和保證噴射混凝土有直接關(guān)系?；旌狭霞铀兂苫炷潦窃趪婎^處水環(huán)供水瞬間實現(xiàn)的，理論上最合適的水灰比是0.4~0.5。但實際操作中全靠噴射手的經(jīng)驗加以控制，及時調(diào)整。主要靠目測，而不能實測。根據(jù)經(jīng)驗，如果新噴射的混凝土易粘著，回彈量少，噴層表面有一定的光澤，說明水灰比是合適的。如果噴射時出現(xiàn)干斑，粉塵飛揚，回彈量大，噴層表面無光澤，說明水灰比偏低，應(yīng)適當增加水量。如果噴射時表面塑性大，出現(xiàn)流淌現(xiàn)象，則說明水灰比偏高，應(yīng)適當減少水量。

4.噴頭方向

當噴頭噴射方向（即噴射料束方向）與受噴面（圍巖表面）垂直，并略向剛噴射的部位傾斜時，回彈量最小。這時因噴射方向與受噴面垂直時，粗骨料遇巖面或混凝土層碰撞后總有一部分按垂直的相反方向彈回，這時彈回物受到噴射料束的約束，抵消了部分回彈的能量，有利于嵌入砂漿或混凝土層中。而噴頭噴射方向略微向剛噴部位傾斜，則可使噴出的料束有相當部分直接沖入粘塑狀態(tài)的混凝土中，而避免一部分骨料與巖面直接碰撞而增大回彈量。因此，除噴巷幫側(cè)墻下部時，噴頭的噴射角度可下俯10°~15°外，其他頂板及兩幫噴射混凝土時，要求噴頭的噴射基本上垂直于圍巖受噴面。

5.噴頭與受噴面的距離

噴頭與受噴面最佳距離是根據(jù)噴射混凝土強度最高和回彈最小來確定的，最大限度約為800~1000mm。一般在輸料距離30~50m，供氣壓力0.12~0.18MPa，最佳噴距噴幫300~500mm，噴頂450~600mm。如果距離過小，粗骨料噴射時所受空氣阻力很小，而噴射動能很大，增大了回彈；如果距離過大，粗骨料噴射時所受空氣阻力過大，相應(yīng)的噴射動能減小而無法嵌入混凝土，而且有可能出現(xiàn)料束擴散較大，使回彈量有所增加。

6.一次噴射厚度

混凝土混合料從噴頭噴出后，圍巖表面立即粘結(jié)一層噴射混凝土。如果不移開噴頭而連續(xù)在一處噴射，粘結(jié)的混凝土層會愈粘愈厚，直至混凝土支持不住本身的重量，就會出現(xiàn)錯裂，甚至脫落，影響混凝土的粘結(jié)力與凝聚力。如噴頭移動過快，地巖面上只留下薄薄一層砂漿，而大部分骨料彈回。等薄層硬結(jié)后再噴第二層，相當于又向巖面噴射，勢必增加回彈率，影響效率。因此，一次噴射混凝土應(yīng)有一定的厚度，其厚度主要根據(jù)巖性、圍巖應(yīng)力，裂隙、巷道規(guī)格尺寸，及其他形式支護（如錨桿）的配合情況來確定。過厚、過薄均不利。一般一次噴射混凝土的厚度：摻速凝劑水平噴100mm，向上噴射60mm；不摻速凝劑水平噴射70mm，向上噴射40mm。

7.噴射層間的間隔時間

因設(shè)計要求噴射混凝土很厚，或圍巖部凹穴很深，噴射混凝土厚度往往超過一次噴射所能達到的厚度，要進行二次或多次復噴，其間隔時間，應(yīng)當是噴射混凝土終凝后，且產(chǎn)生一定強度，能經(jīng)受下次噴射流束的沖擊而不至損壞。合理的間隔時間與水泥品種、速凝劑摻量、環(huán)境溫度、水灰比大小、施工方法、支護性能等有密切關(guān)系。實際操作時，可根據(jù)具體情況和施工組織設(shè)計或作業(yè)規(guī)程的要求掌握 。

水泥：水泥的品種和規(guī)格應(yīng)根據(jù)巷道支護工程的要求、水泥對所用速凝劑的適應(yīng)性，以及現(xiàn)場供應(yīng)條件而定。應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，其特點是凝結(jié)硬化快，保水性好，早期強度增長快。水泥的標號一般不低于325號，過期、受潮結(jié)塊或混合的水泥均不得使用。水泥進庫時應(yīng)根據(jù)出廠合格證進行驗收，注意檢查其品種、標號和出廠日期，并按批堆，防止堆放在底部的水泥長期不用而失效。

砂子：應(yīng)采用堅硬耐久的中砂或粗細度模數(shù)應(yīng)大于2.5，含水率宜控制在5%~7%，含泥量不得大于3%。細砂會增加噴射混凝土的干縮變形，而且過細的粉砂中小于5μm的顆粒和游離二氧化硅的含量增大，易產(chǎn)生大量粉塵，影響操作人員的身體健康。

石子：應(yīng)采用堅硬耐久的卵石或碎石，粒徑不應(yīng)大于15mm。采用卵石，因其光滑干凈，對噴射機和輸料管路磨損少，有利于遠距離輸料和減小堵管故障。碎石混凝土比軟石混凝土強度高，噴射作業(yè)中回彈率也較低，但碎石有棱角，表面粗糙，對噴射機和輸料管路磨損嚴重，應(yīng)盡量少用。

水：凡能飲用的自來水及天然水都可作為噴射混凝土混合用水?；旌纤胁粦?yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水以及PH<4的酸性水和含硫酸鹽量按SO₄計算超過水重的1%的水。

速凝劑：分為兩類：一類是以鋁酸鹽和碳酸鹽為主，再復合一些其他無機鹽類組成的；另一類則以水玻璃為主要成分，再與其他無機鹽類復合組成。按其形狀可分為粉狀和液狀兩類。具體選用種類后，依說明進行配制。

配合比：由于噴射混凝土施工工藝的特點，在選擇噴射混凝土時既要滿足支護結(jié)構(gòu)對噴射混凝土的物理力學性能方面的要求，又要考慮噴射混凝土施工工藝方面的要求，而使噴射混凝土具有足夠的抗壓、抗拉、粘結(jié)強度，以使噴射混凝土收縮變形值保持最小，噴射作業(yè)的回彈力最低。

混合料配合比是指一立方米噴射混凝土中，水泥、砂、石子所占比例。水泥用量大；噴射混凝土的收縮也大，容易開裂，而且費用增加。為了減少噴射時的回彈物，噴射混凝土與普通混凝土相比，其石子用量要少得多，而砂子用量則相應(yīng)增大，甚至達50%。

一般噴射混凝土混合料的配合比如下：

1.水泥與砂石之重量比 1：4~1：4.5；砂率宜為45%~55%；水灰比宜為0.4~0.45。速凝劑摻時應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品性能通過試驗確定。

2.噴漿時，水泥：砂為1：2至1：3（重量比），水灰比0.45~0.55。

3.噴射混凝土時，水泥：砂：石子為1：2：2，1:2.5:2，初噴時可適當減少石子摻量，水灰比0.4~0.5。

4.原材料按重量計，稱量的允許偏差，水泥和速凝劑均為±2%，砂和石子均為±3%。

噴射混凝土是一種原材料與普通混凝土相同，而施工工藝特殊的混凝土。噴射混凝土是將水泥、砂、石、按一定的比例混合攪拌后，送入混凝土噴射機中，用壓縮空氣將干拌合料壓送到噴頭處，在噴頭的水環(huán)處加水后，高速噴射到巷道圍巖表面，起支護作用的一種支護形式和施工方法。在礦山井巷，采用與錨桿支護相結(jié)合的噴射混凝土支護，取代原有的料石砌碹、混凝土襯砌，取得了明顯的效果。

噴射混凝土支護的主要特點：

1.技術(shù)上先進，質(zhì)量上可靠。過去用鋼、木支護、料石、混凝土碹支護只有消極地承受上部松動圍巖的重量，維持巷道的穩(wěn)定性。噴射混凝土支護則是充分考慮和積極發(fā)揮圍巖本身自穩(wěn)作用，噴射混凝土與圍巖自穩(wěn)能力相結(jié)合，變被動為主動，變消極為積極。噴射混凝土利用壓氣高速噴射到圍巖表面的節(jié)理、裂隙中，把節(jié)理、裂隙分隔的巖體聯(lián)結(jié)起來，有效地阻止巖塊的松動和滑移。噴射混凝土形成一種緊貼巖面的封閉層，隔絕了水和空氣對圍巖的風化和剝蝕作用，防止因圍巖風化、剝蝕而影響巷道穩(wěn)定性和正常使用。噴射混凝土支護可填補由于爆破而形成的巷道圍巖表面凸凹不平，使其成形圓滑規(guī)整，避免了應(yīng)力集中。噴射混凝土支護緊跟掘進工作面，以最快的速度施工，有效減少圍巖的暴露時間，有利于迅速控制或穩(wěn)定圍巖因爆破引起的擾動，從而大大地提高了圍巖的穩(wěn)定性和自撐能力。同時噴射混凝土同圍巖巖層緊密粘結(jié)在一起，實際上組成了圍巖和支護為一體的共同受力系統(tǒng)。把過去認為是荷載的巖層轉(zhuǎn)化的承載結(jié)構(gòu)的一部分。加之，噴射錨桿混凝土支護與錨桿支護、金屬網(wǎng)相結(jié)合，提高了支護的性能和工程質(zhì)量，改進了巷道的穩(wěn)定性。

2.經(jīng)濟上合理，工藝上簡便。噴射混凝土與傳統(tǒng)的普通混凝土相比，其支護厚度可減少1/3~2/3。過去碹厚在250~500mm，噴射混凝土層厚度在50~200mm。這樣，不僅開挖工作量可減少15%以上，支護材料也大幅度減少。同時，支護速度可以提高2~4倍，勞動力節(jié)省50%以上 。

1.噴砂漿支護

巷道周圍圍巖表面噴一層砂漿的支護形式，主要用以封閉圍巖使之不與大氣環(huán)境接觸，減緩風化、侵蝕作用。一般用于Ⅰ、Ⅱ類巖石巷道支護。噴砂漿的標號不應(yīng)低于75號，噴砂漿的厚度不小于10mm，不大于30mm。

2.噴射混凝土支護

這是在井巷圍巖表面噴射一層混凝土，與圍巖自持能力相結(jié)合，共同支護巷道的一種形式，廣泛應(yīng)用于Ⅱ、Ⅲ類巖石和大部Ⅳ類巖石。噴射混凝土支護根據(jù)其使用功能，即臨時支護、永久支護，或初噴、復噴的要求，噴射混凝土厚度最小30mm，最大200mm。噴射混凝土的強度，一般工程不低于C15，重要工程不低于C20，噴射混凝土容重可取2200kg/m³，彈性模量C15和C20分別取1.85×10⁴和2.1×10⁴。噴射混凝土與圍巖的粘結(jié)力Ⅰ、Ⅱ類圍巖不應(yīng)低于0.8Mpa，Ⅱ類圍巖不應(yīng)低于0.5Mpa。

3.錨桿噴射混凝土支護

這是錨桿和噴射混凝土聯(lián)合支護的一種結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于Ⅲ、Ⅳ類圍巖和一部分Ⅱ類圍巖。這種結(jié)構(gòu)既能充分發(fā)揮錨桿的作用，又能充分發(fā)揮噴射混凝土的作用，這兩種作用的結(jié)合，有效改進了支護的效能。

4.錨桿噴射混凝土金屬網(wǎng)聯(lián)合支護

錨桿、金屬網(wǎng)和噴射混凝土進行聯(lián)合支護的一種形式。金屬網(wǎng)的介入，起到了加固的作用，很象鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，只不過還是澆注、搗固而是噴射混凝土。因此，在Ⅳ、Ⅴ類圍巖的井巷支護，以及軟巖巷中得到廣泛的應(yīng)用。一般金屬網(wǎng)的網(wǎng)格不小于150mm×150mm,金屬網(wǎng)所用鋼筋或鋼絲直徑為2.5~10mm，施工時應(yīng)注意用錨桿固定牢固，金屬網(wǎng)間要用鐵絲綁扎結(jié)實，鋼筋保護層厚度不應(yīng)小于20mm、大于40mm，必須能與噴射混凝土密切結(jié)合，保證強度。

5.鋼架噴射混凝土聯(lián)合支護。

這是在軟巖中應(yīng)用的一種特殊支護結(jié)構(gòu)，即先在掘進后架設(shè)鋼架，允許圍巖收斂變形，基本穩(wěn)定后再進行噴射支護，把鋼架噴在里面，有時也打一些錨桿，控制圍巖變形。這樣，鋼架自身仍保持相當?shù)闹ёo能力，同時，被噴射的混凝土裹住后又起到了“鋼筋加固”的作用，而噴射的混凝土層有一定的柔性，對圍巖基本穩(wěn)定后的微量變形可以適應(yīng) 。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部已于2015年5月1日正式頒布了國家技術(shù)規(guī)范并更名為《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015），自2016年2月1日起實施，原《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2001）同時廢止。新規(guī)范在原《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2001）的基礎(chǔ)上修訂完成。