一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法 |
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| 申请号 | CN202110443440.4 | 申请日 | 2021-04-23 | 公开(公告)号 | CN113153369B | 公开(公告)日 | 2023-12-05 |
| 申请人 | 湖南交通国际经济工程合作有限公司; | 发明人 | 吴初平; 任保军; 李正球; 李伟强; 黄锋武; 郭旺; 熊茂林; 宋柏林; 肖锦轩; 贺红璐; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种隧道大掺量 钢 渣粉高性能喷射砼的施工方法，属于隧道施工技术领域，该施工方法包括以下步骤：S1、搅拌和输送：通过干混物料运输车将喷射砼干混料运送到现场干混 砂浆 罐中储存，然后通过 搅拌机 将喷射砼干混料和 水 搅拌均匀，得到喷射料，在所述喷射料中，钢渣微粉掺量为50％；通过输料斗将喷射料由搅拌机输送至前处理设备和湿喷机；S2、喷射：铺设连接 钢筋 格栅或钢筋骨架及 钢筋网 片后，通过压缩空气由输送软管将喷射料输送至施工断面，进行喷射施工。本发明以钢渣粉作为活化材料，具有绿色环保、强度高、耐久性好的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法技术领域[0001] 本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，它涉及一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法。 背景技术[0002] 喷射砼(HPSC)是一种以高性能的水泥基复合材料为基础原料，结合喷射施工、海底隧道和地下排污结构非开挖修复要求的喷射工艺施工。喷射砼(HPSC)是由水泥基材料、超细活化材料、防腐防水功能性添加剂、憎水减阻表面活化组分、特种聚合物表面活性剂、特种触变剂等材料复配而成。 [0003] 现有喷射砼中的超细活化材料大都是采用矿粉，而钢渣粉也是一种活化材料。钢渣粉是把炼钢产生的炉渣里面的铁提取之后剩下的粉碎后得到的，炼钢炉在冶炼过程中置换出来的杂质，经冷却粉化或破碎而成的粉状物，含有氧化钙、氧化铝、氧化硅等成分。若将钢渣粉替代矿粉，以作为超细活化材料掺杂在水泥基材料中不仅同样能起到活化作用，还能赋予钢渣粉新的利用价值。 [0004] 有鉴于此，本发明提供一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法。 发明内容[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法，以钢渣粉作为活化材料，具有绿色环保、强度高、耐久性好的优点。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案： [0007] 一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法，包括以下步骤： [0008] S1、搅拌和输送 [0009] 通过干混物料运输车将喷射砼干混料运送到现场干混砂浆罐中储存，然后通过搅拌机将喷射砼干混料和水搅拌均匀，得到喷射料，在所述喷射料中，钢渣微粉掺量为50％；通过输料斗将喷射料由搅拌机输送至前处理设备和湿喷机； [0010] S2、喷射 [0014] 进一步优选为：喷射施工过程中，一次喷射厚度拱部为5‑7cm，边墙为7‑9cm，一次喷层厚以在自重作用下不坍落为度；有钢筋部位，喷嘴需靠近钢筋，以使钢筋保护层厚度在1.5cm以上。 [0016] 所述罐体侧壁设置有喷射料出口、喷射料进口和残渣出口，所述喷射料出口位于所述罐体下部一侧，所述残渣出口位于所述罐体上部一侧，所述湿喷机与所述喷射料出口管道连接； [0017] 所述内筒、底盘和底座均位于所述罐体内，所述底座支撑在所述内筒底部且与所述内筒转动配合，所述内筒外径与所述罐体内径相同，所述内筒上开设有甩出孔，所述电机安装在所述罐体底部，所述插轴下端与所述电机输出轴连接，上端用于带动所述内筒和所述底盘同步转动，所述插轴中心轴与所述内筒、罐体中心轴重合； [0018] 所述底盘位于所述内筒内，所述提升机构用于带动所述底盘上下移动，所述第一气缸用于带动所述底座上下移动。 [0020] 所述底板底面开设有环槽，所述环槽为燕尾槽，所述环槽为圆环状且圆心位于所述插轴中心轴上，所述底座顶部固定有与所述环槽相适配的凸条，所述凸条嵌在所述环槽内且与所述环槽滑动配合。 [0021] 进一步优选为：所述底座沿其厚度方向开设有用于插轴插入的穿孔，所述底板沿其厚度方向开设有用于插轴插入的插孔，所述底盘底部开设有用于插轴插入的插槽，所述插槽、插孔和穿孔由上往下依次设置； [0022] 所述插轴为矩形，所述插槽、插孔均为矩形且与所述插轴相适配，所述插轴用于插设在所述插槽、插孔和穿孔内，以带动所述内筒和所述底盘转动。 [0024] 所述电磁铁用于与所述底盘磁性连接，以带动所述底盘在所述内筒上下移动。 [0025] 进一步优选为：所述底盘为倾斜设置且水平高度较低一侧与所述残渣出口位于所述罐体同一侧，所述底盘与所述内筒上下滑动配合。 [0026] 进一步优选为：所述甩出孔设置有多个，多个所述甩出孔均布在所述侧板上。 [0027] 综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明以钢渣粉作为活化材料，具有绿色环保、强度高、耐久性好的优点。本发明主要存在以下特点： [0028] 1、力学性能和耐久性能优异，无需特殊养护； [0029] 2、通过压缩空气将HPSC拌合物高速喷射到工作面并进行饰面处理，结构砼密实度有保证； [0030] 3、施工灵活，快速，正常喷射1h可完成一段4m左右完成，可多工作面，缩短工期； [0031] 4、节段之间无接缝，仅仅每天施工完成或其他原因停止施工后需要处理接缝，接缝处理较简单； [0032] 5、减少结构砼厚度，最大限度减优化隧道结构，全寿命周期成本低，综合成本不高，降低施工造价； [0033] 6、施工安全有保障，洞内仅放置小型设备，人员少，吊装撤出容易； [0036] 图1是实施例的剖视示意图，主要用于体现前处理设备的结构； [0037] 图2是实施例的剖视示意图，主要用于体现前处理设备的结构。 [0038] 图中，1、第一气缸；21、第二气缸；22、电磁铁；3、罐体；41、底板；42、侧板；5、甩出孔；6、电机；7、插轴；8、喷射料出口；9、喷射料进口；10、残渣出口；11、底盘；12、底座；13、穿孔；14、插孔；15、插槽；16、凸条。 具体实施方式[0039] 下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。 [0040] 实施例：一种隧道大掺量钢渣粉高性能喷射砼的施工方法，包括以下步骤： [0041] S1、搅拌和输送 [0042] 将干混料储存搅拌罐、搅拌机、6m3/h湿喷机、8m3的电动空气变频螺杆式空压机设在合理位置；在喷射砼工厂集中生产干混料，通过干混物料运输车将喷射砼干混料运送到现场干混砂浆罐中储存(约40t)，然后通过搅拌机将喷射砼干混料和水搅拌均匀，得到喷射料；通过输料斗将喷射料由搅拌机输送至前处理设备和湿喷机。 [0043] 优选的，在喷射料中，钢渣微粉掺量为50％，具体的，喷射料由水泥基材料、超细活化材料、防腐防水功能性添加剂、憎水减阻表面活化组分、特种聚合物表面活性剂、特种触变剂等复配而成。超细活化材料选用钢渣微粉。 [0044] S2、喷射 [0045] 铺设连接钢筋格栅或钢筋骨架及钢筋网片后，通过压缩空气由输送软管将喷射料输送至施工断面，进行喷射施工。 [0046] 优选的，开始喷射前，首先打开进风管总阀门，上风路阀门开启1/3圈，再调整下风2 路到大约0.5‑1.0kg/cm 空载风压(取决于输料管内料流输送距离)，然后喷射手开启喷头水阀，喷水预湿结构表面。 [0047] 开机后，注意观察风压表值变化，并根据喷嘴出料情况调整主风阀开度以控制高压风的风量和风压，一般喷边墙工作风压为0.2‑0.3MPa，拱部为0.3‑0.4MPa。风压根据砼和易性和喷射管长度适当调整。 [0048] 开始喷射时，要先送风，后给水，然后再开机送料。此时，喷射手根据受喷面和喷出的砼情况，调整加水量和风压大小，以喷料易粘着，料流冲击力适中，回弹小和喷层表面湿润、平整光滑、无流淌现象为原则。 [0049] 作业过程中，上料速度要均匀连续适中，始终保持料斗内有一定的砼储存。及时清除振动筛上粒径大的颗粒和其他异物。 [0050] 喷射手要掌握好喷射距离和角度，一般喷嘴至受喷面的距离以0.6～1.2m为宜；喷射部位按顺序，分段、分片进行，由下而上交错进行。先喷侧墙，后喷拱部，喷射前先将受喷面凹洼处先喷涂找平。 [0051] 喷射料束运动轨迹，环形旋转水平移动一圈压半圈，环形旋转直径为约0.6m；喷射第二行时，依顺序从第一行起点上方开始，行间搭接2‑3cm。 [0052] 喷射时旋转速度及一次喷射厚度，以2秒左右转动一圈为宜；一次喷层厚以在自重作用下不坍落为度，一般一次喷射厚度拱部5‑7cm，边墙7‑9cm。 [0053] 有钢筋部位，使喷嘴靠近钢筋，使喷射角度稍偏一些，使钢筋的保护层厚度达到1.5cm以上。 [0054] 在喷射作业期间出现堵管时，立即停止湿喷机供料，用木棒或铁锤敲击堵塞部位，振松堵塞物，再用高压风吹出。如输料管过长，分段进行处理。 [0055] 当长时间停顿或每班工作结束时，要首先停止上料，让机器继续运转，直到转子料腔中的物料全部出完为止，然后再停机。停机后，须把输料软管中的余积料吹出去，当发现没有物料从喷头喷出时，再关闭喷头水阀，最后关闭总进风管路阀门。 [0056] 本发明具有以下优点： [0057] 1、力学性能和耐久性能优异，无需特殊养护； [0058] 2、通过压缩空气将HPSC拌合物高速喷射到工作面并进行饰面处理，结构砼密实度有保证； [0059] 3、施工灵活，快速，正常喷射1h可完成一段4m左右完成，可多工作面，缩短工期； [0060] 4、节段之间无接缝，仅仅每天施工完成或其他原因停止施工后需要处理接缝，接缝处理较简单； [0061] 5、减少结构砼厚度，最大限度减优化隧道结构，全寿命周期成本低，综合成本不高，降低施工造价； [0062] 6、施工安全有保障，洞内仅放置小型设备，人员少，吊装撤出容易； [0063] 7、通过3D激光扫描、图像采集和智能喷射机可实现智能建造，洞外操作控制，进一步提高喷射厚度控制精度和安全环保水平。 [0064] 参照图1‑2，前处理设备和湿喷机管道连接，前处理设备用于滤除喷射料中的大颗粒杂质，如砂浆凝结块等，以保证喷射质量。优选的，前处理设备包括第一气缸1、提升机构、罐体3、内筒、电机6、插轴7、底盘11和底座12。罐体3为圆筒状且侧壁设置有喷射料出口8、喷射料进口9和残渣出口10，喷射料出口8位于罐体3下部一侧，残渣出口10位于罐体3上部一侧，残渣出口10和喷射料出口8均位于罐体3同一侧。喷射料进口9位于罐体3相对喷射料出口8另一侧，喷射料出口8水平高度低于残渣出口10且高于喷射料出口8。湿喷机与喷射料出口8管道连接，喷射料通过喷射料进口9进入内筒。 [0065] 在上述技术方案中，传统喷射料喷射是直接通过湿喷机喷浆，但是由于喷射料运输路径、时间长，且经过的设备多，因此进入湿喷机内的喷射料中会存在一些大颗粒的砂浆凝结块、固体杂质等，这些杂质若不筛选出来，不仅会影响喷射砼施工质量，还会对湿喷机产生一定损坏。为此本发明设置了前处理设备，可将喷射料中的大颗粒杂质，如砂浆凝结块等滤除，然后再通过湿喷机喷射施工，提高了喷射砼的施工质量。 [0066] 参照图1‑2，内筒、底盘11和底座12均位于罐体3内，底座12支撑在内筒底部且与内筒转动配合，内筒外径与罐体3内径相同，内筒上开设有用于喷射料向外甩出的甩出孔5。优选的，内筒包括底板41和固定在底板41顶部的侧板42，侧板42为圆筒状，甩出孔5开设在侧板42上。具体的，甩出孔5为圆形孔且轴向方向与侧板42厚度方向相同，甩出孔5设置有多个，多个甩出孔5均布在侧板42上。侧板42外径与罐体3内径相同，以使侧板42与罐体3内壁紧贴。底板41底面开设有环槽，环槽为燕尾槽，环槽为圆环状且圆心位于插轴7中心轴上，插轴7中心轴与内筒、罐体3中心轴重合。底座12顶部固定有与环槽相适配的凸条16，凸条16嵌在环槽内且与环槽滑动配合，凸条16为圆环状且圆心位于插轴7中心轴上。第一气缸1位于罐体3底部且用于带动底座12上下移动，优选的，第一气缸1包括活塞杆，第一气缸1活塞杆上端伸入罐体3内且与底座12固定，以带动底座12、内筒、底盘11整体上下移动。第一气缸1设置有两个，两个第一气缸1对称设置在插轴7的相对两侧。 [0067] 参照图1‑2，电机6安装在罐体3的底部中心，插轴7下端与电机6输出轴连接，上端伸入罐体3内且用于带动内筒和底盘11同步转动。底盘11位于内筒内，底座12中部沿其厚度方向开设有用于插轴7插入的穿孔13，底板41中部沿其厚度方向开设有用于插轴7插入的插孔14，底盘11底部中心开设有用于插轴7插入的插槽15，插槽15、插孔14和穿孔13由上往下依次设置。插轴7为矩形，插槽15、插孔14均为矩形且与插轴7相适配，插轴7用于插设在插槽15、插孔14和穿孔13内，以带动内筒和底盘11在底座12上转动。穿孔13为圆形且直径大于插轴7对角线长度，以免底座12妨碍插轴7带动内筒和底盘11旋转。底盘11分别与底板41顶面及侧板42内侧接触，底盘11与侧板42上下滑动配合，优选的，底盘11表面设置有滑块(图中未示出)，侧板42内侧开设有与滑块相适配的滑槽(图中未示出)，滑块插在滑槽内且与滑槽滑动配合。 [0068] 参照图1‑2，提升机构用于带动底盘11上下移动，优选的，提升机构包括第二气缸21和电磁铁22。第二气缸21固定在罐体3的顶部中心，第二气缸21包括活塞杆，第二气缸21活塞杆下端伸入罐体3且与电磁铁22固定。电磁铁22用于与底盘11磁性连接，以带动底盘11在内筒上下移动。具体的，底盘11中部设置有用于与电磁铁22磁性连接的铁块，铁块位于底盘11内部。底盘11为倾斜设置且水平高度较低一侧与残渣出口10位于罐体3同一侧，底盘11与内筒上下滑动配合。 [0069] 在上述技术方案中，本前处理设备采用旋转筛除的方式，当喷射料通过喷射料进入内筒后，内筒会带动喷射料旋转，在离心力作用下，粒径较小的喷射料将通过甩出孔5、喷射料出口8进入湿喷机，而粒径较大的杂质颗粒将暂存在内筒内。当内筒中杂质颗粒需要向外排出时，可通过第二气缸21带动底盘11向上移动，从而推动内筒内的杂质颗粒逐渐向上移动，以使杂质颗粒通过残渣出口10向外排出。 [0070] 使用过程及原理：启动第一气缸1，以带动底座12、内筒和底盘11整体向下移动，直至主轴穿过穿孔13、插孔14后完全插入插槽15内，此时侧板42将移动到喷射料进口9下方和喷射料出口8处，喷射料露出，侧板42刚好与喷射料出口8对应，残渣出口10位于内筒上方且与侧板42顶面靠近。待插轴7插入穿孔13、插孔14和插槽15后，开始通过喷射料向内筒进料，同时启动电机6，以使内筒和底盘11在罐体3内同步转动。内筒和底盘11在罐体3内同步转动，内筒内的粒径较小的喷射料将通过甩出孔5和喷射料向外甩出，而粒径较大的杂质颗粒将暂存在内筒内。当内筒中杂质颗粒需要向外排出时，进料停止，电机6停止运行，第二气缸21启动，以使第二气缸21活塞杆向下移动，从而通过电磁铁22吸住底盘11。待第二气缸21与底盘11磁性连接好后，第二气缸21将带动底盘11向上移动，从而推动内筒内的杂质颗粒逐渐向上移动，以使杂质颗粒通过残渣出口10向外排出。 [0071] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。 |
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