杨磊
安徽太平矿业有限公司
摘要：在地下矿山建设中，喷射混凝土与锚杆经常用于各种用途的竖井支护。采用喷射混凝土代替浇筑混凝土，简化了施工工艺，减少了模板设施，改善了作业条件，且在上下井径不同时平顺连接，为简化施工创造了有利条件。本文论述了安徽太平矿业2#破岩柱后的锚喷支护准备和施工过程中的质量控制要点，总结施工经验和注意事项，为喷射混凝土施工提供参考。
安徽太平矿业有限公司是一家以铁矿为主、金铜伴生的多金属采、选矿山企业，在中深部基建工程施工过程中， 2#主井工程在完成井筒清淤、岩柱爆破掘进后，原方案采用现浇混凝土作为永久支护。经现场实地查看，2#主井-272～284段井筒围岩以闪长玢岩为主，层节理发育，无淋水现象。围岩较稳固，属于Ⅱ类围岩。井筒-272以上净直径为Φ5.2m，天轮硐室-284以下井筒净直径为Φ4.2m。由于段高较小，采用现浇混凝土必须制作模板，工期较长，且上下井径大小不一，接茬处处理较为复杂。为了缩短工期，保证两个不同直径井筒接茬平顺，经过多次方案讨论比较，最终决定采用喷射混凝土作为竖井永久支护。支护厚度300mm。采用喷射混凝土支护取代竖井浇筑混凝土衬砌，简化了施工工序，免除了临时支护和模板等设施，改善了作业条件，缩短了施工工期，减少围岩暴露时间，为快速成井创造了有利条件。由于竖井支护属于永久工程，喷射混凝土强度的控制属于本工程一项关键工艺。
1.影响喷射混凝土强度的主要因素
1.1原材料质量
（1）水泥的强度、安定性对混凝土的力学性能影响较大，应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。本工程选用宿州海螺水泥有限责任公司生产的42.5普通硅酸盐水泥。
（2）细骨料采用中粗砂，细度模数不宜小于2.5，干拌法喷射时，骨料的含水率应保持恒定并大于6%，粗骨料应选用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不宜大于12mm。为保证原材料质量，骨料甲方采购供应，产地为山东河砂。碎石产地为萧县。经现场取样送检，砂样细度模数试验结果为2.7，碎石连续粒级5-16mm，堆积敏度1470kg/m3，均符合设计要求。
（3）速凝剂宜选用无碱或低碱型速凝剂。速凝剂大部分是由氯酸盐类、烧碱、石灰等按照一定的比例配合而成的干燥粉末状材料，容易受潮，当处在潮湿环境中，容易与空气中的水发生化学反应，生产新的化合物，使得速凝剂效果降低，所以在存储和使用过程中要注意防潮。
速凝剂的掺加方法大致分为先掺法和后掺法两种。先掺法即将速凝剂、水泥、砂、石集料一起并合,然后输送到湿喷机内进行喷射。后掺法,即先将水泥、砂、石集料一起并合,把并合料运至喷射作业点喷射机旁,加入速凝剂再行拌合。先掺法随着运输距离的长短、停放时间不同会影响速凝效果，后掺法在现场计量又难以准确把握，故在现场配置电子计量称，每次喷射作业前都由监理单位现场见证，确保计量准确。本工程选用淮北鑫达新型建材公司销售的J85型速凝剂和淮北嬛美建材销售有限公司生产的HMS-107高效减水剂。
1.2配合比的设计
喷射混凝土配合比要根据多种因素综合选定，在保证原材料质量合格的前提下，无论干喷还是湿喷，拌合料的设计必须符合下列要求：
①必须能向上喷射到指定的厚度，并且回弹最少；
②4~8h的强度应能具有控制地层变形的能力;
③在速凝剂用量满足可喷性和早期强度的要求下,必须达到设计的28d强度;
④有良好的耐久性;
⑤回弹量少;
⑥不发生管路堵塞。
喷射混凝土配合比设计参数主要有水泥用量、砂率、水胶比等。水泥用量要控制在不小于400kg/m3，水泥用量过多造成经济浪费，且现场粉尘增大，影响作业环境。水泥用量过少会造成回弹量大，影响混凝土强度。砂率要控制在50%-60%，这是综合考虑喷射混凝土施工时的工作性能和力学性能后提出的。实践证明,砂率的大小既影响喷射混凝土的工作性能,也影响力学性能。当砂率过低时,回弹量高,输送管路容易堵塞，施工工艺不易掌握,混凝土强度离散性很大。砂率过大,由于粗骨料偏少,喷射时粗骨料对混凝主冲击捣实力不大,混凝土不密实,使喷射混凝土的强度降低，同时使集料比表面积增大,要达到相应的工作性,就要增加水泥用量,既不经济也会使提起土收缩增大。干拌法混合时水胶比不宜大于0.45。水胶比的大小影响喷射混凝土回弹率和强度。水胶比过大,回弹率虽然可以减小,但强度降低;水胶比过小强度虽高,但回弹率也增高。采取干法喷射施工时,由于施工工艺的特殊性,水是从喷嘴处加入的,加水量全凭操作人员的经验根据对喷射混凝土表面状况判断,通过调节水阀进行控制。喷射混凝土表面出现流淌、滑移、拉裂时,表明水胶比过大,需减少加水量;若表面出现干斑、作业中粉尘大、回弹量大时,则表面水胶比太小，需要及时加大水量；当表面平整，呈水亮光泽状，粉尘和回弹较少时，表面水灰比适宜。
本工程委托淮北市金房建筑工程检测试验有限公司进行喷射混凝土配合比工作。由于喷射混凝土不同于浇筑混凝土，最终成型强度试验结果应乘以系数0.95，作为喷射混凝土的抗压强度值。所以要保证实验室的配置强度应高于32Mpa才能满足最终强度。根据检测公司提供的配合比配制强度为38.2Mpa，符合规定要求。最终确定的混凝土配合比见表1
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1.3现场见证做好施工现场混凝土配合比。
因为实验室配合比是在砂、石洁净、干燥状态下取得的，与施工现场存留骨料在含水率及含泥量方面存在差异，而雨后砂、石的含水量则更大，所以需要将实验室配合比调整为施工配合比。在现场见证时，基建工程部技术人员发现采购的黄沙湿度较大，便及时联系了计量质检部进行黄沙的水分检测，并根据实测水分及时调整了黄沙用量，确保施工配比准确。
2.喷射混凝土施工过程中的质量控制
2.1喷射作业前的准备工作
喷射作业现场做好准备工作，拆除作业面障碍物，清除井筒帮壁的浮石、泥浆及岩渣堆积物。埋设控制喷射混凝土厚度的标志（厚度控制钉、喷射线）作业区有良好的通风和照明，并做好对机械设备、风水管路、输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。
2.2喷射作业
喷射混凝土是在空气压力作用下，通过充气软管以较高的速度和压力喷射到受喷面，水泥颗粒与集料反复冲击，使混凝土瞬时压实。压力过小会使混凝土挤压不密实，喷射距离过大过小都会增加回弹量。
为保证喷射混凝土质量、减少回弹量和降低物尘,作业时分段施工，每段高度为2m，喷射顺序由上而下。共分两次喷射，每次喷射厚度150mm。喷射角度和距离喷射角度和距离直接影响回弹量,所以要尽量保证喷射角度应与喷射面垂直,喷嘴与受喷面的距离宜为0.6~1.8m。在喷射过程中,风压过大会增大混凝土的回弹量,风压过小则不能保证混凝土的密实性。要结合现场根据施工部位调整风压、水压。
2.3 喷射混凝土质量检测
喷射混凝土质量检测主要内容为喷射混凝土的强度和喷层厚度。喷射混凝土强度检测采用点荷载试验法或拨出试验法，也可采用喷大板切割法或凿方切割法，不得采用试块法。喷层厚度检测前在喷射混凝土凝固前采用针探法检测，也可用打孔尺量法或取芯法检测。喷射混凝土厚度不应小于设计值的90%。本工程强度检测采用点荷载试验法和喷大板切割法，强度检测代表值为33.46Mpa，喷层厚度检测采用取芯法，厚度检测代表值为305mm，满足设计要求。
结语：在地下矿山建设中，喷射混凝土及锚杆常用于各种用途的竖井支护，采用喷射混凝土锚杆支护取代竖井浇筑混凝土衬砌，简化了施工工序，免除了临时支护和模板设施，改善了作业条件，为快速成井创造了有利条件。在竖井喷射混凝土施工中，应从原材料质量控制、配合比设计，加强现场施工配合比管理，加强现场作业管理等措施加强质量管理，保证永久支护强度。
参考文献：
[1]王琪 喷射混凝土配合比设计及其质量控制
[2]程良奎 喷射混凝土 中国建筑工业
[2]刘郁 隧道初期支护喷射混凝土强度质量控制