微硅粉在隧道噴射砼施工中的應用

1、工程概況 
  ZNTJ-9標太岳山隧道位于山西省臨汾市安澤縣和古縣境內(nèi),設計為單洞雙線大斷面結(jié)構(gòu),起止里程為DK392+930—DK409+124,全長16194m;隧道最大埋深約300m,最小埋深約5米,屬于長大隧道,除進出口外,另設4座斜井作為輔助坑道。全隧道均采用復合式襯砌,即初期支護和二次襯砌組成,對于Ⅳ、Ⅴ級圍巖的初期支護由帶8字結(jié)的格柵拱架(或工字鋼鋼架)、鋼筋網(wǎng)片、徑向錨桿、噴射砼組成,對于Ⅲ級圍巖的初期支護采用鋼筋網(wǎng)片、徑向錨桿和噴射砼組成。 

2、PDCA循環(huán) 
PDCA循環(huán)又叫戴明環(huán),是美國質(zhì)量管理專家戴明博士首先提出的,它是全面質(zhì)量管理所應遵循的科學程序。全面質(zhì)量管理活動的全部過程,就是質(zhì)量計劃的制訂和組織實現(xiàn)的過程,這個過程就是按照PDCA循環(huán),不停頓地周而復始地運轉(zhuǎn)的。 
PDCA是英語單詞plan(計劃)、do(實施)、check(檢查)和action(處理)的第一個字母,P是計劃,D是實施,C是檢查,A是處理。 
第一階段是計劃,包括方針、目標、活動計劃、管理項目等。 
第二階段是實施,即按照計劃的要求去干。 
第三階段是檢查,檢查是否按規(guī)定的要求去干,哪些干對了,哪些沒有干對,哪些有效果,哪些沒有效果,并找出異常情況的原因。 
第四階段是處理,就是說,要把成功的經(jīng)驗肯定下來,變成標準,以后就按這個標準去做。失敗的教訓也要加以總結(jié),使它成為標準,防止以后再發(fā)生。沒有解決的遺留問題反映到下一個循環(huán)中去。 

2.1 計劃階段(P) 
a、現(xiàn)狀(圖1) 
b、原因分析 
材料浪費大,空氣中粉塵含量高,噴射時間長,對施工人員健康照成極大傷害。影響噴射砼回彈量的原因進行分析,經(jīng)整理后見(圖2):
c、制定對策(圖3) 

2.2 實施階段(D) 
a、提高思想意識 
(1)提高思想意識,加強責任心 
  進一步強調(diào)職業(yè)健康衛(wèi)生,以改善隧道掌子面施工環(huán)境,保護作業(yè)人員身體健康和增強自我保護意識為目的;以加快工序循環(huán),減少噴射砼材料浪費,確保按照建設單位要求的工期內(nèi)順利完工為目的,系統(tǒng)的分析,采取光面爆破,降低炸藥用量,盡量控制拱部水平圍巖超挖,從而減小噴射砼厚度,節(jié)約材料用量,節(jié)約噴砼時間,達到加快工序循環(huán),提高經(jīng)濟效益的目的。 
(2)明確目標,加大獎罰力度 
  開展太岳山隧道勞動競賽,讓作業(yè)工人有明確的目標,并設定目標達到后的獎勵措施。項目部的技術(shù)人員和質(zhì)檢人員應嚴格把關(guān),所有考核應以安全質(zhì)量和進度為中心。對在規(guī)定的工序循環(huán)時間內(nèi)完成作業(yè)的班組進行獎勵,對不按項目部技術(shù)要求作業(yè)且質(zhì)量控制差的班組進行教育或處罰。 

b、教育與培訓,下達作業(yè)指導書 
  由項目部建立學習交流機制,對施工的具體的操作人員進行培訓考核,對施工隊要不斷的進行技術(shù)指導和幫助,加強交流并及時反饋改進情況。具體需要改進的方面有:原材料的控制,微硅粉的使用,工藝參數(shù)的選擇,施工操作的規(guī)范化與熟練程度。由工程部和試驗室對各項控制數(shù)據(jù)、施工工藝和具體施工對策進行作業(yè)指導,下達作業(yè)指導書。 
(1)原材料的控制 
為加快噴射砼速度,減少回彈,改善作業(yè)環(huán)境,原材料的選擇原則為既能滿足工程要求,又能符合經(jīng)濟效益,具體要求為: 
水泥型號的選用:普通硅酸鹽P·O 42.5。 
粗集料的選用:碎石 5~10mm,含泥量小于1%、泥塊含量小于0.2%、針片狀小于10%,且顆粒均勻。 
細集料的選用:細度模數(shù)宜在Mx=2.5~2.8之間,含泥量小于3%、泥塊含量小于0.5%的潔凈河砂為宜。 
速凝劑的選用:選用初凝時間小于5分鐘、終凝時間小于10分鐘,摻量控制在2%~4%之間為宜。 
新型材料微硅粉的摻加:微硅粉摻量為膠凝材料(水泥)用量的10%—13%。 
1)通過使用硅灰,可使噴射混凝土的性能和生產(chǎn)技術(shù)獲得以下提高:
2)在干拌的噴射混凝土中減少了回彈量,可使頂面和垂直面上的回彈料減少50%左右,從而提高了材料的經(jīng)濟效益。 
3)不用速凝劑即可提高頂面和垂直面的單層噴射厚度,從而提高了生產(chǎn)效率。 
4)噴射混凝土的早期和后期的抗彎和抗壓強度均有所提高。 
5)對氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、酸和堿-骨料反應的化學侵蝕均增強了抵抗能力。 
6)可以有效減少空氣中粉塵含量,作業(yè)環(huán)境大大改善。 
噴射砼混合料隨伴隨用,嚴禁把回彈料重新作為噴射砼使用。
 
(2)工藝參數(shù)的選擇與確定 
首先查閱有關(guān)技術(shù)資料,熟悉工藝流程,見(圖4): 
噴射砼作業(yè)時,噴頭應垂直巖面,噴頭局巖面距離0.6m-1.2m,噴射時,噴頭做螺旋形運動,噴射機工作壓力控制在0.1-0.15MPa。 
噴射作業(yè)分段、分片依次進行,噴射順序由下至上,每次作業(yè)區(qū)段長度不超過6m。 
一次噴射厚度根據(jù)設計厚度和噴射部位確定,初噴厚度為40mm—60mm,復噴一次噴射厚度拱部不大于100mm、邊墻不大于150mm。初噴著重填平補齊,將小的凹坑填圓順。 

2.3 檢查階段(C) 
針對可能影響噴射砼回彈的因素采取對應的改進措施通過對改進后的回彈量做抽樣檢查,并對所采集的回彈數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,大部分數(shù)據(jù)點在目標范圍內(nèi)變化,只有個別數(shù)據(jù)超出,但只是偶然因素,噴射砼施工過程沒有異常情況,達到了我們預定的目標。
 
2.4 總結(jié)階段(A) 
經(jīng)過相關(guān)人員的共同努力,我們從影響噴射砼回彈率的關(guān)鍵因素入手,不斷的探討、現(xiàn)場試驗,逐一進行解決,確定了噴砼施工的參數(shù)的范圍,達到了預期的效果,通過PDCA循環(huán)我們有以下幾點收獲: 
a、隧道拱部未摻加微硅粉的噴射混凝土回彈率為42.7%,摻入微硅粉后可減少到21.4%。隧道邊墻未摻加微硅粉的噴射混凝土回彈率為45.5%,摻入微硅粉后可降低到22.8%。微硅粉的使用,大大減少了噴射砼回彈率,大大節(jié)約了材料創(chuàng)造了十分可觀的經(jīng)濟效益。 
b、微硅粉的使用,一次噴射單層厚度大大增加,有效提高了工作效率,加快了施工進度,保證了晉豫魯鐵路大通道的如期開通,有很大的社會效益。 
c、微硅粉的使用,使混合料更均勻,有效降低了空氣中粉塵的含量,大大改善了隧道作業(yè)環(huán)境,保證了作業(yè)人員的職業(yè)健康安全。 
d、微硅粉的使用,提高了噴射混凝土的抗壓和抗彎強度,可以有效抵抗軟弱圍巖的變形和沉降,確保了隧道施工安全。 
e、現(xiàn)場具體的操作人員的質(zhì)量意識、技術(shù)水平和熟練程度都在很大的程度上決定著施工質(zhì)量。通過一系列的培訓教育、引導和對話交流,大大提高了施工人員的基本素質(zhì)、技能和積極性,改善了管理人員和施工人員之間的關(guān)系,這對于一個企業(yè)的發(fā)展是十分重要的。 

3、結(jié)束語 
工藝的改進是一個長期的過程,積極尋求更合理、更經(jīng)濟、更快速的施工工藝,積極探索新型建筑材料,通過運用PDCA循環(huán)成功達到降低噴射砼回彈,改善隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境,加快工序循環(huán),從而創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟效益。 

常見問題:

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