一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构及其施工方法。本发明专利技术所述喷射混凝土结构以隧道围岩面为基底，该混凝土结构依次包括混合钢纤维喷射混凝土层、保水喷射砂浆层及低收缩喷射混凝土层；所述混合钢纤维喷射混凝土层包括胶凝材料、混合纤维、液体早强剂、液体无碱速凝剂、集料及水，所述保水喷射砂浆层包括、普通硅酸盐水泥、微硅粉、细集料、重钙粉、液体减水剂、保水改性剂及液体无碱速凝剂，所述低收缩喷射混凝土层包括胶凝材料、减缩剂、液体减水剂、液体无碱速凝剂及集料。本发明专利技术所述单层衬砌用喷射混凝土结构的力学承载强度及韧性优良、收缩开裂小且抗渗性能好，以提高复杂地形条件下隧道单层衬砌结构的适应性。高复杂地形条件下隧道单层衬砌结构的适应性。高复杂地形条件下隧道单层衬砌结构的适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构及其施工方法


[0001]本专利技术属于隧道衬砌混凝土
，具体来讲，涉及一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构及施工方法。

技术介绍

[0002]隧道混凝土衬砌结构是指在隧道开挖后及时进行施做的支护结构，实现对隧道围岩表面进行临时(初期支护)或永久性的支撑承载(二衬支护)作用，并与围岩形成整体受力结构、控制围岩松弛变形，其中衬砌结构多以隧道新奥法设计下的复合式衬砌形式为主。与复合式衬砌结构不同，单层衬砌在结构设计上充分考虑了喷射混凝土的性能富裕及支护强度，将其作为永久性支护体系，并取消了防水板等隔离层设计，二衬结构也采用了喷射混凝土层或模筑混凝土层(厚度比新奥法二衬混凝土层小)，因此具有一体式受力承载、层间应力传递充分、施工工艺简化、衬砌厚度降低，造价经济性高等应用优点。
[0003]我国地域辽阔，地质环境复杂多样，造成了隧道围岩地质水文条件更为复杂，而单层衬砌采用的喷射混凝土材料目前尚存在承载受力强度低(多为C25/C30强度等级)、早期强度发展缓慢、收缩开裂渗漏以及抗弯韧性不足等问题，此外，单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于：所述喷射混凝土结构由呈梯度方式的三层喷射混凝土或砂浆材料组成，以隧道围岩面为基底，该混凝土结构依次包括混合钢纤维喷射混凝土层、保水喷射砂浆层及低收缩喷射混凝土层，所述混凝土结构采用湿法喷射工艺制备得到；所述混合钢纤维喷射混凝土层作为第一层，与隧道围岩直接接触，混凝土层厚度范围为50
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150mm；所述混合钢纤维喷射混凝土层的材料包括胶凝材料、混合纤维、液体早强剂、液体无碱速凝剂、集料及水，所述集料包括粗集料及细集料，以每立方混合钢纤维喷射混凝土层材料计各组分质量如下：胶凝材料400
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450kg，混合纤维20kg
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45kg，液体早强剂8kg
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15kg，液体无碱速凝剂25kg
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35kg，且胶集比1:3.5～1:5.0，砂率55
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65％，水胶比0.38
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0.45；所述保水喷射砂浆层作为中间层，砂浆层厚度为20
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50mm；所述保水喷射砂浆层中水灰比不大于0.4，原材料中除水以外的其他材料按以下重量份组成：所述保水喷射砂浆层的材料中，胶砂比1:1.5～1:2.5；所述低收缩喷射混凝土层作为第三层，也是单层衬砌结构的面层，混凝土层厚度为100
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150mm；所述低收缩喷射混凝土层的材料包括胶凝材料、减缩剂、液体减水剂、液体无碱速凝剂及集料，所述集料包括粗集料及细集料；以每立方低收缩喷射混凝土层材料计各组分质量如下：胶凝材料450
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550kg，减缩剂5
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10kg，液体减水剂3
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6kg，液体无碱速凝剂30
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50kg，且所述胶集比1:2.0～1:3.5，砂率50
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60％，水胶比不大于0.4。2.根据权利要求1所述的一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于，所述混合钢纤维喷射混凝土层中采用的胶凝材料按质量百分比包括以下组分：水泥70％
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90％，活性早强粉末10
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30％；所述粗集料及细集料均为隧道洞渣母岩经破碎、筛分、磨细制得，所用隧道洞渣母岩的抗压强度大于80MPa，云母含量小于等于0.2wt％，碱
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硅酸反应活性小于0.1％；所述混合纤维为钢纤维与非钢纤维的混合物，其中钢纤维：非钢纤维的体积比例为1：0.5～1；所述液体早强剂的固含量为30
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50％，其溶质组分为早强型聚羧酸减水剂、木质素磺酸钙或木质腐殖酸钙、无机钙盐按质量比为5：(1
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2)：(3
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5)组成的组合物；所述液体无碱速凝剂为无氟型，pH值大于3.0，且其中碱含量及氟元素的当量含量均小于0.05wt％。3.根据权利要求2所述的一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于，所述
混合钢纤维喷射混凝土层中，所述水泥选自普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的任意一种，且水泥强度等级为42.5，烧失量小于3％；所述活性早强粉末为硅灰、偏高岭土与粒化高炉矿渣粉的混合物，其中硅灰：偏高岭土：粒化高炉矿渣粉质量比为(0.5
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1)：1：(0.5
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1)。4.根据权利要求2所述的一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于，所述混合钢纤维喷射混凝土层中，所述粗集料的最大粒径不大于10mm，针片状含量小于3wt％，压碎指标小于10％；所述细集料中石粉含量小于5wt％，松散堆积密度大于1600kg/m3。5.根据权利要求2所述的一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于，所述混合钢纤维喷射混凝土层中，所述混合纤维中的钢纤维为涂层改性的异形钢纤维，直径为0.4
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0.6mm，长度为15
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30mm，抗拉强度大于1200MPa；钢纤维采用的涂层材料为环氧树脂、镀锡或镀铜的一种；所述非钢纤维选自仿钢纤维、玻璃纤维、聚甲醛单丝纤维中的任意一种，直径为50
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100μm，长度8
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12mm，抗拉强度大于800MPa。6.根据权利要求5所述的一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于，所述混合钢纤维喷射混凝土层中，所述钢纤维为端钩形、集束形或波浪形的一种。7.根据权利要求2所述的一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于，所述混合钢纤维喷射混凝土层中，所述液体早强剂中的无机钙盐为硝酸钙、甲酸钙、亚硝酸钙的一种；所述早强型聚羧酸减水剂的1d抗压强度比大于180％，28d抗压强度比大于150％。8.根据权利要求1所述的一种隧道单层衬砌用梯度喷射混凝土结构，其特征在于，所述保水喷射砂浆层中采用的普通硅酸盐水泥强度等级为52.5，比表面积350
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400m2/kg，C3S含量不低于65w...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾鲁平，王伟，乔敏，赵爽，朱伯淞，陈俊松，吴庆勇，单广程，洪锦祥，冉千平，
申请(专利权)人：四川苏博特新材料有限公司博特新材料泰州有限公司镇江苏博特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：