一种喷射混凝土工艺的制作方法

本发明涉及隧道初支施工。更具体地说，本发明涉及一种喷射混凝土工艺。

背景技术：

1、高速铁路隧道施工中，由于初面后续需要施工土工布和防水板，对初支面平整度要求高，规范要求初支面深长比保护大于1/20。常规的初支混凝土采用湿喷的方法，自下而上、分层分段进行喷射，混凝土喷射完成后，施工人员直接采用铁锹等工具对初支面进行平整施工，这种方法形成的初支面平整度差，无法保证初期支护层内部混凝土密实性，容易导致频繁返工补喷，严重影响了隧道施工效率和施工质量，且需要耗费大量人工劳动力，施工成本难以控制。

2、为解决上述问题，需要设计一种喷射混凝土工艺，在保证隧道初支混凝土施工效率的同时提高混凝土喷射成型质量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种喷射混凝土工艺，采用三喷、三刮、一收面的施工方法，将传统的一次喷射成型改成三次喷射，并及时对混凝土凸出施工面部分进行刮除，在保证单层混凝土填充密实的同时避免了初支层整体喷射施工时间长不易修整的问题，大幅度提高了成型后初支面的平整度，保证了混凝土喷射成型质量。

2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种喷射混凝土工艺，包括：

3、s1、对开挖面喷射初层混凝土；

4、s2、对初层混凝土喷射面进行刮平施工，使初层混凝土表面平整且与设计的拱架外侧表面相适应；

5、s3、在初层混凝土形成的施工面上安装拱架，相邻的拱架间通过拉筋和网片连接，然后在初层混凝土与网片间喷射第二层混凝土使其向内填充至网片表面；

6、s4、对第二层混凝土喷射面进行刮平施工，使第二层混凝土表面平整且无混凝土堆积；

7、s5、对第二层混凝土形成的施工面喷射第三层混凝土，使其完全覆盖拱架内侧表面；

8、s6、对第三层混凝土喷射面进行刮平施工，使第三层混凝土表面平整并形成符合设计要求的初支面；

9、s7、对初支面进行收面施工。

10、优选的是，所述喷射混凝土工艺，s1中，喷射初层混凝土时，沿设计的拱架外轮廓线对隧道开挖面进行初喷，并对开挖面上存在局部超挖或凹凸不平的位置进行回填。

11、优选的是，所述喷射混凝土工艺，s3中，喷射第二层混凝土时，对网片、初层混凝土与拱架共同合围形成的空间进行填充，使网片背后混凝土喷填密实、无空洞，其中，混凝土喷射方向始终垂直于施工面，喷射距离保持在0.6-0.8m。

12、优选的是，所述喷射混凝土工艺，s5中，喷射第三层混凝土时，采用自下而上、分段分层的方式从第二层混凝土形成的施工面喷射至拱架内侧表面，使拱架与隧道完全连为一体，其中，混凝土喷射方向与实时施工面的夹角为70-90°，喷射距离保持在0.8-1.2m。

13、优选的是，所述喷射混凝土工艺，s7中，收面施工的步骤包括：使用面层混凝土对s6中形成的初支面进行全面扫面，对初支面上存在的局部凹坑进行喷填，同时消除初支面上的刮铲痕迹，其中，混凝土喷射方向始终垂直于施工面，喷射距离保持在1.3-1.5m。

14、优选的是，所述喷射混凝土工艺，s2、s4、s6中，均采用专用的刮料装置按照设定的隧道轮廓线对相应的混凝土喷射面上凸出的混凝土进行刮除，所述刮料装置包括：

15、控制台，其设置在施工位置的隧道底面上并在驱动装置的驱动下沿隧道底面自由移动，所述控制台两侧间隔设有安装槽，两个安装槽对称设置且位于同一隧道断面上，任一安装槽为竖直设置的扇形结构；

16、两个刮料单元，其与所述两个安装槽对应设置，任一刮料单元包括伸缩杆，其一端与对应的安装槽的圆心铰接，另一端沿所述安装槽的径向向隧道拱墙延伸；刮料板，其设置在所述伸缩杆靠近隧道拱墙的端部并通过转轴与所述伸缩杆铰接，所述转轴和所述刮料板的刮料端均沿隧道长度方向设置；驱动电机，其设置在所述伸缩杆内部并用于控制所述转轴的转动角度；收集槽，其设置在所述刮料板内侧的刮料平面上并与其可拆卸连接，所述收集槽为v形槽，其一侧与对应的刮料平面贴合连接且端部与所述刮料板的刮料端对齐。

17、优选的是，所述喷射混凝土工艺，所述刮料板为三棱柱结构，其三个四边形侧面均沿隧道长度方向设置，其中一个侧面通过所述转轴与所述伸缩杆铰接，另外两个侧面相对所述转轴的径向平面对称设置。

18、优选的是，所述喷射混凝土工艺，所述收集槽与所述刮料板平行设置，且所述收集槽的两端分别伸出所述刮料板的端部；位于所述v形槽顶部的两个槽边的连线与所述v形槽上远离刮料平面的端面垂直，所述v形槽的槽角设置为等于所述刮料板内侧的刮料平面在刮料端与隧道断面切线的夹角。

19、优选的是，所述喷射混凝土工艺，使用所述刮料装置对混凝土喷射面进行刮平施工的方法包括：

20、t1、初始位置下，各刮料单元的伸缩杆水平设置在隧道底板上，各刮料板均按照设定角度向上倾斜且刮料端与当前的混凝土喷射面抵接；

21、t2、控制各伸缩杆向隧道中心同步转动至竖直状态，使所述刮料板分别从隧道两侧沿混凝土喷射面向上进行一次刮平，刮平过程中，根据隧道断面轮廓线实时控制各伸缩杆的长度与对应的刮料板的转动角度，使所述刮料板的刮料端始终与混凝土喷射面抵接且刮料平面在刮料端处与隧道断面的切线的夹角固定；刮平完成后，两个刮料板的刮料端在隧道中线处抵接，两个收集槽在隧道中线处配合对接形成沿隧道长度方向贯通的三角槽结构；

22、t3、使用混凝土处理装置对所述三角槽结构内的混凝土废料进行清理；

23、t4、控制所述刮料板反向转动至在刮料端处与隧道断面的切线垂直的状态；

24、t5、控制各伸缩杆反向向隧道两侧同步转动至初始位置，使所述刮料板分别朝隧道两侧沿混凝土喷射面向下进行二次刮平，刮平过程中，根据隧道断面轮廓线实时控制各伸缩杆的长度与对应的刮料板的转动角度，使所述刮料板的刮料端始终与混凝土喷射面抵接且刮料平面在刮料端处与隧道断面的切线垂直；

25、t6、清理两侧拱脚处集中刮除的混凝土废料，即完成该轮次的混凝土刮平施工。

26、优选的是，所述喷射混凝土工艺，所述混凝土处理装置包括两个套筒，其对应设置在所述三角槽结构的两端，任一套筒配合套设在所述两个收集槽的外侧并形成封闭腔体；底板，其固定连接所述两个套筒的底部并与所述三角槽结构的底面贴合连接；水管，其进水段和出水段分别与所述两个套筒上的穿孔配合连通。

27、本发明至少包括以下有益效果：

28、1、本发明采用三喷、三刮、一收面的施工方法，将传统的一次喷射成型改成三次喷射，并及时对混凝土凸出施工面部分进行刮除，在保证单层混凝土填充密实的同时避免了初支层整体喷射施工时间长不易修整的问题，大幅度提高了成型后初支面的平整度，保证了混凝土喷射成型质量；

29、2、采用本发明的施工工艺形成的初支层施工质量和初支面平整度能够更好的满足施工规范要求，有效降低了返工补喷的次数，避免了混凝土材料的浪费，节约了施工成本；

30、3、本发明采用专用的刮料装置对混凝土喷射面进行多次刮平施工，能够更好的适用于上述喷射混凝土施工工法，在保证整体施工效率的条件下提高了刮平施工效果，有效保证了每次混凝土喷射后施工面的表面平整度，进一步提高了隧道整体初支施工质量。

31、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。