2.3 干喷法喷射混凝土
2.3.1 干喷法喷射混凝土特点
干喷法喷射混凝土是将干拌和料（水泥、骨料及粉状速凝剂）借助喷射机在压缩空气带动下输送至喷嘴处加水后喷射到受喷面的。它的主要特点如下。
（1）可及时调整水灰比与粉状速凝剂掺量，以适应潮湿及含水坡面施工的需要。
（2）混合料在输料管内可作长距离输送，对设备进入困难的区域或工程量较少的地方，采用干喷法喷射混凝土技术优势更为明显。
（3）工作台面不大的区域能在开挖暴露后迅速覆盖。
（4）拌和物料时粉尘较大，操作人员必须戴防尘口罩作业。
（5）喷射时回弹量大、粉尘大且易产生包砂现象。
2.3.2 干喷法喷射混凝土施工
（1）施工工艺流程。干喷法喷射混凝土施工工艺流程是：先将砂、小石、水泥按试验确定的配合比称量后干拌和，运输车运至干喷机旁卸料堆放，人工锹铲或机械传送到干喷机进料口，再由风管输送至喷头。同时，水和外加剂由另外管道输送至喷头处混合，最后喷射到受喷面上，其工艺流程见图2-1。
图2-1 干喷法喷射混凝土施工工艺流程示意图
（2）施工程序。
1）素喷施工程序：坡面处理→地质编录与基础验收→施工排架搭设→（系统锚杆施工）→仓面模板准备→仓面验收→喷射混凝土拌制与输送→喷射混凝土→终凝后养护→下一仓号循环→……
2）网喷施工程序：坡面处理→地质编录与基础验收→挂钢筋网或铁丝网→施工排架搭设→挂网锚杆（系统锚杆）→仓面模板准备→仓面验收→喷射混凝土拌制与输送→喷射混凝土→终凝后养护→下一仓号循环→……
（3）施工准备。喷混凝土施工前做好以下准备工作：搭设施工平台（钢管排架）、测量放样、工作面清理、机具安装调试、材料及风水电准备等。
（4）坡面处理、验收。喷混凝土前先对喷混凝土坡面进行处理，验收合格后方可进行喷混凝土作业。对自然边坡，先整平基岩面，要求表面松动岩块、浮渣等覆盖物必须清理干净；同时，清除坡脚处的岩渣等堆积物。
（5）铺设铁丝网或钢筋网。
1）一般岩土质边坡采用挂镀锌铁丝网，自边坡上口向坡脚铺设展开，相邻两网之间搭接不小于10cm，用镀锌铁丝绑扎连成片。
2）网下垫预制混凝土块以保证网不紧贴边坡，垫块应均匀布置。一般采用5cm×5cm×5cm的混凝土预制垫块垫住钢筋网，垫块按2m×2m布设，平整度较差的部位，适当加密垫块。
3）对断层破碎带或裂隙发育的边坡应采用钢筋网铺设，钢筋网的钢筋规格、钢材质量、网格尺寸满足设计要求。钢筋使用前做除锈、除污处理。
4）钢筋网采用ϕ10mm压网钢筋与锚杆或其他锚定装置连接牢固，确保喷射时钢筋不晃动。钢筋网之间的搭接长度不小于20cm，并用钢丝系紧。
5）在铺设铁丝网或钢筋网时，同时设置喷射混凝土厚度标志杆，每个标志杆间排距约3m，标志杆长度不小于喷射混凝土厚度。素喷混凝土时也应设置标志杆，方法相似。
（6）挂网锚杆安装。
1）一般情况下挂网锚杆长1.5m，埋入岩石或土层内1.4m，外露10cm与钢筋网或铁丝网连接。
2）用风钻钻孔，孔径约为50mm，孔深1.45mm，成孔后吹掉孔内粉尘或积水。
3）将拌制好的浆液注入孔内2/3孔长，然后插入挂网锚杆，孔口浆体饱满，并用锤击实。如孔口浆体不满则应补注砂浆。
（7）配料、混凝土搅拌及运输。
1）配料。喷混凝土配合比通过室内试验和现场试验选定，在保证喷层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的掺量通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间及强度符合规范要求。
2）混凝土搅拌。采用容量不小于400L的强制式搅拌机拌料，搅拌时间不得少于60s。
3）运输。根据喷射机效率情况及道路条件，选用不同吨位的自卸车运输至喷射机旁卸料集中堆放。
（8）喷射混凝土。喷射混凝土作业应分缝分块依次进行，分缝分块的大小根据实际施工强度确定，喷射顺序自下而上。喷混凝土施工一次喷射厚度一般为50～70mm，具体厚度可根据喷混凝土生产性施工工艺试验确定；设计喷射混凝土厚度较大时，可分层喷射施工。分层喷射时，后一层混凝土应在前一层混凝土终凝后1h内进行，一般层间隔时间允许在30～60min。若终凝1h后再进行喷射，需用风、水将喷层面乳皮除去、清洗干净。
喷射机作业严格执行喷射机的操作规程：连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，应将喷射机和输料管内的积料清除干净。
人工操作混凝土喷射头进行喷射混凝土施工时，喷射时喷嘴大致垂直受喷面略微向刚喷射的部位倾斜，使回弹物受喷射料束的约束，避免与岩石撞击，减少回弹，喷射料束应以螺旋式轨迹进行；喷射压力和行走速率均匀，其大小根据现场试验确定；刚开始喷射时适当减小喷头与受喷面的距离，并调节喷射角度，避免喷头正对钢筋，以保证钢筋与壁面之间混凝土的密实性；正常喷射时喷头与受喷面的距离一般0.8～1.0m，人工能有效看清喷射情况，减少回弹，使喷混凝土填满钢筋与岩面之间的空隙，并与钢筋黏结良好。
边坡喷混凝土的回弹率不大于15%；回弹掉下的混凝土必须清除干净，严禁将回弹的混凝土回收再用于喷射混凝土。喷射中如有脱落的混凝土挂在钢筋网上，应及时进行清除。
（9）养护。混凝土喷射完毕后，喷层终凝2h后即开始喷水养护；养护时间一般工程不得少于7d，重要工程不得少于14d。
2.3.3 干喷法喷射混凝土主要性能
干喷法喷射混凝土主要性能包括力学性能（抗压强度、抗拉强度、黏结强度）、变形性能（收缩、徐变）和耐久性能（抗冻性能、抗掺性能），其性能除受原材料品种与质量、配合比、施工工艺和施工条件影响外，还受施工人员的技术水平、熟练程度和施工时的情绪等影响。
（1）力学性能。
1）抗压强度。根据喷射混凝土的作用原理，拌和物在高压气体作用下通过管道经喷嘴以很高速度喷射到受喷面上，拌和物的水泥与砂石料之间反复猛烈冲击，水泥将砂石料黏结成整体，在严格控制水灰比，掺入适量速凝剂后喷射混凝土早期抗压强度高。
干喷法混凝土抗压强度指标见表2-16。
表2-16 干喷法混凝土抗压强度指标表
2）抗拉强度。通过轴向受拉或劈裂受拉试验测定，喷射混凝土的抗拉强度与其抗压强度同步提高。
干喷法混凝土抗拉强度指标见表2-17。
表2-17 干喷法混凝土抗拉强度指标表
3）黏结强度。拌和物在高速高压作用下反复猛烈冲击受喷面，并在受喷面上形成厚5～10mm的砂浆层，小石嵌入到砂浆中，加上绝大多数岩石在某种程度上都可以和水泥浆起化学反应，故喷射混凝土与岩石等均有较高的黏结强度。
喷射混凝土黏结强度见表2-18。
表2-18 喷射混凝土黏结强度表
（2）变形性能。
1）收缩。喷射混凝土干缩的主要原因是拌和物水泥用量大，砂率高，凝结后产生干缩现象，有的甚至出现裂缝。由于开挖形成的岩土面需及时喷护，且岩土面有保水和约束作用，喷射到岩土面部位的混凝土干缩率相对要小，喷射混凝土12h（或终凝）后及时洒水养护，保持喷射混凝土28d处于潮湿状态，以降低干燥速度，有利于减少收缩的发展。
2）徐变。喷射混凝土的徐变是其在恒定荷载长期作用下变形随时间增长的性能。
（3）耐久性能。
1）抗冻性能。与常态混凝土一样，喷射混凝土在拌和、输送和高速喷射过程中均有可能混入一部分空气，其空气含量占体积比约为2.5%～5.3%，而气泡通常是不相互贯通的，这样有助于减少水的冻融压力对混凝土的破坏作用，因此喷射混凝土抗冻性能良好。用普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土抗冻性能见表2-19。
表2-19 用普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土抗冻性能表
续表
2）抗渗性能。喷射混凝土在高速高压作用下相互撞击，小石嵌入砂浆中，混凝土的密实性提高了，同时由于水灰比较小，其抗压强度较高，抗渗性能也提高了。在喷射过程中，因人为因素影响出现的蜂窝、孔隙、裹入回弹物、层间结合处处理不良黏结性降低等缺陷会降低抗渗性能。喷射混凝土水泥用量大，水化后使干缩增大，易形成收缩裂缝，也会降低了其抗渗性。
2.3.4 潮喷法喷射混凝土
潮喷法喷射混凝土是总结国内干喷法和水泥裹砂喷射混凝土的基础上发展而成。由于骨料在无水情况下与水泥拌和后仍不能相互黏结在一起，处于松散结构体。当骨料的含水量达到大约8%后（水灰比0.15～0.25），与水泥拌和时骨料的表面将被水泥颗粒包裹黏结形成壳状，此时仍有部分水泥处于粉状未被黏结。因此，在喷射过程中需从喷嘴处第二次加水至设计水灰比，使水泥颗粒继续包裹砂石料后喷射到受喷面上，形成一层均匀且强度满足设计要求的混凝土。潮喷法喷射混凝土克服了干喷法喷射混凝土回弹量大、粉尘多，湿喷法喷射混凝土对喷射设备性能要求较高、操作不当易堵管的缺点。潮喷法喷射混凝土可以降低回弹率，提高混凝土强度，降低污染，改善工人作业环境。
潮喷法喷射混凝土工艺流程如下：将骨料加入少量水，含水量控制在8%左右（水灰比0.15～0.25），使骨粗表面受潮，再加入水泥搅拌均匀，在喷嘴处再加水至设计水灰比喷至受喷面上。潮喷法喷射混凝土工艺流程见图2-2。
图2-2 潮喷法喷射混凝土工艺流程图