喷浆支护外文翻译资料

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喷浆支护

15.1介绍

利用喷射混凝土为地下挖掘提供了技术支持，是土木工程工业的先驱。主要介绍了喷射混凝土技术的发展情况，介绍了罗斯（1985）、摩根（1992）和弗兰兹（1992）、布希维兹（1969）要负责在上世纪30年代引入喷射混凝土的使用，以及在挖掘新奥地利隧道挖掘方法的发展。

近年来，采矿业已成为喷射混凝土的主要使用者。它可以像在其他地下支护领域一样，对这一领域做出自己的贡献。多标题、难存取和不寻常加载条件的同时工作，是地下采矿特有的一些问题，需要喷射混凝土技领域是“永久性”开口，如斜坡、运输、竖井和破碎机等。是传统的岩钉和网状支架的修复术的创新应用。

在地下采矿中，喷射混凝土的一个重要应用领域是“永久性”开口，如斜坡、运输、竖井和破碎机等。传统的岩钉和网状支架的修复是非常具有破坏性和昂贵的。越来越多的挖掘工作在挖掘后立即被喷射出来。将钢纤维强化加入喷浆混凝土中，是这种不断升级的使用的一个重要因素，因为它使网状安装的劳动密集过程最小化。

最近的试验和观察表明，喷射混凝土可以在轻微的岩石爆发性条件下提供有效的支持（麦克里斯和凯瑟尔，1992，兰吉勒和伯特尼，1992）。尽管这些研究的结果仍然非常有限，无法得出明确的结论，但这些迹象令人鼓舞，未来可能会对这一应用给予更认真的关注。

15.2喷射混凝土技术

浆混凝土是水泥、砂、细骨料混凝土的总称，它是在高速的高速下动态地应用于空气的。

15.2.1干混合喷射混凝土

如图15.1所示，干喷射混凝土成分，可能稍作预减，以减少灰尘，被送入一个持续搅动的漏斗中。压缩空气是通过旋转桶或送料槽引入的，通过输送软管将物料输送到连续的水流中。水被加入到喷嘴的混合物中。在1900年代早期使用的干喷砂浆的专有名称“压力喷浆”已经被废弃了，取而代之的是更通用的喷射混凝土。

图15.1:一个典型的干混合喷射混凝土系统的简化示意图

图15.2:一种典型的湿混合喷浆机。

15.2.2湿混合喷射混凝土

在这种情况下，喷射混凝土成分和水混合（通常是在卡车上安装的混合机），然后输送到一个正向的排水系统，然后将混合液输送到喷嘴上，在那里加入空气，将材料投射到岩石表面。

干湿喷浆工艺的最终产物是非常相似的。干燥混合系统在采矿中更广泛应用，因为大型运输混合车的不可接近性，它通常使用更小更紧凑的设备。这可以在一个地下矿山环境中相对容易地移动。湿式混合系统适用于采矿和土木工程的高产量应用，在那里，一个深井或长隧道被驱动，应用设备和运货车可以在一个或多个连续的基础上进行操作。使用干湿混合喷浆工艺的决定通常是在现场进行的。

15.2.3钢纤维增强微硅喷射混凝土

近年来喷射混凝土技术的发展中，最重要的两项是引入了硅粉，作为一种水泥混合物，以及钢纤维的加固。

硅粉和微二氧化硅是铁硅金属工业的副产品，是一种非常精细的火山灰。火山灰是一种水泥材料，它与在水泥水化过程中产生的氢氧化钙反应。使水泥的重量增加了8-13%的二氧化硅粉，可以使喷射混凝土达到比普通喷射混凝土的两倍或三倍的抗压强度。其结果是一种极其坚固、不渗透和持久的喷射混凝土。其他的好处还包括减少反弹，提高抗弯强度，改善与岩石质量的联系，因为喷射混凝土的粘性，可以在单次中放置200毫米厚的岩层。然而，当使用湿式混合喷射混凝土时，这种黏性会降低材料的可操作性，而需要用超级陈词滥调来恢复这种工作能力。

钢纤维增强喷射混凝土在上世纪70年代被引入，并在世界范围内被广泛接受，作为传统的钢丝网加筋混凝土的替代品。在喷射混凝土中，钢筋的主要作用是将延展性传递给另一种脆脆的材料。正如先前指出的那样，一旦地下挖掘的岩石被破坏，岩石才会被要求承担大量的负荷。这意味着，不均匀分布的非弹性变形可能会超载，并导致支撑系统失效，除非该系统有足够的延展性来适应这些变形。

典型的钢纤维增强，硅灰混凝土喷射混合设计在表15.1中总结。这些混合料在开始喷射混凝土项目时可以作为起点，但可能需要寻求专家的帮助来“微调”混合设计，以满足现场的具体要求。对于许多干混料的应用来说，购买预混料喷射混凝土在包装上可以达到1500公斤，如图15.4所示。

图15.4显示了目前北美市场上可用的钢纤维类型。除了在喷射混凝土中使用外，这些纤维还广泛应用于建筑、机场跑道和类似混凝土应用的混凝土地板板中。

伍德特（1993）报告了一项综合比较研究的结果，在该研究中，图15.4中所示的所有纤维都被用来加固喷射混凝土样本，然后进行一系列的测试。普通纤维增强石英粉喷射混凝土的样品是通过在垂直的面板上进行的，使用的是湿的和干的混合过程。纤维增强的样品均含有相同的钢纤维剂量60公斤/立方米（见表15.1）。所有的样品都在对照的相对湿度条件下被治愈，并且在拍摄后的7天内进行了测试。

表15.1:典型的钢纤维增强硅烟喷射混凝土混合结构（木材，1992年）

图15.3:袋装预混合干喷混凝土部件被输送到一个螺旋输送机中，它装有一个预阻尼器，它可以排放到喷浆机的料斗中。

图15.4。在北美市场上可买到的钢纤维类型。

这些试验表明，在硅灰混凝土中加入钢纤维可以提高硬壳混凝土的抗压强度和抗弯强度，提高了20%。与普通样品相比，在纤维增强样品的所有测试中也获得了显著的延性。虽然不同的纤维提供了不同程度的改进，但所有的纤维都被发现超过了北美地区通常所规定的水平（例如，7天的抗压强度为30 MPa，湿混合的25 MPa和4 MPa的7天抗弯强度）。柯明（1989）在未经强化的喷射混凝土和喷射混凝土的板上进行了弯曲测试，并在图15.5中显示了一种钢纤维。喷射混凝土有一种不受限制的抗压强度，由50 MPa的立方体试验确定。这些测试的结果在图15.6中被复制。这些厚板的峰值强度分别增加了约85%和185%，分别为1.0%和1.5%。纤维增强板的延展性分别增加了约20和30倍，分别为1.0和1.5倍的纤维。

图15.5:“戏剧性”的钢纤维，是由柯明（1989）在平板弯曲试验中使用的。这些纤维被粘在一起，用一种水溶性的胶水粘合在一起，以方便在喷射混凝土中处理和均匀地分布纤维。

图15.6:未加筋和钢纤维增强混凝土板的弯曲变形曲线。

15.2.4网配筋喷射混凝土

钢纤维增强喷射混凝土在土木工程和采矿工程中都得到了广泛的应用，但在一些应用中，网状强化喷射混凝土仍被广泛使用。在质量很差的松散岩体中，喷射混凝土与岩石表面的黏合很差，网孔提供了大量的强化，即使没有喷射混凝土。因此，当在质量很差的岩体中稳定边坡，或者在为地下填满时，经常使用焊接网来稳定地表或提供加固。在这种情况下，普通喷浆混凝土后来被应用，以提供额外的支撑，并保护网孔不受腐蚀。

柯尔斯腾（1992年，1993年）在网格和纤维增强喷射混凝土板上进行了一套全面的实验室弯曲试验。他获得的负载与偏转曲线类似于柯明所报告的，在图15.6中重现。结果表明，网格和纤维增强喷射混凝土的承载能力并没有明显的不同，但网孔加固样品在弯曲载荷和均匀分布载荷方面都优于混凝土。他得出的结论是，这是由于在弯曲的平板上更有利的网格加固位置。

柯尔斯腾还认为，在喷浆混凝土中获得一致的剂量和均匀分布的质量控制，在土木工程中比在采矿应用中更容易实现。这反映了多个工作的标题和访问的困难，这些都是与许多矿井相关的常见问题。在这种情况下，采用网格强化而非纤维增强喷射混凝土获得更可靠的加固。然而，在大型矿山中，许多“永久性”的空缺与大型土木工程的类似，这些质量控制问题不应出现。

链环网，用于许多地下采矿，以支持松散的岩石，通常不适合喷射混凝土加固。这是因为喷射混凝土的穿透被扭曲的关节所抑制，如图15.7所示。这使得空气腔在网孔后形成，这样就可以使水进入并导致网孔的腐蚀。

另一方面，在图15.8中被紧紧固定在岩石表面上的焊接钢丝网，通常是喷射混凝土应用的理想选择。典型的焊接材料应该由4毫米直径的钢丝焊接成100毫米x 100毫米的网格。这种类型的网状结构对于大多数地下应用来说都是足够强大的，而且这些材料足够轻，可以由一个人来处理。

图15.7:链环网，虽然非常坚固和灵活，但对于喷射混凝土的应用并不理想，因为喷射混凝土很难穿透网孔。

图15.8:焊接钢丝网，牢固地附着在岩石表面，为喷射混凝土提供了良好的加固。

15.3喷射混凝土应用程序

最终喷浆产品的质量与使用的应用程序密切相关。这些程序包括：表面处理、喷嘴技术、照明、通风、通讯和人员培训。

喷射混凝土不应直接应用于干燥、多尘或冻结的岩石表面。工作区域通常喷洒一种空气水射流，以去除表面的松散岩石和灰尘。潮湿的岩石将会形成一个很好的表面，用来粘合最初的喷射混凝土浆层。通常情况下，在墙上的喷嘴会很低，然后在小圆上移动喷嘴，然后向上移动到后面，或者屋顶。必须注意避免在回弹或喷溅的喷浆上使用新材料。必须保证空气供给是一致的，并且有足够的能力保证源源不断地向岩石表面喷射混凝土。最理想的拍摄距离是1到1.5米。将喷嘴从岩面中进一步压出，会导致较低的流速流，从而导致较差的压实和较高比例的反弹。

训练有素的操作人员在工作区域灯光明亮、通风良好，使用规定的手势或声音激活的调频广播耳机进行良好的沟通时，可以手工制作出优质的喷射混凝土。然而，这是一项非常累人和不舒服的工作，尤其是在头顶射击的情况下，而且越来越多的机器人系统正被越来越多地用于允许操作员远程控制喷嘴。典型的机械喷油栅，在地下挖掘中用于喷射混凝土的应用，如图15.9、15.10和15.11所示。

图15.9:一辆卡车装载的喷射混凝土机器人正在一个大型的土木工程隧道中使用。注意，喷嘴与岩石表面之间的距离约为1米。

图15.10:用于遥控喷射混凝土的小型拖车式机器人装置。

图15.11:喷射混凝土的操作人员使用一个远程控制的单元在一个大型的土木工程挖掘中应用喷射混凝土。

图15.12:用于为喷射混凝土层提供排水系统的塑料管道，适用于带有水的接头的岩体。

当喷射混凝土被应用于具有良好定义的含水层的岩体时，通过喷射混凝土层提供排水是很重要的，以缓解高水压力。如图15.12所示，用塑料管安装的排水孔通常用于此目的。水的流入不局限于一些特定的特性，在喷射混凝土层应用之前，可以将多孔纤维垫附着在岩石表面。在实际操作时，这些排水管道的水应该被收集并引导到一个排水沟或污水坑中。

15.4喷射混凝土支架设计

喷射混凝土对地下挖掘的支持是一个非常不精确的过程。然而，有一项研究是由多年经验丰富的混凝土工程师所做的，他们的经验是，它几乎总是比预期的要好。有很多例子（其中很少有记录），在那里，喷射混凝土被用作最后的绝望之举，以稳定在隧道周围的破碎岩石，而且，令大多数人

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