1.本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，它涉及一种高性能喷射混凝土及其施工方法。
背景技术：
2.随着国家基础建设投资力度的加大以及城市交通压力的不断增长，高速公路、一级公路、高速铁路与地铁工程建设呈现较大的增长趋势，因此隧道工程量也大大增加。据有关资料显示，我国已建成铁路隧道5300余座，总长度约4000km；公路隧道1800余座，总长度约750km，是世界上隧道工程最多的国家。目前隧道工程支护中普遍采用的是喷射混凝土支护，喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。
3.喷射混凝土的回弹量控制是喷射混凝土中较为重要的研究课题，一般隧道工程的利润主要来自开挖和初期支护的喷射混凝土。因此回弹量的控制不仅关系到喷射混凝土的支护质量，对工程的成本控制也有着重要作用。通过调查研究得知，现在隧道工程中喷射混凝土回弹量普遍在30%以上，损失较大。
4.有鉴于此，本发明提供一种高性能喷射混凝土及其施工方法。
技术实现要素：
5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高性能喷射混凝土及其施工方法，其解决了现有喷射混凝土的回弹量较高的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高性能喷射混凝土，包括以下原料组分及重量份数：水泥0.8
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1.5份；细骨料2
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2.5份；粗骨料1.5
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2份；硅粉0.1
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0.2份；减水剂0.01
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0.02份；固化剂0.04
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0.05份；速凝剂0.04
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0.05份；水0.4
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0.45份。
7.进一步优选为：所述粗骨料为玄武岩、安山岩或石灰岩中的一种或多种碎石，和/或所述粗骨料粒径为5mm
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10mm。
8.进一步优选为：所述细骨料为砂子且细度模数为2.5
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3.0。
9.进一步优选为：所述减水剂为高性能聚羧酸型减水剂。
10.高性能喷射混凝土的施工方法，包括以下步骤：s1、喷射前准备对受喷岩面进行处理，除去受喷岩面上的浮尘、岩屑；混凝土喷射前，先喷一层水泥砂浆，水泥砂浆终凝后再喷射混凝土；s2、混凝土搅拌、运输通过全自动计量强制式搅拌机搅拌混凝土；通过砼运输罐车将搅拌后的混合物料运送到施工现场；s3、喷射作业
隧道开挖完成后，通过湿喷机先喷射4cm厚的混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。
11.进一步优选为：喷射作业时，对于凹洼，先填平；喷射时机械臂要环形移动。
12.进一步优选为：所述湿喷机包括湿喷机本体、机械臂和辅助喷射装置；所述机械臂安装在所述湿喷机本体上，所述辅助喷射装置用于夹持所述机械臂喷射末端，以使所述机械臂支撑在地面或基础平面上；所述辅助喷射装置包括伸缩杆、外框、活动板、驱动机构和夹持机构；所述活动板位于所述外框内且用于在所述外框上下滑动，所述外框安装在所述伸缩杆上部且与所述伸缩杆沿所述机械臂宽度方向滑动配合，所述驱动机构安装在所述伸缩杆上且用于带动所述活动板在所述外框内上下滑动且用于带动所述外框、活动板沿所述机械臂宽度方向同步滑动；所述夹持机构固定在所述活动板上且用于夹紧所述机械臂。
13.进一步优选为：所述伸缩杆包括外筒、内支撑杆、底板和旋紧螺丝；所述外筒、内支撑杆均为竖直设置，所述底板固定在所述外筒底部，所述内支撑杆下端插设在所述外筒内且通过所述旋紧螺丝旋紧固定。
14.进一步优选为：所述活动板内开设有长圆孔，所述长圆孔长度方向与所述机械臂宽度方向、内支撑杆径向方向相一致，所述长圆孔侧壁设置有齿面；所述驱动机构包括电机、转轴和齿轮，所述电机安装在所述内支撑杆上，所述转轴一端与所述电机输出轴连接，另一端依次穿过所述内支撑杆和所述齿轮中心，所述齿轮固定在所述转轴上，所述齿轮位于所述长圆孔内且与所述齿面啮合设置；所述外框和所述活动板均位于所述内支撑杆一侧，所述外框靠近所述内支撑杆一侧设置有滑条，所述内支撑杆靠近所述外框一侧设置有与所述滑条相适配的横向滑槽，所述滑条嵌在所述横向滑槽内且与所述横向滑槽滑动配合。
15.进一步优选为：所述夹持机构包括第一夹板、第二夹板和螺栓；所述外框顶部设置有穿孔，所述第一夹板、第二夹板下端均与所述活动板底部中心固定，上端均穿过所述穿孔且向上竖直延伸，所述第一夹板和所述第二夹板上均固定有用于向上支撑所述机械臂的支撑板，所述机械臂支撑在所述支撑板上且夹持在所述第一夹板和所述第二夹板之间；所述螺栓位于所述机械臂上方，所述螺栓穿过所述第一夹板和所述第二夹板且安装在所述第一夹板和所述第二夹板上，以使第一夹板和所述第二夹板从两侧夹紧所述机械臂。
16.综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过在混凝土中掺入高性能无碱速凝剂，能加快水泥的凝结和硬化速度，提高早期强度，后期强度影响较小，甚至不降低；并大幅度提高混凝土的粘聚性和粘接强度、回弹率降低量达80%以上，有效的降低了回弹造成的材料损失，提高了经济效益，由于回弹率大幅度降低，空气中污染和伤害人体的碱性水泥粉尘大幅度减少，保护了环境、加快了施工进度；具有微膨胀减缩抗裂功效，大幅度提高了抗渗防水性能，同时具有抗蚀防腐功能，比普通速凝剂抗蚀系数提高50%以上。解决了现有喷射混凝土的回弹量较高的问题。
附图说明
17.图1是实施例的流程框图，主要用于体现高性能喷射混凝土的施工方法；图2是实施例的结构示意图，主要用于体现辅助喷射装置的结构；图3是实施例的结构示意图，主要用于体现外框的结构；图4是实施例的剖视示意图，主要用于体现外框、活动板、驱动机构和夹持机构之间的配合结构。
18.图中，101、外筒；102、内支撑杆；103、底板；104、旋紧螺丝；2、滑条；3、竖向滑槽；4、穿孔；5、外框；6、活动板；71、齿轮；72、转轴；8、长圆孔；91、第一夹板；92、第二夹板；93、支撑板；94、螺栓；10、齿面；11、机械臂。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
20.实施例1：一种高性能喷射混凝土及其施工方法，高性能喷射混凝土由以下原料组分及重量制成：水泥1kg；细骨料2.2kg；粗骨料1.8kg；硅粉0.15kg；减水剂0.015kg；固化剂0.045kg；速凝剂0.045kg；水0.43kg。
21.优选的，粗骨料为玄武岩碎石，且单轴抗压强度不小于80mpa，碎石压碎值不大于8%，针片状含量不大于2%，含泥量不大于3%，石粉含量不大于10%，碎石表观密度不小于2.6g/cm3。粗骨料粒径为8mm。
22.优选的，细骨料为砂子，砂子细度模数为2.8，含泥量小于3%，表观密度小于2.6g/cm3。
23.优选的，减水剂为高性能聚羧酸型减水剂。
24.优选的，水泥为硅酸盐水泥且强度等级为42.5级或42.5r级。
25.优选的，硅粉为超微硅粉且比表面积不小于15000m2/kg，二氧化硅含量大于93%。
26.优选的，固化剂为830固化剂。
27.优选的，速凝剂由聚合硫酸铝、醇胺、氟化物、稳定剂按照重量比1:0.5:0.5:0.2组成。
28.在上述技术方案中，本发明通过在混凝土中掺入高性能无碱速凝剂，能加快水泥的凝结和硬化速度，提高早期强度，后期强度影响较小，甚至不降低；并大幅度提高混凝土的粘聚性和粘接强度、回弹率降低量达80%以上，有效的降低了回弹造成的材料损失，提高了经济效益，由于回弹率大幅度降低，空气中污染和伤害人体的碱性水泥粉尘大幅度减少，保护了环境、加快了施工进度；具有微膨胀减缩抗裂功效，大幅度提高了抗渗防水性能，同时具有抗蚀防腐功能，比普通速凝剂抗蚀系数提高50%以上。
29.高性能喷射混凝土的施工方法，如图1所示，包括以下步骤：s1、喷射前准备喷射前应对受喷岩面进行处理。一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面。喷射混凝土前，宜先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。
30.s2、混凝土搅拌、运输
湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。
31.s3、喷射作业喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。
32.喷射作业时，如有较大凹洼时，先填平，喷射时机械臂要反复缓慢地作环形移动，以不便改变喷射位置，并遵循先墙后拱。分层喷射逐次加厚时后一层在前一层终凝后进行。
33.参照图2
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4，湿喷机包括湿喷机本体、机械臂和辅助喷射装置。机械臂安装在湿喷机本体上，湿喷机本体和机械臂均为现有技术，因此其具体结构及工作原理在此不再赘述。辅助喷射装置用于夹持机械臂喷射末端，以使机械臂支撑在地面或基础平面上，以解放双手，不需要人力支撑。辅助喷射装置包括伸缩杆、外框、活动板、驱动机构和夹持机构。伸缩杆包括外筒、内支撑杆、底板和旋紧螺丝。外筒、内支撑杆均为竖直设置，且内支撑杆直径与外筒内径相同。底板固定在外筒底部，内支撑杆下端插设在外筒内且通过旋紧螺丝旋紧固定，具体的，旋紧螺丝安装在外筒上部一侧且与内支撑杆外表面抵紧。
34.在上述技术方案中，伸缩杆的设置，使得机械臂的喷射高度可以上下调节，调解时，只需拧松旋紧螺丝，然后上下拉动内支撑杆，直至机械臂喷射高度达到指定高度，使用简单方便。
35.参照图2
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4，活动板位于外框内且用于在外框上下滑动，外框安装在内支撑杆上部且与内支撑杆沿机械臂宽度方向滑动配合，外框为矩形框架结构，活动板为矩形板。具体的，外框内侧开设有竖向滑槽，竖向滑槽位于活动板长度方向的两侧，活动板嵌在竖向滑槽内且与竖向滑槽上下滑动配合。活动板宽度小于外框宽度，以使活动板能在外框内上下移动。驱动机构安装在支撑杆上且用于带动活动板在外框内上下滑动且用于带动外框、活动板沿机械臂宽度方向同步滑动。
36.参照图2
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4，优选的，活动板内开设有长圆孔，长圆孔长度方向与机械臂宽度方向、内支撑杆径向方向相一致，长圆孔侧壁设置有齿面。驱动机构包括电机、转轴和齿轮。电机安装在内支撑杆上，转轴一端与电机输出轴连接，另一端依次穿过内支撑杆和齿轮中心。齿轮固定在转轴上，齿轮位于长圆孔内且与齿面啮合设置。外框和活动板均位于内支撑杆一侧，外框靠近内支撑杆一侧设置有滑条，内支撑杆靠近外框一侧设置有与滑条相适配的横向滑槽，滑条嵌在横向滑槽内且与横向滑槽滑动配合。滑条和滑槽均上下设置有两条，两条滑条和两条滑槽位置一一对应。
37.在上述技术方案中，电机启动时，转轴将带动齿轮同步转动，由于齿轮与齿面啮合设置，因此齿轮转动时，活动板将在外框内上下移动，同时带动外框沿机械臂方向整体移动，如此一来，活动板将带动机械臂作环形移动，运动轨迹与长圆孔形状相同。因此机械臂喷射过程中，不需要用手转动机械臂就能实现机械臂环形移动喷射，使用简单方便。
38.参照图2
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4，优选的，夹持机构固定在活动板上且用于夹紧机械臂。夹持机构包括第一夹板、第二夹板和螺栓。外框顶部中心开设有穿孔，第一夹板、第二夹板下端均与活动
板底部中心固定，上端均穿过穿孔且向上竖直延伸。第一夹板和第二夹板上均固定有用于向上支撑机械臂的支撑板，机械臂支撑在支撑板上且夹持在第一夹板和第二夹板之间。螺栓位于机械臂上方且与机械臂顶面接触，螺栓穿过第一夹板和第二夹板且安装在第一夹板和第二夹板上，以使第一夹板和第二夹板从两侧夹紧机械臂。
39.在上述技术方案中，机械臂安装时，只需将机械臂放入第一夹板和第二夹板之间，以使机械臂通过支撑板支撑，然后安装好螺栓，以使机械臂夹紧在第一夹板和第二夹板之间，夹持效果较好。
40.实施例2：一种高性能喷射混凝土及其施工方法，与实施例1的区别在于，高性能喷射混凝土由以下原料组分及重量制成：水泥0.8kg；细骨料2kg；粗骨料1.5kg；硅粉0.1kg；减水剂0.01kg；固化剂0.04kg；速凝剂0.04kg；水0.4kg。
41.优选的，粗骨料为安山岩碎石。
42.实施例3：一种高性能喷射混凝土及其施工方法，与实施例1的区别在于，高性能喷射混凝土由以下原料组分及重量制成：水泥1.5kg；细骨料2.5kg；粗骨料2kg；硅粉0.2kg；减水剂0.02kg；固化剂0.05kg；速凝剂0.05kg；水0.45kg。
43.优选的，粗骨料为石灰岩碎石。
44.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。