喷射策略范文

喷射策略范文（精选7篇）

喷射策略 第1篇

高压共轨燃油喷射系统可灵活控制喷油规律,被誉为世界内燃机行业20世纪三大突破之一[1]。目前此系统已在发动机单循环内实现了多次(>5)喷射,为进一步降低发动机排放、噪声和燃油消耗率提供了新思路,成为当前研究的热点[2,3,4,5,6,7,8]。

多次喷射可以分为预喷射、主喷射和后喷射3种。通常,在单循环内主喷射只发生1次,预喷射和后喷射则根据高压共轨燃油喷射系统硬件特征可实现多次。预喷射的主要作用是缩短主喷射的滞燃期,使气缸内的燃烧压力升高但燃烧峰值压力得到抑制从而形成柔性燃烧,降低燃烧噪声,间接影响发动机输出的转矩[9,10]。主喷射的作用是为发动机提供主要的动力输出。后喷射的作用是在保证达到相关排放法规的前提下促进缸内未燃尽碳烟进一步燃烧。本文的研究对象为2次预喷射、1次主喷射和2次后喷射构成的共5次喷射的高压共轨燃油喷射系统,其喷射时序如图1所示。

本文采用分层设计的思想,设计了多次喷射协调控制策略,确定了不同工况下最佳喷油组合方式,编写了相应的控制算法,并在某2.5 L高压共轨柴油机和某型号样车上实现了其功能。

1 多次喷射协调器控制策略

多次喷射协调策略分3个层次来实现。第1层次为目标层,由发动机的环境变量(如冷却水温度、进气温度等)控制的各次喷射的组合方式确认;第2层次为设定层,在目标层的基础上进行最大喷射次数和喷射优先级的计算;第3个层次为实际层,是在目标层的基础上,结合各次喷射喷油量和喷油定时计算过程中的判定条件,产生的直接决定各次喷射发生与否的计算。

将各种喷射的触发情况用一个8位的控制字来处理,若哪次喷射触发则将相应位置“1”即可。控制字的分配如表1所示。

1.1 目标层的计算

1.1.1 预喷的触发

2次预喷射共有4种组合方式:不发生预喷、只有第1次预喷、只有第2次预喷、第1次+第2次预喷。这4种预喷射的组合情况也可以通过设置控制台来实现,其组合情况见表2。

首先以发动机冷却水温度和进气温度为横纵坐标进行插值得到一个对应预喷组合序号(表2中第1列内容),如图2所示。图2中为了避免发生震荡,设定了相应的偏差范围。

由于2次预喷射可以有4种组合方式,基于发动机工况(本文指发动机转速和当前喷油量)就有4种不同的MAP图与之相对应,因此采用图2中得到的序号在基于发动机工况的4种MAP中进行相应选择,如图3所示。在此基础上根据大气压力、变速箱的齿轮信号及车速等情况进行修正和判断,最终可得预喷的触发组合方式。

1.1.2 主喷和后喷的触发

通常情况下,主喷射油量较多,是转矩的主要来源。一般主喷射在每循环喷射中都会发生。故其相应位总置“1”。

后喷射的触发与预喷射触发不同,主要是依据尾气处理系统(包括微粒捕集器和氧化催化器)的启用情况来决定的,如图4所示。

1.2 设定层的计算

设定层的任务是确定最大喷射次数和各次喷射间的优先级,并按照优先级对喷射进行相应处理。

1.2.1 确定最大喷射次数

最大喷射次数是由高压油泵的燃油平衡、升压电容负荷平衡及系统本身决定的,如图5所示。在燃油系统中高压油泵是燃油高压部分和低压部分的通道和分界面,高压油泵的泵油能力决定了燃油系统的最大燃油喷射量。电池的升压电容负荷平衡决定了电池的充放电性能和驱动电控喷油器的能力,因此升压电容负荷平衡也决定了最大喷射次数。燃油系统本身的软硬件系统对最大燃油喷射次数起决定性作用。将各次喷射情况触发按位“或”后得到的喷射次数与高压油泵燃油平衡、升压电容负荷平衡及系统本身确定的最大喷射次数求最小值,即为最大喷油次数。

1.2.2 喷射优先级的确定

如果目标喷油次数大于最大喷油次数,那么就要根据优先级来关闭相应的喷射。表3为正常模式和尾气处理再生模式下的优先级安排。从表3中可以看出,再生模式时后喷的优先级比预喷的优先级要高。

图6为正常模式下根据喷射优先级对喷油次数进行运算的示意图。

首先从已触发的喷射字中按位逐位取出,若为“1”则次数加1,为“0”则不计入次数;得到喷射次数为5次,然后判断喷射次数与最大喷射次数间的关系(本文采用的系统中最大喷射次数系统设置为3),如果喷射次数最大喷射次数,则按照优先级顺序和触发喷射次数进行喷射;若喷射次数>最大喷射次数,则按照优先级顺序关闭优先级最低的(喷射次数-最大喷射次数)次喷射后(图中将优先级为“4”和“5”的第1次后喷和第2次后喷关闭),再按照优先级顺序喷射。尾气处理再生模式下优先级对喷油次数的运算结构与此相似,只是优先级顺序不同。

1.3 实际层的计算

事实上,每次喷射的发生都有其相对独立的触发条件。如第1次预喷射发生条件是在设定层确定其发生的条件下,喷油量>可调整下限值,标定的最大喷油提前角>最小喷油提前角,且主喷残留量≥最小值。而对于第2次预喷,除满足以上条件外,还要考虑压力变化的补偿问题。下面就以第1次喷射为例,简要说明实际层的运算,如图7所示。

从图7中可以看出,预喷的状态是由设定层状态中对应位和触发条件组成的,将这些条件对应的位取出后进行位与运算,并将结果送至实际层状态中的相应位,同时送至预喷状态位的最低位进行保存,用来在喷射过程中进行条件判断。预喷状态中置“0”的位表示未使用。同时需要注意的是,预喷状态中高位的优先级最高,这样,如果设定层状态位为“0”的话,就直接将实际层状态置“0”。

2 多次喷射协调控制器的实现

综上所述,高压共轨多次喷射协调控制最终是通过目标层、设计层和实际层的计算,再转化为各次喷射状态的控制来实现的。为了验证高压共轨多次喷射协调控制策略,进行了发动机台架及装车试验验证。

2.1 发动机台架试验

在某2.5 L高压共轨柴油机(参数见表4)上安装采用多次喷射协调控制的控制器开展试验验证。

协调控制首先根据进气温度和冷却水温度在4种MAP中进行选择,然后从对应MAP中得到相应的喷射组合模式,再经过优先级关闭相应次数的喷射,最后根据实际喷射计算条件确定各次喷射最终是否触发。

此款发动机在正常模式时(图8),若冷却水温度和进气温度都低于17 ℃,则采用第3张MAP;若高于17 ℃,则采用第2张MAP。尾气再生模式时(图9)所有的MAP都选择第3张MAP。

在第2张MAP中(图10),当发动机转速低于3 250 r/min时,均采用第2种组合方式。查表2可知,第2种组合方式为第2次预喷。这是因为此时发动机冷却水温度和进气温度均属于暖机工况,由于此时发动机转速还不够高,采用第2次预喷射可保证发动机运行的稳定性。

当发动机转速高于3 250 r/min时,则采用第1种组合方式。通过查表2可得到,此时不触发预喷射。这是因为虽然此时仍为暖机工况,但转速较高,只通过主喷即可保证发动机稳定运行。

在第3张MAP中(图11),在所有发动机转速和喷油量条件下均采用第2种组合方式,即只有1次预喷射。这是因为此时发动机属于冷机工况,采用预喷+主喷方式一方面可以最大限度抑制柴油机冷起动时的恶劣排放,另一方面怠速时又可保证发动机稳定性,同时加速时也可保证足够的油量供应。

该发动机在单循环内最大喷油次数为3,其喷射优先级为320145,则当发动机冷却水温度为20℃,进气温度为30℃且发动机未处于再生状态时,最终得到的喷射组合为主喷+第2次预喷。

发动机台架试验结果表明:该控制策略可根据冷却水温度和进气温度确定预喷组合方式及喷射组合模式,通过优先级对约束喷射次数及确定各次喷射,完全达到了预期设计目标。

2.2 装车试验

完成发动机台架验证试验及500 h可靠性试验后,为了进一步验证高压共轨多次喷射协调控制策略的性能,在某款样车(参数见表5)上安装了采用多次喷射协调控制的控制器,开展了装车试验。

装有此喷射协调控制策略控制器的试验样车已安全运行超过2104 km,通过了各种路况、工况及环境条件的试验。结果表明:本文设计的多次喷射协调控制策略完全达到了设计要求,能够稳定运行并有效对预喷、主喷和后喷实现自动调节。

3 结论

(1)本文通过划分目标层、设定层和实际层,设计了各次喷射触发、各种喷射的组合、最大喷射次数、喷射优先级、最终喷射计算及协调控制器的控制算法,实现了高压共轨多次喷射协调控制。将采用本文控制策略的控制器安装在某型号发动机上开展了发动机台架试验,验证了喷射组合模式、喷射次数限制、最终喷射计算及协调控制器的算法,结果表明完全达到了预期设计目标。

(2)将采用本文控制策略的控制器搭载在某样车上开展了装车运行试验,经过2104 km的各种工况环境条件试验,结果表明本文设计的多次喷射协调控制策略运行稳定可靠,有效实现了多次喷射的协调控制,对进一步优化多次喷射协调控制具有借鉴意义。

参考文献

[1]杨林,卓斌,肖文雍,等.高压共轨电控柴油机燃油预喷射控制研究[J].柴油机,2004(3):1-4.Yang L,Zhuo B,Xiao W Y,et al.Fuel pilot injection control ofhigh pressure common rail diesel engine[J].Diesel Engine,2004(3):1-4.

[2]张维彪,贾利,王建军,等.高压共轨供油系统模型设计与仿真研究[J].小型内燃机与摩托车,2011,40(4):23-26.Zhang W B,Jia L,Wang J J,et al.Model design and simulationstudy of high-pressure common-rail fuel injection system[J].Small Internal Combustion Engine and Motorcycle,2011,40(4):23-26.

[3]周文华,竺春狄,苏瑜.共轨柴油机电控系统若干关键技术[J].浙江大学学报,2011(1):118-121.Zhou W H,Zhu C D,Su Y.Key technology of electroniccontrolled system of common-rail diesel engine[J].Journal ofZhejiang University,2011(1):118-121.

[4]祝轲卿,王俊席,杨林,等.GD-1柴油机多次喷射协调控制策略研究[J].内燃机工程,2006,27(4):26-30.Zhu K Q,Wang J X,Yang L,et al.Study of multiple-injectioncoordinate control strategy for GD-1diesel engine[J].ChineseInternal Combustion Engine Engineering,2006,27(4):26-30.

[5]Badami M,Mallamo F,Millo F,et al.Influence of multipleinjection strategies on emissions,combustion noise and BSFC ofa DI common rail diesel engine[C]//SAE 2002-01-0503,2002.

[6]Errico G D,Lucchini T,Gioia R D,et al.Application of the CTCmodel to predict combustion and pollutant emissions in acommon-rail diesel engine operating with multiple iInjectionsand high EGR[C]//SAE 2012-01-0154,2012.

[7]Fisher B,Mueller C.Effects of injection pressure,injection-rateshape,and heat release on liquid length[C]//SAE 2012-01-0463,2012.

[8]Block B,Westphal H,Oppermann W,et al.Optical detection ofthe combustion produced by the pre-injected fuel in a DI dieselengine[C]//SAE 2002-01-2667,2002.

[9]董伟,于秀敏,张斌.预喷射对高压共轨柴油机起动特性的影响[J].内燃机学报,2008,26(4):313-318.Dong W,Yu X M,Zhang B.Effects of pilot injection on startcharacteristics of a common-rail diesel engine[J].Transactionsof CSICE,2008,26(4):313-318.

电控燃油喷射系统控制策略的研究 第2篇

本文以某小型二冲程发动机为研究对象, 该发动机喷油量控制方式是按工况来控制的。该发动机的工况可分为怠速喷油控制、起动喷油控制、稳定工况喷油控制及每个工况下的喷油量修正控制。

1 起动工况喷油控制

在发动机起动时, 发动机转速较低, 一般在200r/min, 而且转速极其不稳定, 进气温度较低, 必须要向发动机供给较浓的混合气。但当发动机运行一段时间熄火后, 此时的发动机温度较高, 发动机的热量就能够作为加热油气混合物的能量以加速汽油和空气的混合时间, 此时的发动机就不再是冷起动了, 因此, ECU喷油控制就必须要根据温度和转速信号来确定喷油量。

2 怠速工况喷油控制

发动机起动后, 当转速维持在1500r/min时, 发动机进入怠速工况模块, 此时根据怠速转速控制喷油量是最主要的控制方式。为了使发动机的怠速转速始终维持在1500r/min左右, 当怠速转速高于1500r/min时就会自动减少喷油量, 当怠速转速低于1500r/min时就会自动增加喷油量。

3 稳定工况喷油控制

当我们检测到发动机的转速大于1800r/min时, 此时的发动机处于稳定的运转状态, 此时的工况也称作常态工况。在该工况下, 需要根据气节门开度、转速以及各种修正参量进行二维差值运算来控制喷油量。在实际的控制中, 通常把喷油量分为基本喷油量和修正喷油量。基本喷油量就是有转速和节气门的开度决定的喷油量, 而修正的喷油量是指除了发动机转速和节气门开度外影响发动机喷油量的参数。本文主要研究由进气温度、曲轴箱温度、蓄电池电压等参数对喷油量的影响。

4 喷油量修正

本文采用查表控制方法研究发动机, 修正喷油脉宽和基本喷油脉宽之和为最终的喷油脉宽。发动机的转速和节气门的开度决定了基本喷油脉宽, 即由主喷油MAP图确定;而修正喷油脉宽则是根据曲轴箱温度、进气温度、蓄电池电压以及大气压力等参数进行修正。

基本喷油脉宽T0已经由发动机试验和BOOST软件建模获得, 本文主要研究曲轴箱温度、进气温度和蓄电池电压等修正参数对发动机喷油量的影响。

4.1 进气温度修正

由热力学常识可知进气温度高低影响着进气密度的大小。因此, 发动机必须要根据不同温度对发动机的进气量做出改变, 以达到控制空燃比的浓度在理想空燃比14.7附近。为此, 随着进气温度的改变, 发动机的喷油脉宽控制也要及时做出调整。通过对发动机进行多次试验并分析试验数据可知, 基本喷油脉宽T0和进气温度修正喷油脉宽T1的关系如公式 (1) 所示。

式中, t1—发动机的进气温度。

4.2 曲轴箱温度修正

该发动机是个二冲程发动机, 汽油和空气的混合都是在曲轴箱内进行的。因此曲轴箱的温度对发动机的喷油控制是有较大的影响, 需要根据该曲轴箱温度来调整喷油量的大小, 以达到调整适当空燃比的目的。在发动机进行多次试验, 分析试验数据可知基本喷油脉宽T0和曲轴箱温度修正后喷油脉宽T2是成比例的, 两者的关系如公式 (2) 所示。

式中, t2—发动机曲轴箱的温度。

4.3 蓄电池电压修正

蓄电池供给发动机起动和喷油所需的电量, 但是由于蓄电池本身不是一个恒压源, 其电压随着时间的变化而变化。从本质来看, 发动机的喷油器是一个电磁阀, 喷油时间以及工作电压都会影响喷油量。如果蓄电池的电压偏高, 那么可以快速开启喷油器的电磁阀以增加喷油时间, 从而增加喷油量;如果蓄电池的电压偏低, 那么可以通过减慢喷油器的电磁阀开启速度, 随之喷油时间和喷油量也会随着减少。蓄电池电压修正主要是减少并修正蓄电池电压波动对喷油量的影响, 电压偏高时则减少喷油脉宽, 电压偏低时则增大喷油脉宽。分析大量的试验可知, 基本喷油脉宽T0和蓄电池电压修正后喷油脉宽T3是成比例的, 两者的关系见公式 (3)

式中, U—蓄电池电压值。

5 结论

通过以上分析, 发动机喷油指控策略受到发动机工况和该工况下的喷油修正量的影响。在工况确定后, 发动机喷油器的每循环喷油量有公式 (4) 来确定。

上式中, T—每循环发动机工作的喷油量;

T0—每循环基本喷油脉宽。

参考文献

[1]陈家辉.小型二冲程电控汽油机ECU喷油控制策略的研究[D].南京:南京航空航天大学, 2006.

[2]沈秀娟.电子控制燃油喷射系统的模拟仿真研究[D].武汉:武汉理工大学, 2005.

[3]张翠平.电控汽油机燃油喷射及点火控制系统的设计与实验研究[D].太原:太原理工大学.

喷射策略 第3篇

气体燃料发动机具有燃料来源广泛、排放低等优点,目前得到了广泛的应用。根据混合气形成方式,气体燃料发动机可以分为混合器、进气道喷射及缸内直喷三种方式,其中混合器方式主要包括文丘里混合器及比例调节混合器两种[1,2],混合器方式的优点是结构简单、成本低;缺点是由于进气道内是可燃混合气,气门重叠期间,燃气直接进入排气管可能诱发“放炮”问题,在稀混合气条件下,还可能产生进气管回火现象,在大功率低速气体机中上述问题更加严重[3];为此,采用混合器结构的气体机一般都采用较小的气门重叠角,由此也带来排气温度高及部件热负荷大的问题[4]。进气道喷射方式分为单点喷射和多点喷射两种[5],其中多点顺序喷射方式能够实现精确的空燃比控制,且通过避开气门重叠期喷射能有效解决混合器方式存在的上述缺点,该方式目前在车用气体发动机中得到了大量的应用,但在大功率发动机上应用尚不普及。缸内直喷方式按喷射压力分为低压喷射和高压喷射两种[6],该方式由于控制系统结构复杂且混合气不易组织,在大功率气体发动机上应用尚有一定难度。

综合上述不同混合气形成方式的特点,结合目前国内大功率气体发动机仍大多采用混合器方式,采用进气道多点顺序喷射方式改进此类气体机的性能切实可行。本文中通过数值解析的方法揭示了进气道多点顺序喷射系统的喷射结构对缸内混合气形成的影响规律,通过燃烧压力的测试分析,研究了不同喷射结构对缸内燃烧过程的影响。

1 燃气喷射装置结构特点

试验用发动机型号为12V190,燃气喷射时刻及喷射持续期控制通过安装在进气歧管的高速电磁阀实现,高速电磁阀的响应时间在0.5ms以内。燃气喷射位置与燃烧室的距离过大时,导致燃气在进气道内的行程增加,如果喷射时刻控制不当,容易发生进气终点时进气门阀座及其附近进气道区域残留燃气的问题,影响电控喷射装置对发动机空燃比的控制精度,严重时甚至出现进气道回火现象。为此,在高速电磁阀上安装弯管,将燃气引导至进气门阀座附近。图1为燃气弯管结构及安装位置示意图。

为了充分利用进气流动的能量改善混合气的形成,将燃气自气门重叠角后开始喷射,燃气停喷时刻需保证进气行程后期缸内混合气倒灌时无过多燃气滞留在进气道,据此确定燃气的喷射持续期。研究用发动机主要用于发电用途,运行工况相对固定,根据标定功率确定循环最大供气量,结合喷射持续期,合理选择燃气的喷射压力及燃气弯管直径等控制参数。上述燃气喷射装置的设计目标是:让燃气喷射阶段与空气有相对较长的混合时间,利用进气流的能量促进喷射的燃气与进气的混合,如图2(a)所示;避免出现喷射持续期过短而无法充分利用进气流的扰动能量;仅依靠缸内气流运动形成混合气的情况,如图2(b)所示。

2 喷射结构对比方案及分析方法

2.1 喷射结构对比方案

为了分析不同喷射结构对缸内混合气形成及燃烧过程的影响规律,设计了四种不同型式的弯管,其结构特点见表1。从表1可以看出,四种方案中,当喷孔朝前布置时,只采用一个大喷孔;采用径向布置多组小喷孔时,小喷孔的流通面积之和与大喷孔的流通面积相同。单管结构两种方式的示意图如图3(a)所示;双管结构的安装示意图如图3(b)所示。

2.2 试验台架搭建

为了评价不同喷射结构对缸内混合气形成及燃烧过程的影响规律,综合采用了数值计算结合燃烧压力测试分析两种方法进行分析。图4为搭建的试验台架示意图。测试工况为发动机标定功率点,发动机带动发电机组发电,输出功率通过负载电阻消耗,采用Kistler公司生产的KiBoxCockpit测试系统实测缸内燃烧压力信号,试验过程中同步测试了1缸及12缸的缸内压力信号。

2.3 混合气形成过程分析方法

采用三维流体动力学分析软件(computation fluid dynamics,CFD)FIRE对缸内混合气形成过程及燃烧过程进行分析。计算涉及到进气、压缩、做功及排气四个阶段。根据发动机实际尺寸建立实体模型,模型包括进排气道、缸盖、进排气门及燃烧室等部分,完整模型如图5所示。通过CFD分析软件生成整个工作循环的动网格模型。

实测发动机进气压力、进气温度及排气压力等数据作为模型的入口及出口边界条件,其他边界条件数据,如缸盖底面温度、缸套温度、活塞表面温度和进排气道壁面温度及进排气门温度等则根据经验及文献[7]参考选取。计算模型的选取根据研究对象的特点及前人的经验,流动模型采用标准的k-ε双方程湍流模型,点火模型选取火花塞点燃模型,燃烧模型则采用CFM-2A连续相关火焰燃烧模型[8,9]。

利用模型计算了发动机标定工况下的缸内燃烧压力曲线,并与同工况实测缸内压力信号进行对比,对模型进行验证和完善。图6为计算与实测结果对比曲线。从图6可以看出,计算结果与实测结果的变化趋势相近,计算得到的缸内最高燃烧压力为8.86MPa,实测缸内最高燃烧压力为9.11MPa。计算值与实测值较为接近,表明边界条件和计算模型的选取合适,可以作为进一步数值分析的基础。

在同样的测试条件下,保持燃气喷射压力及喷射持续期等参数一致,仅改变弯管的型式。利用建立的模型分析了不同弯管喷射时缸内混合气的混合过程。为了评价不同弯管结构时缸内混合气情况,采用临近点火时刻时(压缩上止点前曲轴转角为30°)缸内混合气的浓度区间,即缸内混合气最稀和最浓处的差异,评价不同弯管结构时缸内混合气形成的优劣,该区间分布的范围越大,表明缸内混合气的均匀性越差。通过数值计算模型可以直接得到甲烷的质量分数。图7为方案1临近点火时刻时缸内甲烷质量分布结果。为了便于分析,将甲烷质量分数转化为过量空气系数,用于对缸内混合气的浓度分布区间进行分析。

2.4 缸内燃烧过程分析方法

为了揭示不同弯管结构形成的混合气分布对缸内燃烧过程的影响规律,采用缸内燃烧峰值压力pmax的循环变动率Cov表征各循环燃烧过程的差异。Cov(pmax)的计算公式为:

式中,N为计算燃烧循环差异需要循环个数;σ(pmax)为缸内气体峰值压力的标准方差;为缸内气体峰值压力的算术平均值;pimax为统计循环内各循环的峰值压力。

通过上述公式分析了不同喷射结构对应的燃烧循环差异情况,结合数值计算得到的缸内混合气形成情况,评价不同弯管结构对混合气形成及缸内燃烧过程的影响规律。

3 单管结构对比分析

3.1 混合气形成过程数值解析

利用模型分析了两种单管结构临近点火时刻时缸内过量空气系数的浓度分布区间,方案1的过量空气系数分布区间为[1.198,2.352],方案2的浓度分布区间为[1.241,2.102]。通过对比数据可以明显看出,采用单管方案时,临近点火时缸内混合气的浓度仍有明显差异,这将对后续的燃烧过程产生不利影响。从对比数据还可看出,相对于方案1燃气与空气同向运动而言,方案2燃气沿径向喷出,使得燃气与空气有更大的接触面积,因此有相对更好的混合效果。

3.2 燃烧过程对比分析

在两种方案下,各测试了100个循环的缸内压力曲线,各循环峰值压力对比结果如图8所示。计算了两种方案下的燃烧循环差异,1缸为28.55和25.93,12缸为31.4和26.7。由此可见,两种单管结构喷射时燃烧循环差异均相对较大,且方案2的燃烧循环差异略小于方案1,结合前文对缸内混合情况的分析可知,缸内混合不均是燃烧循环差异大的主要因素。

3.3 单管结构混合不均分析

根据上述分析可知,采用单管结构临近点火时刻时缸内混合气的浓度分布有较大差异,从同步测试的燃烧压力曲线看,燃烧循环差异亦较大。图9为单管结构进气上止点后曲轴转角60°时喷射的燃气与空气的混合情况。从图9可以看出,由于弯管靠近进气门布置,导致喷射的燃气多数都随空气进入相距最近的进气门(A处),而相对较远的另一个进气门(B处)进入的燃气少,由此导致缸内靠近进气门A处的区域在燃气喷射的初期有相对较浓的混合气。虽然从燃气喷射到火花塞点火时刻间还有较长间隔,但由于研究用发动机的缸径较大,且缸内未组织较强的气流运动,燃气的扩散及混合速度慢,导致燃烧开始时缸内混合气的混合均匀程度受到影响。

4 双管结构对比分析

通过上述分析发现,对于研究用发动机而言,采用单管结构对缸内混合气的形成不利。为此,对双管结构喷射方案进行了数值解析及燃烧性能分析。

4.1 混合气形成过程数值解析

图10为方案3进气上止点后曲轴转角60°时,沿两个进气门轴线所做切面,喷射的燃气与空气的混合情况。从图10可以看出,燃气顺着两根燃气管分别到达两个气门处,并向外喷射。由此可知,方案3可以有效解决单管方案存在的燃气主要从一个进气门进入缸内的问题。

利用模型分析了方案3和方案4临近点火时刻时缸内混合气的过量空气系数分别为[1.312,1.983]和[1.421,1.948],从结果看双管结构的混合效果比单管结构明显改善,缸内混合气最浓和最稀处的差距缩小。对于双管结构的两种方案而言,与单管结构类似,当燃气沿径向喷孔向外喷射时会有更好的混合效果。

4.2 燃烧过程对比分析

测试了双管结构两种方案各100个循环的燃烧压力曲线,峰值压力对比曲线如图11所示。计算了两种情况下的燃烧循环差异,1缸为8.9%和7.7%,12缸为9.7%和8.4%。通过与单管结构的对比可以发现,采用双管结构后可以有效地改善缸内混合气的形成,并明显降低燃烧循环差异;此外,当燃气径向喷射时,可以获得更佳的混合效果及燃烧性能。

5 结论

(1)建立了大功率气体机的CFD分析模型,采用临近点火时刻时缸内混合气过量空气系数的浓度区间对缸内混合气的均匀性进行评价。结合实测缸内压力的燃烧循环差异情况,对不同燃气喷射方案的效果进行了分析。

(2)数值计算的结果显示,采用单管结构时,由于燃气大多从靠近喷射位置的进气门进入缸内,影响了缸内混合气的形成质量;通过燃烧压力的分析也可看出,采用单管结构时燃烧循环差异较大。

(3)采用双管结构时,燃气通过两根喷射弯管到达两个进气门处,有效避免过多燃气从一个气门进入的问题。从数值计算和燃烧压力分析结果都可看出,采用双管结构时缸内混合明显改善,燃烧循环差异减少。

(4)不管是单管还是双管结构,当燃气沿径向向外喷射时,与进气有更多的接触面积,相对于顺气流喷射方案而言,能够取得更好的混合效果。

摘要：研究了大功率气体机采用进气道多点顺序喷射方式时,喷射结构对缸内混合气形成及燃烧性能的影响规律。设计了四种不同结构型式的弯管,将燃气引导至进气门阀座附近,在发动机标定工况且保证其他条件一致的条件下,通过数值解析及燃烧测试分析的方法对比了不同弯管对缸内混合气形成及燃烧循环差异的影响规律。研究结果表明:采用单管结构时,多数燃气从靠近弯管的进气门流入缸内,对缸内混合气的形成不利,导致燃烧循环差异较大;采用双管结构时,将燃气分别引导至两个进气门处,可以有效改进缸内混合气的形成质量,燃烧循环差异明显改善;当燃气沿弯管径向喷出时,相对于顺气流喷射方案,能取得更好的混合效果和燃烧性能。

关键词：内燃机,大功率气体机,多点喷射,喷射结构,混合气形成,燃烧性能

参考文献

[1]张惠明,龚英利,王强,等.天然气发动机混合器结构对混合过程影响的研究[J].内燃机学报,2004,22(6):498-501.ZHANG H M,GONG Y L,WANG Q,et al.Effect of mixer configuration on mixture formation in a natural gas engine[J].Transactions of CSICE,2004,22(6):498-501.

[2]张志军,赵春生,陈晋兵,等.天然气发动机混合器结构设计研究[J].小型内燃机与摩托车,2013,42(6):65-67.ZHANG Z J,ZHAO C S,CHEN J B,et al.Analysis study on mixture structure of CNG engine[J].Small Internal Combustion Engine and Motorcycle,2013,42(6):65-67.

[3]康磊.12V190电喷焦炉煤气机组的研制[J].内燃机与动力装置,2013,30(4):11-14.KANG L.Development of 12V190EFI coke gas generator set[J].I.C.E.&Powerplant,2013,30(4):11-14.

[4]周龙保,刘巽俊,高宗英.内燃机学[M].北京:机械工业出版社,1999.

[5]BIFFIGER.H,SOLTIC.P.Effects of split port/direct injection of methane and hydrogen in a spark ignition engine[J].International Journal of Hydrogen Energy,2015,40(4):1994-2003.

[6]CHEN Z,LIU J P,WU Z K,et al.Combustion and emission characteristics of a spray guided direct-injection spark-ignition engine fueled with natural gas-hydrogen blends[J].Energy Conversion and Management,2013,76(12):725-731.

[7]YADOLLAHI B,BOROMAND M.The effect of combustion chamber geometry on injection and mixture preparation in a CNGdirect injection SI engine[J].Fuel,2013,107(5):52-62.

[8]GHAREHGHANIA A,HOSSEINIA R,MIRSALIMA M.Acomputational study of operating range extension in a natural gas SI engine with the use of hydrogen[J].International Journal of Hydrogen Energy,2015,40(17):5966-5975.

拱桥喷射砼加固技术 第4篇

1 加固原理

喷射砼加固对策是新奥法隧道施工方法在桥梁加固中的应用，其加固桥梁的原理就是通过新增加混凝土与受力钢筋和原结构紧密结合，组成喷射砼(内含补强钢筋网)锚杆原结构的整体组合结构。通过锚喷加固层与原结构紧密粘结在一起，既阻止了原结构继续变形位移和开裂，又充分发挥原结构的作用，共同承受外荷载作用。新形成的组合结构既根治了原结构因裂缝等原因造成的局部应力集中病害，又恢复了原结构变形的协调性，使其能够承受更大外荷载。

2 加固方法

喷射砼一般有干式和湿式两种方式。干式喷射砼在以往的桥梁加固中采用较多。但后来应用发展起来的湿式喷射砼，由于明显优于干式喷射砼，因此已成为世界各国喷射砼技术的发展趋向，目前我国也在推广湿喷技术。

2.1 干喷法

(1)喷射砼混合料在干燥的情况下充分拌和，通过送料软管靠压缩空气送到专用的喷嘴处，喷嘴内装有多孔集流腔，水在压力下通过多孔集流腔与混合料拌和。

(2)喷射砼的运输、加水拌和及振捣三个程序，均是利用空压机产生的压缩空气通过喷射机使混凝土以连续高速喷向受喷面，并和受喷面形成整体一次完成。

(3)由于混凝土的混合料是在干燥状态下拌和的，水则是在喷射过程中加入，所以，水灰比的掌握完全凭喷射机操作人员(称喷射手)的经验。因此，喷射手的操作技艺是干式喷射砼加固桥梁施工成败和效果的关键。

2.2 湿喷法

湿式喷射砼的明显特点是，所采用的喷射机允许混凝土混合料在进入喷射机前或在喷射机中加人足够的拌和水，拌和均匀，然后再通过送料软管送至喷嘴喷射到受喷面上。所以，混凝土的水灰比能准确控制，有利于水和水泥的水化，因而粉尘较小，回弹较少，混凝土均质性好，强度易于保证。但设备较干喷机复杂，速凝剂加入也较为困难。

3 喷射砼加固的主要施工要点

(1)打毛并清洗被加固构件的表面。

(2)按设计要求在构件表面安设锚固钢筋。

(3)安设补强钢筋网。钢筋周围应有足够的间隙，以便喷射砼能完全包裹钢筋：注意将钢筋网牢固地绑扎或点焊在锚固筋上，以免喷射混合料时位置产生移动。

(4)检查喷射机是否正常，用高压水冲洗掉打毛时剩余碎碴，并充分湿润受喷面。

(5)干喷时，将水泥、砂子、骨料按试验配合比在干燥时充分拌和，内掺一定比例的速凝剂(一般按水泥质量的2%～5%)，然后送进干喷机;湿喷时，按试验配合比将材料加水拌和成混凝土混合料，然后送进湿喷机。

(6)砼喷射时，喷嘴与受喷面的最佳距离一般为0.8～1.5 m，距离过大将增加回弹量，并降低密实度，从而也降低了强度。喷嘴应尽量与受喷面垂直，否则会降低混凝土密实度。2) 当对配有钢筋网的受喷面进行喷射时，喷嘴应更靠近受喷面一些，且与垂直方向稍偏离一个小角度，以便获得较好的握裹效果，同时便于排除回弹物。喷射砼下垂脱落和回弹量过大，是向顶面喷射砼的两大问题。下垂常常是喷层过厚或过湿造成的。由于新喷上的混凝土混合料，其抗拉及粘结强度都很低，一旦喷射砼的自重大于其与顶部受喷面的粘结强度时，即出现下垂或脱落。因此较厚的喷射砼应分层喷射，前后层喷射的间隔时间应为2～4 h。一次喷射厚度以喷射砼不滑移，不坠落为度。既不能因喷层太厚而影响喷射砼的粘结力和凝聚力，又不能因喷层太薄而增加回弹。3) 回弹物中水泥含量很少，主要为粗骨料，凝结硬化后则是一种松散、多孔隙的块体。因此，应及时予以清除，不能使之聚集在结构物内，更不能将其放人下批混合料中，否则将影响喷射混凝士的质量。

(7)喷射面自然整平，不论从结构强度和耐久性方面来讲，都是可取的。然而，喷射面过于粗糙，对于要求表面光滑和外形美观的桥孔，应及时修整。一般可在喷射砼初凝后(即喷射后15～20 min)用刮刀将设计线以外多余的材料刮掉, 然后再喷或抹一层砂浆;或在喷射面上直接喷或抹一层砂浆。

(8)喷射砼的养生，喷射砼终凝两小时后，应及时喷水养生。养生时间应不少于7d。对于水泥含量高。表面粗糙的薄层喷射砼结构的养生，是确保其强度的形成和避免表面开裂的重要措施。

4 结语

综上所述，喷射砼加固对策实质就是增大拱桥受力断面和补强钢筋、加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载。其中增设的补强钢筋帮助原结构承受拉应力，同时成为新增混凝土部分的骨架;喷射砼将补强钢筋与原结构联结组成整体受力结构，并与锚杆一道在结合面上传递拉应力和剪应。实践证明，喷射砼加固梁板桥效果非常好。

摘要：对拱桥喷射砼加固技术从加固原理以及加固方法和施工要点进行了详细的阐述。

关键词：拱桥,喷射砼,加固技术

参考文献

[1]张京泉, 刘兆伟.喷射混凝土材料的控制[J].山东煤炭科技, 2003, (4) .

[2]王得林.喷射混凝土常见质量问题分析及其预防措施[J].山西建筑, 2009, (6) .

浅谈粉体喷射搅拌桩 第5篇

关键词：粉体喷射搅拌桩

粉体喷射搅拌桩是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥粉等粉体固化剂喷入软土地基中, 并将软土与固化剂强制搅拌, 利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理和化学反应, 使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。由有粉体喷射搅拌桩具有提高地基承载能力, 节约工程造价和缩短工期优点, 目前在工程建设中得到较为广泛的应用。我们在丰县邵园小区粉喷桩处理软基施工过程中采取了有针对性的质量控制措施, 有力的保证了施工的质量和处理效果, 达到了预期的目的。

1 机械设备及操作人员配置

(1) 50KW以上发电机一台, 向系统提供动力。

(2) 钻机。

钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要机械, 它必须满足: (1) 动力大、扭矩大和符合大直径钻头成桩要求, 钻头直径一般与水泥粉喷桩的直径相同; (2) 具有正向钻进, 反转提升的功能; (3) 具有反转提升时能匀速提升、均匀搅拌、匀速喷粉等功能; (3) 钻机直径的磨损量不得大于10mm。

(3) 粉体发送器一台, 向钻机提供气粉混合物。

(4) 空气压缩机一台, 作为风源。

粉喷桩水泥的喷出, 是以空气压缩机作为风源。空气压缩机的选定主要由加固工程的地质条件及加固深度所决定, 平常采用的空气压缩机压力不大一般为:0.3MPa其风量一般为:1.7m3。

(5) 计量装置及动力设备。

计量装置在粉喷桩施工过程中起到质量监测的作用, 施工前必须标定, 施工过程中要有专人监控记录。施工过程中监测一般包括深度计、电子称、各种压力表、电压表读数等。一般为50k W以上的发电机即可满足动力设备要求。

(6) 钻机工1名正确操纵搅拌钻机的定位、下钻、提升喷化粉体等工序观察检查机械运转情况和维修保养。

(7) 送灰工1名负责喷粉机的操作保养, 掌握正确喷粉。

(8) 机械工程师1名整套机械设备的运转和维修。

2 施工工艺及质量控制

粉喷桩的主要施工顺序为:施工准备钻机就位钻进提升喷粉搅拌升到设计标高后再复钻提升复拌升到设计标高后停机下一桩循环施工。

(1) 桩基就位:根据设计, 确定加固放置机体位置的基础 (即加垫砂层) , 使搅拌桩机机轴保持垂直, 以防打斜桩, 影响桩基承载力。

(2) 下钻:启动搅拌桩机, 钻头边旋转边钻进。为不致于堵塞喷射口, 此时并不喷射加固材料, 而是喷射压缩空气, 可使钻进顺利, 减小负载扭距。随着钻进, 准备被加固的土体在原位受到搅动。

(3) 提升钻头并反转:在提升过程喷粉搅拌, 通过粉体发送器将水泥粉喷射入搅拌的土体中, 使土体和水泥沿深度方向充分拌和。在钻体提升时要根据地质情况, 决定提升速度, 以得到较均匀的水泥土桩, 提升速度根据试桩参数确定。

(4) 提升结束:当钻头提升到距地面30~50cm时, 发送器停止向孔内喷射粉料, 成桩结束。这时由于装置的回路是封闭的, 粉体不会向空中喷射和飞散。在向土体喷射过程中的最后阶段, 在搅拌钻头距地面30cm处停止喷粉, 粉粒不会溢出地面。一般在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。

(5) 复拌:停止喷粉, 钻头边旋转边钻进, 直至设计深度的1/3处, 再边提升边反向旋转, 使土体和粉体充分拌和, 土体被充分粉碎, 水泥粉被均匀地分散在桩土中, 复拌的深度一般为设计桩长的1/3。复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施, 施工中应严格按照设计要求复拌以保证质量, 并采取“二喷三搅”的施工工艺。

3 质量标准、检测及验收

(1) 基本要求。

水泥的标号要符合设计要求, 要按成桩试验所确定的技术参数进行施工;严格控制喷粉时间、停粉时间及水泥喷入量, 确保粉喷桩的长度;桩体上部1/3的桩长范围内必须进行2次搅拌, 确保桩体质量;发现喷粉量不足时, 应整桩复打;喷粉中断时复打的重叠孔段应大于1米。

(2) 桩体质量检验及质量分析。

由于粉喷桩施工量大面广, 且是隐蔽工程, 现有粉喷桩施工机具无法自动地、准确地控制粉喷桩施工质量。因此, 如何对粉喷桩施工质量进行检测, 实施粉喷桩施工过程中质量的有效控制, 是软基处理工程没有解决而迫切需要解决的问题, 也是广大工程技术人员一直在探索和研究的问题。

我国检测粉喷桩施工质量常用的检测方法有目测法、截取桩段试压法、轻便触探法、钻孔取芯法、应力波反射法和静载试验法等6种。在目前尚没有公认的有效且经济的粉喷桩质量检测方法的情况下, 建议采用静载试验法是在现场直接通过加载检测单桩及复合地基承载力的方法, 最接近单桩或复合地基在工程实际中的受力状况, 以对粉喷桩质量进行动态控制, 防止用户秋后算帐, 用该法检测的结果最能反映单桩和复合地基的实际承载力。这样可以较好地保证粉喷桩质量在有效的控制之中, 确保粉喷桩处理软基的效果。

为了简要说明质量分析情况:本文以取芯和轻便触探联合检测, 前者为甲方抽检, 频率为2%, 后者为施工单位自检, 频率为5%。从取芯的结果得:原状土为含水量大的软弱淤泥时, 桩体胶结较差, 且为松散可塑到硬塑状, 桩体强度低;若原状土为粗砂层或细砂层时, 桩体胶结好, 强度高;若原状土为粉砂、淤泥质粘土时, 桩体胶结介于二者之间。根据地质性质, 确定提升搅拌速度是控制整桩质量的关键。

由于粉喷桩处理软基, 其最终使复合地基的整体承载力比天然地基提高1.5~2倍, 粉喷桩在软土地基处理中越来越广泛的应用, 因此, 在水泥粉喷桩的施工过程中应注意以下几点。

(1) 施工前应检查水泥及外掺剂的质量、桩位、喷粉设备工作性能及各种计量设备完好程度 (主要是水泥计量装置) 。水泥粉喷桩对水泥压入量要求比较高, 必须在施工机械上配置流量控制仪表, 以保证一定的水泥用量。

(2) 施工中应检查钻头的提升速度、水泥注入量、粉喷桩的长度及标高。

(3) 施工结束后, 应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。桩体强度及地基承载力必须达到设计要求的标准。桩体直径允许偏差为<0.04D。

(4) 进行强度检验时, 水泥粉体喷射搅拌桩检验试件龄期的选择, 应根据桩体的不同用途而确定。

4 结语

喷射混凝土施工技术 第6篇

由于喷射混凝土具有柔性,能够有控制的使围岩在不出现有害变形的前提下,与围岩变形一致,进入一定程度的塑性变形,从而使围岩“卸载”,同时喷层的柔性也能使喷层中的弯曲应力减小,有利于混凝土承载力的充分发挥。因此,在新奥法施工地下结构工程中,喷射混凝土作为围岩开挖后的主要支护构件,起着相当大的作用。

在施工中,要正确认识喷射混凝土的支护作用,同时提高喷射混凝土施工工艺及过程控制,正确选择喷射方式、喷射材料、喷射配比以及对喷射厚度的检查和控制,保证地下结构安全,极为重要。

1 喷射方式选择

喷射混凝土的喷射方式,从拌合方式、压送方法上,大体分为干式和湿式两种,二者特点比较如下。

1.1 品质影响

根据喷射面的状况,干喷法W/C是在喷嘴处管理,由喷射工控制决定,影响因素较大。湿喷混凝土W/C由机械按一定的配合比拌和,不受作业面控制。

干喷法加水后的混凝土即可喷射,因W/C较小,对初期强度有利,但回弹率大,回弹料中粗骨料较多,单位水泥用量大;相反,湿喷混凝土W/C相对较大,初期强度稍低。

1.2 环境影响

干喷混凝土喷射时,粉尘较大,施工中经常对拌合料内加入少量水进行拌和,以降低粉尘(通常称为潮喷);湿喷混凝土施喷时粉尘非常小,施工环境相对良好,但湿喷工艺采用的是液态速凝剂,其刺激性和腐蚀性较强。

1.3 施工影响

对于涌水隧道,干喷比湿喷效果好。

在混凝土备料上,湿喷混凝土的拌置时间相对短,为减少坍落度损失,一般控制在1 h以内;在机械清理上,干式喷射机及管路采用高压风清理,相对简便,湿式喷射机及管路必须完全用水清洗。

目前,由于湿喷混凝土在机械配套、清理,特别是液态速凝剂的安全性上,一定程度限制了湿喷方式的推广,但在今后的地下结构工程施工中,随着施工环境和职业健康的要求越来越高,湿喷机械及液态速凝剂的不断开发、改进和完善,湿喷混凝土将成为隧道的主流方式。

2 喷射混凝土配合比设计

2.1 喷射混凝土配合比初步选择

现场配比应适当提高喷射混凝土的强度等级,以确保附着在围岩表面的喷射混凝土的设计强度。通过现场试验数据的比较与积累,喷射前后喷射混凝土强度具有如表1所示的对应关系。

2.2 喷射混凝土材料控制

1)水灰比控制。

与喷射混凝土的强度、耐久性、水密性、抵抗开裂性、保护钢材的性能有最大关系的是:水灰比、单位水量和单位水泥用量、速凝剂用量。在适合作业的范围内,单位水量越小,相对水泥、速凝剂用量越小,从而成本最低,同时混凝土的开裂也将减少;相反,水泥用量和速凝剂用量加大,且对长期强度的增长有较大影响。

2)骨料控制。

在骨料中,细骨料是喷射混凝土构成材料中占最大容积的材料,对回弹等施工影响较大。骨料粒径越大,回弹率越大;反之,粒径过小,阻力越大,喷射中易于堵管,不利于喷射操作。粗骨料越大,水泥用量可以降低,但回弹越多。施工中细骨料宜选择河砂,粗骨料率在2.3～3.1之间,粒径控制在10 mm～15 mm之间。

速凝剂的使用是为了获得初期强度,可以减少喷射混凝土的回弹,提高工作效率,但对长期强度影响很大。速凝剂的效果,与水泥种类、水灰比、洞室内温度有关,选择速凝剂须根据现场试验,求最佳速凝剂种类、添加量。

2.3 喷射混凝土配合比的优化

1)通过初步配合比配料,进行现场试验,分别模拟边墙和拱部受喷面状态,收集回弹料进行筛分;根据筛分后各种材料的变化值,推算附着混凝土的实际配合比,进行试件试压,实测实际附着强度,调整初步配合比。

2)调整水灰比,观察喷射后混凝土表面,从色泽、平整度、粘结、附着状况及一次不掉块的最大附着厚度,选择满足以上各方面良好状态的最小水灰比。

3 喷射面的控制与处理

3.1 开挖控制

洞室周边成型的质量,关系喷射作业的喷射支护效果及经济效果。在围岩整体性好的洞室中,采用光面爆破,保证开挖轮廓的平顺,减小开挖对围岩的扰动;在软弱围岩中,选择弱爆破进行松动,同时人工、风镐等轻型破岩设备进行刷帮,尽可能采用人工机械开挖,保证周边开挖质量。

3.2 喷射面的事前处理

1)为确保喷射作业的安全,保证混凝土与围岩成为一体,对受喷面浮石进行仔细清理;涌水时不仅降低其附着能力,同时在硬化前使混凝土离析,并使结合面不密贴、开裂和剥离,因此对涌水段进行集中导水和排水。

2)对光爆或成型效果不好,围岩表面凹凸显著的部位应填平补齐,为防水板挂设创造条件。

3)对软弱围岩或特殊地段,采用钢架、格栅及其他构件联合支护加强时,必须确保联合支护体系的安装稳定、牢靠。

4 各部位喷射混凝土作业工艺

4.1 洞室拱部和边墙的喷射作业

1)从喷嘴中喷出的混凝土以适当冲击速度,与受喷面成直角喷射,压缩性最佳。喷射成斜角时,会损伤已喷射的混凝土,造成回弹和剥离。喷射的距离根据材料的冲击速度和附着状况现场调试。2)一次喷射厚度,以材料不剥离、不流失为准。可以在先喷的混凝土硬化后再喷下一层混凝土。喷射时喷嘴采用小半径螺旋形路径进行移动。

4.2 仰拱地点的喷射作业

仰拱处喷射作业与拱部、边墙有所不同,仰拱喷射时回弹物仍然滞留在喷层内,影响混凝土的密实度,严重时产生弱层。因此,对仰拱喷射混凝土配合比应作以适当调整。其喷射方法相同,可适当加大喷射距离。

4.3 涌水地点的喷射作业

涌水集中或量大的地点,应先进行如下的处理措施:

1)局部涌水点采用塑料管引水,或采用排水半管汇集,沿拱墙壁引至隧底后,进行喷射。2)裂隙岩层涌水,当涌水量较小时,在裂隙沟槽地点直接覆盖喷射;当涌水量大时,采用排水半管引水,再进行喷射覆盖。3)局部涌水较大时,对涌水点进行钻眼加深引水孔后,埋设直径稍大的塑料管或PVC管,管壁设花孔进行导水,再进行喷射覆盖。4)经过现场的观察,一次喷射很难达到不渗不漏的效果,这主要是因为初次喷射地下水分布不集中,对较大的涌水难以找到出水点,因此对于地下水较多、防水要求较高时宜采用分层喷射的方法。

5 结语

喷射混凝土作为地下工程的支护构件,能够在承受一定程度的塑性变形后,与围岩共同承载,在新奥法施工中,为主要支护结构。文中浅谈了喷射混凝土施工技术上不可忽视的几个问题,对施工技术和经验进行总结,以待为今后工程施工提供一些借鉴和参考。

摘要：强调了喷射混凝土的支护作用,介绍了两种喷射混凝土的施工技术,并对湿喷混凝土施工中的喷射混凝土配合比设计、喷射面的控制与处理、各部位喷射混凝土作业工艺等问题提出了实际的建议,以提高喷射混凝土的施工质量。

关键词：喷射混凝土,支护结构,施工技术,湿喷混凝土

参考文献

[1]高占武.喷射混凝土施工工艺[J].铁道建筑技术,1994(5):89-90.

[2]何华.喷射混凝土技术参数控制的研究[J].铁道建筑技术,2001(1):122-123.

[3]Tomas Franzen,何基宝.喷射混凝土:隧道的良好支护——哥伦比亚喷射混凝土会议的报告[J].地下空间,1985(1):73-74.

喷射混凝土施工技术 第7篇

喷射混凝土是用压力喷枪喷涂灌筑细石混凝土的施工方法, 分为干拌法和湿拌法两种。

喷射混凝土干拌法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀喷射混凝, 用压缩空气将其和速凝剂送至喷嘴并与压力水混合后进行喷灌的方法。此法须由熟练人员操作, 水灰比宜小, 石子须用连续级配, 粒径不得过大, 水泥用量不宜太小, 一般可获得28~34MPa的混凝土强度和良好的粘着力。但因喷射速度大, 粉尘污染及回弹情况较严重, 使用上受一定限制, 适用于环境潮湿, 地下水较多地方。

喷射混凝土湿拌法是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴, 再用压缩空气进行喷灌的方法。施工时宜用随拌随喷的办法, 以减少稠度变化。此法的喷射速度较低, 由于水灰比增大, 混凝土的初期强度亦较低, 但回弹情况有所改善, 材料配合易于控制。

因我们施工的环境基本为有地下水的深基坑地下结构, 环境和喷射基面较潮湿, 故一般采用干拌法施工。

一、现状调查

近几年西安市的人行下穿通道及地铁建设较多, 但是工程验收后, 均存在顶板, 侧墙等局部潮湿、渗水现象, 遇到雨期甚至出现流水现象。对工程质量造成影响, 对企业声誉也造成很大的负面影响。分析其原因, 一方面是因为防水施工质量较差, 且造成防水施工质量较差的一个主要原因即为防水基层的喷射混凝土施工质量较差, 存在不平整, 空鼓等现象。

二、喷射混凝土施工质量影响因素及改进措施

通过对已完成的人行下穿通道及地铁车站喷射混凝土施工质量效果进行分析, 总结以下原因:

(一) 原因分析

1对工人培训次数少

培训内容不贴近实际, 实际操作人员进场前, 没有对其进行的入场技术安全培训和入场前的必要技术教育, 并未组织操作人员进行技术技能培训和实际的操作考核。

2喷射工艺不科学

现场操作人员在混凝土喷射时, 并未详细划分出每次的喷射厚度, 也没有具体的喷射顺序, 而且喷射手的操作也欠规范。

3操作不熟练

现场操作手对各项操作规则不是很熟悉, 不能按照规范要求操作。

(二) 改进措施

1针对培训次数少

安排现场管理人员学习相关的知识, 并取得了合格证。此外, 公司技术人员对现场管理人员、操作工人进行了喷射混凝土方面的施工技能培训, 加强了行业间的交流。在施工中邀请专家到施工现场进行技术指导, 使喷射混凝土的质量取得了良好的效果。

2针对喷射工艺不科学

(1) 喷射前必须对基层进行清理, 对浮土, 突出部位进行清除。

(2) 速凝剂的掺量不宜大于水泥用量的5%, 且严格按照配合比要求拌制, 干料拌合采用拌和机拌制, 随拌随用, 材料在运输期间不能见水, 加入杂物等。

(3) 由技术员根据喷射现场的温度、湿度明确喷射厚度每层宜为50~70mm, 喷射长度不大于6m, 喷射顺序分层由下而上进行。

(4) 喷射作业完成后应及时进行厚度检测, 不符合要求要及时补喷。复喷间隔时间不得超过2个小时。

(5) 喷射过程中使操作人员严格按照规范的操作工艺进行喷射操作。

3针对操作不熟练

(1) 喷前开水开风, 调整水量, 保持风压不得低于是0.4MPa, 水压应比风压高0.1MPa左右, 加水量凭射手的经验加以控制;

(2) 明确机械喷嘴宜与喷射面垂直, 其间距宜为0.6m~1.8m。喷嘴应连续、缓慢作横向环形移动, 遇到大凹洼时应先将凹洼处喷平;

(3) 喷在基面上的混凝土表面应无滑移下坠现象。复喷应在前一次砼终凝后进行, 若终凝一小时后进行喷射时, 应先用水清洗喷层表面。

三、效果验证

通过以上改进措施的实施, 在已完成南门下穿隧道工程、南门外停车场施工中, 喷射混凝平整度、强度达到设计要求, 为下步防水施工质量提供了良好的环境。

摘要：本文深入分析影响喷射混凝土施工质量的因素, 着重从技术培训次数少、喷射工艺不科学、操作手操作不熟练三个方面, 提出切实可行的施工控制措施, 确保了深基坑、地铁暗挖区间喷射混凝土施工质量, 为今后深基坑支护、地下暗挖结构施工总结了难得的经验和指导方法, 从而取得较大的社会效益。

关键词：干拌法,湿拌法,深基坑,复喷,平整度

参考文献

[1]GB50299-1999, 地下地下铁道工程施工及验收规范[S].