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喷射混凝土是“新奥法”施工过程中主要的支护手段之一,对围岩的支撑和保护具有重要的作用。现阶段,我国隧道施工中喷射混凝土普遍存在诸多问题:如配合比简单、强度低、耐久性差、回弹率高、粉尘浓度高、施工环境恶劣等,直接导致喷射混凝土质量差、成本高、环境污染严重等一系列工程质量和社会问题。而优质的配合比对喷射混凝土的强度、耐久性提高具有重要影响;优良的施工工艺则可以显著降低回弹率、减小粉尘浓度、改善施工环境等。因此,亟需从理论创新与施工技术方面研究出强度高、耐久性好、回弹率低、粉尘浓度低、施工环境适宜的高性能喷射混凝土及其最佳施工工艺参数,并推广应用。具体地,本文主要进行了以下几个方面的研究: (1)以普通喷射混凝土的理论配合比为基础,优选原材料(水泥、水、砂、石子)的基本参数,并以水灰比、胶骨比、砂率、坍落度为控制因素进行正交试验,从而优选出最优配合比作为基准组配合比; (2)以(1)中基准组配合比为基础,对其分别单、混掺入化学外加剂(减水剂、速凝剂),矿物外加剂(粉煤灰、硅灰),增强纤维(钢纤维、仿钢纤维、聚丙烯纤维),以磁化水代替普通水,通过正交试验,优选出四类最优高性能喷射混凝土配合比,以适应不同工程需求; (3)对(2)中的高性能喷射混凝土进行耐久性测试,结果显示其抗冻性和抗渗性均较普通喷射混凝土有较大提高,并符合规范要求; (4)对喷射工艺参数进行研究,分别对喷射工艺、喷射距离、喷射角度、喷射厚度、喷射风压和水压等参数选择进行归纳总结,给出了最佳的施工工艺方法和参数取值范围; (5)结合(2)中的第四类最优配合比和(4)中的最佳施工工艺参数,进行现场喷射试验测试,结果表明,高性能喷射混凝土较普通喷射混凝土,28d抗压强度提高116.2%,粉尘浓度降低56.9%,回弹率降低51.6%,达到预期效果。