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喷射混凝土施工作业指导书

中铁十一局京福铁路客专闽赣I标第四项目部

喷射混凝土施工

 

文件编号:

编制:

审批:

受控状态:

(盖章受控)

编制日期:

二○一○年六月十五日

1适用范围

适用于湿喷混凝土施工。

2作业准备

2.1材料要求

2.1.1水泥

喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,强度等级不小于32.5Mpa,尽量用新鲜的水泥,存放较长时间的水泥将会影响喷射砼的凝结时间。

根据工点特点,必要时可采用特种水泥。

2.1.2粗、细骨料

粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石(斗石),或两者混和物,严禁选用具有潜在碱活性骨料。

当使用碱性速凝剂时,不得使用含有活性二氧化硅的石料。

喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于16mm,喷射钢纤维混凝土中的石子粒径不易大于10cm,骨料级配宜采用连续级配。

按重量计含泥量不应大于1%,泥块含量不应大于0.25%。

细骨料应采用坚硬、耐久的中砂或粗砂,细度模数应大于2.5,含水率宜控制在5%~7%。

砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。

含泥量不应大于3%,泥块含量不应大于1%。

2.1.3外加剂

应选用对混凝土的强度及围岩的粘结力基本无影响;对混凝土和钢材无腐蚀作用;对混凝土的凝结时间影响不大(除速凝剂和缓凝剂外);吸湿性差,易于保存;不污染环境,对人体无害。

2.1.4速凝剂

喷射混凝土宜采用液体速凝剂。

在使用速凝剂前,应做水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验,严格控制掺量,并要求初凝时间不应大于5min,终凝不应大于10min。

2.1.5水

水质应符合工程用水的有关标准,水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

一般应采用饮用水。

2.1.6钢纤维

钢纤维内不得含有明显的锈蚀、油脂及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质,其中因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质不应超过钢纤维重量的1%。

钢纤维长度宜为20~25mm,并不得大于输料软管以及喷嘴内径的0.7倍。

2.1.7合成纤维

喷射混凝土中的合成纤维宜采用聚丙烯纤维,材质应满足设计要求。

2.2机具配置及劳力安排

为实现隧道安全、快速施工的目的,应结合隧道开挖进度,进行施工机具及劳动力的合理配置。

配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2~1.5倍。

湿喷机的选择应符合下列要求:

1机动性强,维修方便,易操作,对集料的级配和坍落度要求范围广;

②密封性能良好,输料连续均匀;

③生产率大于5m3/h,允许最大粒径为15mm;

④输料距离水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m;

⑤喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m3;

每班喷射手应至少配置两人以上,进行轮换及辅助施工,掌握喷头,检查喷砼质量。

2.3喷射混凝土前准备工作

2.3.1检查断面尺寸,欠挖部分必须剥皮处理。

2.3.2清除松动石块,冲洗受喷岩面,如受喷面积水较多必须清理。

2.3.3岩面如有渗漏水且水量大时,采取措施将水集中引排。

2.3.4检查电缆、水管和风管是否连接无误,各运动部件是否连接牢固,旋转体内是否有木棒、铁丝、铁钉等杂物,以免开机时损坏机件。

2.3.5检查液体速凝剂是否足够,不够需添加;如有沉淀可人工进行搅拌,保持速凝剂材质均匀;如温度低于0°C需采取加温措施防止冻结。

速凝剂计量泵调节旋钮由实验室预先调配。

2.3.6主风阀打开前,系统风压(系统风压表显示值)低于0.5MPa及电压在380v+-19v范围外,均不得开机。

2.3.7在试运转时,轻轻按动喷射机启动按钮,检查喷射机转子体的运转方向是否与转子上所标箭头标志方向一致(逆时针转动),如不一致则转动电控柜上转换开关旋钮方向。

2.3.8将速凝剂吸管与水管连接,启动计量泵泵水,观察吸入管内液体流动是否正常,再打开速凝剂辅助风截止阀,检查接头是否泄露,喷嘴混合环是否堵塞,当喷嘴喷出水时停机。

然后把速凝剂吸管插入速凝剂容器中,启动计量泵,打开速凝剂辅助风阀,排出喷管内水。

2.3.9向料斗内加入约半料斗拌合好的混凝土,点动振动电机,使混凝土料从筛网进入料斗。

3技术要求

3.1喷射砼采用湿喷法。

3.2施工前按设计提供的强度进行室内试验,确定施工配合比。

4施工工艺流程及操作要点

4.1喷射混凝土设计

隧道初期支护喷射混凝土设计厚度10~35cm,设计强度等级为C25或C20。

喷射混凝土配合比的设计应满足:

强度符合设计要求、不发生管路堵塞、能向上喷射至设计厚度的要求。

4.2喷射混凝土施工

隧道初期支护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。

施工工艺见图1。

4.2.1喷射前准备

⑴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。

若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网(网格宜不大于20×20mm、线径宜小于3mm),用环向钢筋和锚钉或钢架固定,使其密贴受喷面,以提高喷射混凝土的附着力。

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。

⑵设置控制喷射混凝土厚度的标志,一般采用埋设钢筋头做标志,亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝,每1~2m设一根,作为施工控制用。

清理施工机具

复喷至设计厚度

清除初喷面粉尘

施作锚杆、钢架、挂钢筋网

初喷混凝土4cm

喷射混合料运输

喷射混合料拌合

施工机具就位

检查开挖断面尺寸,清除浮碴,清理受喷面

喷混凝土配

合比选定

图1喷射混凝土施工工艺框图

 

⑶检查机具设备和风、水、电等管线路,湿喷机就位,并试运转。

①选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求;压风进入喷射机前必须进行油水分离;

②输料管应能承受0.8MPa以上的压力,并应有良好的耐磨性能;

③在受喷面、各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备,保证作业区内具有良好通风和照明条件,喷射砼时粉尘含量不得大于2mg/m3。

④喷射作业的环境温度不得低于5℃。

⑷若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面,喷射前应按不同情况进行处理。

①大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土,一般情况下可顺涌水出露点打孔,压注速凝浆液(水泥-水玻璃浆液)进行封堵。

②小股水或裂隙渗漏水,视具体情况宜进行岩面注浆(布孔宜密,钻孔宜浅),或采用小导管沿隧道周边环形注浆进行封堵。

③大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。

4.2.2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。

钢纤维混凝土的搅拌工艺应确保钢纤维在拌合物中分散均匀,不产生结团,宜优先采用将钢纤维、水泥、粗细骨料先干拌后加水湿拌的方法,且干拌时间不得少于1.5min,或采用先投放水泥、粗细骨料和水,在拌合过程中分散加入钢纤维的方法。

搅拌时间应通过现场搅拌试验确定,并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1~2min,采用先干拌后加水的搅拌方式时,干拌时间不宜小于1.5min,搅拌时间不宜小于3min。

掺有合成纤维混凝土的搅拌时间宜为4~5min。

搅拌完成后随机取样,如纤维已均匀分散成单丝,则混凝土可投入使用,若仍有成束纤维,则至少延长搅拌时间30s才可使用。

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。

4.2.3喷射作业

⑴喷射操作程序应为:

打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

⑵喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行,喷射顺序应自下而上,分段长度不宜大于6m。

喷射时先将低洼处大致喷平,再自下而上顺序分层、往复喷射。

①喷射混凝土分段施工时,上次喷混凝土应预留斜面,斜面宽度为200~300mm,斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。

②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土,再喷两钢架之间混凝土。

边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射,使回弹不致裹入最后喷层。

③分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再进行喷射时,应先用风水清洗喷层表面。

一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度,既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力,也不能太薄而增加回弹量。

边墙一次喷射混凝土厚度控制在7~10cm,拱部控制在5~6cm,并保持喷层厚度均匀。

顶部喷射混凝土时,为避免产生堕落现象,两次间隔时间宜为2~4h。

⑶喷射速度要适当,以利于混凝土的压实。

风压过大,喷射速度增大,回弹增加;风压过小,喷射速度过小,压实力小,影响喷混凝土强度。

因此在开机后要注意观察风压,起始风压达到0.5MPa后,才能开始操作,并据喷嘴出料情况调整风压。

一般工作风压:

边墙0.3~0.5MPa,拱部0.4~0.65MPa。

黄土隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。

⑷喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离,喷射角度尽可能接近90°,以使获得最大压实和最小回弹。

喷嘴与受喷面间距宜为1.5~2.0m;喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动,一圈压半圈,喷射手所画的环形圈,横向40~60cm,高15~20cm;若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时,可将喷嘴稍加偏斜,但不宜小于70°。

如果喷嘴与受喷面的角度大小,会形成混凝土物料在受喷面上的滚动,产生出凹凸不平的波形喷面,增加回弹量,影响喷混凝土的质量。

4.2.4养护

⑴喷射混凝土终凝2小时后,应采用养护台架进行湿润养护,养护时间不小于14d;

⑵黄土或其他土质隧道,以采用喷雾养护为宜,防止喷水过多软化下部土层;

⑶隧道内环境气温低于低于+5℃时,不得进行洒水养护。

4.3施工控制要点

4.3.1喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用,速凝剂应妥善保管,防止受潮变质。

严格控制拌合物的水灰比,经常检查速凝剂注入环的工作状况。

喷射混凝土的坍落度宜控制在8~13cm,过大混凝土会流淌,过小容易出现堵管现象。

喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。

喷射混凝土的回弹率:

侧壁不应大于15%,拱部不应大于25%。

4.3.2喷射混凝土拌合料应随伴随喷,不掺速凝剂的干混合料,存放时间不应大于2h;掺有速凝剂的干混合料,存放时间不应大于20min。

4.3.3必须在隧道开挖后及时进行施作。

喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。

喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志,严格控制喷射砼的厚度。

4.3.4喷射前应仔细检查喷射面,如有松动土块应及时处理。

喷射机应布置在安全地带,并尽量靠近喷射部位,便于掌机人员与喷射手联系,随时调整工作风压。

4.3.5各项准备工作完成后,准备开风时必须严格遵守以下开机顺序:

打开速凝剂辅助风——缓慢打开主送风阀送风——依次启动速凝剂计量泵、主电机和振动器——向料斗加料。

4.3.6开始喷射前,首先打开进风管总阀门,上风路阀门开启1/3圈,再调整下风路到大约0.5~1.0kg/cm2空载风压(取决于输料管内料流输送距离),然后喷射手开启喷头水阀,喷水预湿围岩表面。

4.3.7开机后,注意观察风压表值变化,并根据喷嘴出料情况调整主风阀开度以控制高压风的风量和风压,一般喷边墙工作风压为0.2~0.4Mpa,拱部为0.3~0.5Mpa。

风压根据混凝土和易性和喷射管长度适当调整。

4.3.8开始喷射时,要先送风,后给水,然后再开机送料。

此时,喷射手根据受喷岩面和喷出的混凝土情况,调整加水量和风压大小,以喷料易粘着,料流冲击力适中,回弹小和喷层表面湿润、平整光滑、无流淌现象为原则。

4.3.9作业过程中,上料速度要均匀连续适中,始终保持料斗内有一定的混凝土储存。

及时清除振动筛上粒径>15mm的粗集料和其他异物。

4.3.10喷射手要掌握好喷射距离和角度,一般喷嘴至受喷岩面的距离以0.6~0.2m为宜;喷射部位按顺序,分段、分片进行,由下而上交错进行。

先喷侧墙,后喷拱部,喷射前先将受喷岩面凹洼处先喷涂找平。

4.3.11喷射料束运动轨迹,环形旋转水平移动一圈压半圈,环形旋转直径为0.6m左右,喷射第二行时,依顺序从第一行起点上方开始,行间搭接2~3cm。

4.3.12喷射时旋转速度及一次喷射厚度,以2秒左右转动一圈为宜;一次喷层厚以在自重作用下不坍落的为度,一般一次喷射厚度拱部3~5cm,边墙10cm。

4.3.13当有钢筋时,使喷嘴靠近钢筋,使喷射角度稍偏一些,使钢筋的保护层厚度达到2cm以上。

4.3.4在喷射作业期间出现堵管时,立即停机,关闭风路,用木棒或铁锤敲击堵塞部位,振松堵塞物,然后用高压风吹出。

如果输料管过长,分段进行处理。

4.3.15当长时间停顿或每班工作结束时,要首先停止上料,让机器继续运转,直到转子料腔中的物料全部出完为止,然后再停机。

停机后,必须把输料软管中的余积料吹出去,当发现没有物料从喷头喷出时,再关闭喷头水阀,最后关闭总进风管路阀门。

4.3.16在有水地段喷射混凝土时,在涌水点安设导管,将水集中引排,然后在导管附近施喷,进而施喷无涌水受喷面。

4.3.17喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况,可用锤敲击检查。

同时测量其平整度和断面,并将此断面与开挖断面对比,确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。

当有空鼓、脱壳时,应及时凿除,冲洗干净进行重喷,或采用压浆法充填。

4.3.18在喷射侧壁下部时,需将上半断面喷射时的回弹物清理干净,防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。

4.3.19经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头,发现问题及时处理。

管路堵塞时,必须先关闭主机,然后才能进行处理。

4.3.20喷射完成后应先关主机,再依次关闭计量泵、震动棒和风阀,然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。

4.3.21喷射混凝土冬期施工时,洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保暖措施;作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C;在结冰的岩面上不得进行喷射混凝土作业;混凝土强度未达到6MPa前,不得受冻;对液体速凝剂进行加热处理,温度不应低于10°C(最佳20°C)。

4.3.22喷射混凝土应紧跟开挖工作面及时喷射,在喷射结束后4h内不得进行下一循环的爆破作业。

4.4喷射混凝土粉尘和回弹控制措施

4.4.1采用复合高效减水型速凝剂,增加喷混凝土粘度,可大量减少粉尘和回弹。

4.4.2加强对喷射混凝土操作人员的技能培训工作,提高技术素质,提高喷射混凝土作业技术水平。

4.4.3严格控制喷射机工作风压,以避免喷头处粉尘大量扩散。

4.4.4加强施工通风,将漂浮的粉尘迅速吹送到洞外。

4.4.5控制一次喷层厚度,以避免一次喷层过厚产生坠落。

4.4.6控制骨料粒径及砂率配比,使其符合规定要求。

4.4.7控制喷嘴与受喷面最佳距离在0.8~1.2m范围内,喷射角度以垂直岩面为佳,不允许大于45°º。

4.4.8含砂率对喷射混凝土的粘滞性和回弹量影响很大,一般宜采用较多的砂率(60%左右),以减少回弹。

当砂粒偏粗时,砂率可稍大些;砂粒偏细时,则砂率宜偏低些。

5、质量控制及检验

5.1喷混凝土厚度控制

喷射混凝土厚度的检查除采用埋钉法外,可在喷射混凝土8h后用钢钎凿孔,若混凝土与围岩的颜色相近不易区别时,可用酚酞试液涂抹孔壁,呈现红色着为混凝土。

也可用地质雷达无损检测,要求每一作业循环查一个断面,每个断面应从拱顶起,每间隔2m布设一个检查点检查喷射混凝土的厚度,检测结果记入喷锚支护记录。

喷射混凝土的厚度应符合下列要求:

喷射混凝土平均厚度应大于设计厚度。

喷射混凝土厚度检查点数的60%及以上大于设计厚度。

喷射混凝土最小厚度不得小于设计厚度的1/2,且不小于3cm。

5.2现场的几种试验方法

喷射混凝土与围岩粘结强度的试验方法:

有以下两种方法,施工时将根据现场实际条件选取其中一个进测试。

5.2.1成型试验法:

在模型内放置面积为10×10cm,厚5cm,粗糙度近似于实际岩面的岩块,用喷射混凝土掩埋,等强后加工成10×10×10cm的立方体并养护28天,用劈裂法进行试验。

5.2.2直接拉拨法:

在围岩表面预先设置带有丝扣和加力板的拉杆,用10cm厚的喷射混凝土将加力板埋入,试件面积30×30cm(与周围喷射混凝土分离),养护28天后进行拉拨试验。

5.2.3回弹率测试

回弹率的测定方法是:

按标准操作喷射0.5-1.0m2的混凝土,在长度3.0m的墙部或拱部喷10cm厚的喷层,用铺在地面上的彩条塑料布或钢板收集回弹物,称重后换算为体积与全部喷出混凝土体积的比值。

5.3喷射混凝土的强度检测

试件采用边长15cm的立方体无底试模喷射成型、大板切割方法制取。

5.4喷射混凝土的配合比检验

同强度等级、同性能喷射混凝土进行一次混凝土配合比设计,施工过程中,如水泥、外加剂等主要原材料的品种和规格发生变化,应重新进行配合比设计并经审批后才能使用。

5.5喷射混凝土的早期(1d)强度的检查

每一喷射循环检查一次,通过贯入法或拔出法检测,监理见证检测。

5.6喷射混凝土的原材料每盘称量的检查就满足下表要求:

序号

材料名称

允许偏差

1

水泥

±2%

2

粗、细骨料

±3%

3

水、外加济

±2%

4

微纤维

±2%

要求每工作班抽查不少于一次,采用复称方式进行。

5.7喷射混凝土表面检查:

对所时进行喷射混凝土及时进行喷射混凝土表面检查,砼表面应平整、密实,平整度用2m直尺进行检查,表面平整度允许偏差:

侧壁5cm、拱部7cm,无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水,锚杆头及钢筋无外露,监理单位见证检测。

5.8喷射混凝土坍落度检查:

喷射混凝土拌合物的坍落度应符合设计配合比要求,每工作班不少于一次,坍落度试验。

5.9喷射砼砂石含水率检查:

每次进行喷射喷射混凝土拌制前,应测定砂、石含水率,并根据测试结果和理论配合比调整材料用量,并将施工配合比交给混凝土工班。

5.10施工质量检查

建立健全质量保证体系,确保结构安全,主体工程零缺陷、工地设备专门的质量检查机构,配备专职的质量检查人员,建立完善的质量检查制度。

严格实行质量负责制和质量终身责任制,实行企业法定代表人、项目负责人、各级技术人员及工班负责人对工程质量负相应的责任,层层签定质量终身责任书,做到责任落实到位。

施工班组成立由班组为质量质检员,每个工序首先自检合格后报专职质员进行检查,并形成自检记录。

施工互检:

专职质检员检查合格后,通知施工队进行互检,检查合格后再由专职质检员报请监理工程进行检查确认。

5.3湿喷砼质量保证措施

⑴按照施工工艺施工,严格执行操作规程。

⑵请湿喷机厂家进行现场培训、指导,按照湿喷机操作方法进行严格执行。

⑶对于原材料进货,由试验部门进行进场前试验,不合格材料一律不得进场。

⑷制定质量保证体系,抓好每一环节、每一步骤的监控,并责任到人,狠抓落实。

⑸每次喷射作业前,做好人员、机具、物资、技术、测量、试验、运输等准备工作。

⑹施工技术人员对喷射作业环节进行认真检查(内容包括:

喷层厚度、喷层与受喷面粘结情况、喷射作业中各种参数),严格把关。

6、安全要求和措施

⑴施工用作业台架应牢固可靠,并应设置安全栏杆。

⑵非施工人员不得进入正进行喷射的作业区,施工中喷嘴前严禁站人。

⑶喷射混凝土时,所有操作工人必须带安全帽,防尘口罩,防尘工作服,雨靴,橡胶手套等防护用具,作业人员应避免直接接触碱性液体速凝剂,不慎接触后应及时用清水冲洗。

⑷喷射手,控制好风压、喷射距离,避免回弹骨料伤人。

⑸电线包皮应完好,开关应装在固定闸刀盒内。

⑹安全员应随时观察地质变化,发现有松动滑块现象,应立即撤离工作面。

⑺喷浆结束后,应清洗喷射机及管路,避免堵管炸裂伤人。

7、环境保护及文明施工

喷射砼产生的粉尘,会严重恶化施工环境,降低工作效率,损害施工人员健康。

在施工中应从三方面进行控制:

粉尘产生源;已产生粉尘的处理;人体防护。

7.1对粉尘发生源采取措施:

保持喷射机密封良好,防止跑风漏气;采用超前水环(长喷嘴)加水,控制好工作台风压,维持好水压,控制砂中粒径小于0.2mm的颗粒含量。

7.2对已发生粉尘的处理:

主要靠加强通风来降低粉尘浓度,在喷锚时,通风机必须启动。

7.3人体防护:

采用防尘眼镜、防尘面罩、防护网、手套、雨衣、长筒靴等加强对人体的防护。

7.4严格执行施工人员的健康体验制度

严格执行工前、工间、工后三个阶段的健康体检,实行施工全程动态健康监护。

对从事接触职业危害作业的职工,在上岗前进行针对性体检,,同时建立职业健康监护档案;在工作期间定期进行健康检查,连续记录职业史、职业危害接触史和个人资料,在调离岗位时进行健康检查,并记录职业健康监护档案。

7.5尘肺的防治

①施工现场垃圾渣土及时清理出现场。

②施工现场道路指定专人定期洒水清扫,形成制度,防止道路扬尘。

③对于细颗粒散休材料要注意遮盖、密封,防止和减少飞扬。

④在砼搅拌站上方安装除尘装置,采用可靠措施控制工地粉尘污染。

⑤隧道内施工要控制粉尘的发生量,采取湿式凿岩、湿喷技术、水压爆破、爆破后及时喷雾洒水、柴油机净化,加强洞内通风等有效有措施,确保喷锚工作面空气质量。

⑥严禁汽油车进洞作业。

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