《鋼纖維噴射混凝土技術在地下工程中及應用工藝.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《鋼纖維噴射混凝土技術在地下工程中及應用工藝.doc（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

鋼纖維噴射混凝土技術在地下工程中的應用工藝 　1.鋼纖維的作用機理 　　混凝土的抗拉強度較低，一旦開裂后會發(fā)生脆性破壞。利用鋼纖維進行增強處理后，鋼纖維能夠控制裂縫的開展，并且傳遞拉應力，產(chǎn)生應力重分布，從而提高混凝土的裂后強度，使混凝土具有相當?shù)膹澢g度。和素混凝土相比，鋼纖維混凝土在發(fā)生變形后仍能承擔荷載。 　　2.鋼纖維混凝土的性能 　　鋼纖維混凝土的極限抗彎拉強度和加入鋼纖維之前基本相同，但是鋼纖維混凝土的彎曲韌度有大幅度提高。 　　鋼纖維有各種不同的原材料，形狀和抗拉強度，彎曲韌度各不相同。鋼纖維根據(jù)生產(chǎn)工藝分為剪切型，銑削型，和冷拉型。前兩種纖維本身的抗拉強度在400-700MPa之間，長徑比在40-50，摻量較高，一般在80-120kg/m3；冷拉型纖維通過對母材（盤條）的高速拉絲，大幅提高了抗拉強度，通常在1000MPa以上，長徑比在60以上，摻量一般在35-65kg/m3。 　　對不同的鋼纖維應進行實驗，得到達到保證鋼纖維混凝土彎曲韌度的鋼纖維纖摻量。鋼纖維混凝土的韌度可以用“位移控制的梁的三分加載實驗”進行。 　　圖1.1鋼纖維混凝土梁三分加載彎拉韌度實驗荷載-位移曲線 　　根據(jù)荷載-位移曲線，通過下式計算鋼纖維混凝土的彎曲韌度： 　　Re，3=100fftm，eq150/fftm 　　其中fftm，eq150：撓度達到l/150時等效抗彎拉強度平均值（N/m㎡） 　　fftm：試驗極限抗彎拉強度值（N/m㎡） 　　Re，3：彎曲韌度系數(shù) 　　3.鋼纖維噴射混凝土的性能 　　混凝土中加入鋼纖維后可提高混凝土的彎拉韌度，能量吸收能力，抗沖擊能力和對裂縫的控制。均勻分布的鋼纖維使噴射混凝土任意截面都能夠承受拉應力，同時和圍巖有極佳的粘結力，因此可以通過應力重分布，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，是理想的支護材料。 　　《歐洲噴射混凝土規(guī)范》用大板實驗比較鋼纖維噴射混凝土和掛網(wǎng)噴射混凝土的性能，實驗結果發(fā)現(xiàn)鋼纖維噴射混凝土有更高的承載能力和吸收變形能力。 　　圖3.1EFNARC噴射混凝土大板韌度實驗 　　鋼纖維混凝土既能作為初期支護、也可作為永久襯砌；和掛網(wǎng)相比有技術和經(jīng)濟上的優(yōu)勢： 　　鋼筋掛網(wǎng)施工工藝復雜；在凹凸不平的巖面難以沿巖石表面布置在拉應力區(qū)；在噴射混凝土時回彈大；混凝土容易集結在掛網(wǎng)的表面，在掛網(wǎng)的背后形成空洞；當圍巖條件較差時，不能形成及時支護。 　　鋼纖維噴射混凝土可以順著圍巖表面形成快速有效的支護，和巖石有更好的粘結，而且提高施工安全性簡化施工工序，加快了施工進度。 　　從經(jīng)濟角度出發(fā)，鋼纖維混凝土襯砌厚度比掛網(wǎng)混凝土節(jié)約30%，回彈量減少30%，工期節(jié)約20-30%。 　　4.鋼纖維噴射混凝土的應用 　　鋼纖維噴射混凝土從70年代起在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用，在“挪威地質(zhì)學院”提出的“Q系統(tǒng)”中，全面采用鋼纖維噴射混凝土取代掛網(wǎng)作為隧道永久支護。 　　我國很早就開始研究鋼纖維混凝土的應用，但是由于當時鋼纖維本身抗拉強度低，攪拌時易結團變形，噴射時易堵管，在施工上很難保證質(zhì)量，使該項技術沒有得到有效的推廣。90年代起，國內(nèi)引進了歐洲粘結成排的冷拉型鋼纖維生產(chǎn)技術，冷拉型纖維摻量在35-65kg/m3，用快速水溶性膠水粘結成排后，鋼纖維在隨骨料一起攪拌的過程中，膠水遇水自動溶解，成排的鋼纖維會分散成單根，在混凝土中均勻地分布，從而解決了鋼纖維結團堵管的問題。鋼纖維噴射混凝土在克服了施工中的弱點后，已經(jīng)逐步在國內(nèi)的一些工程中得到應用。 　　5.鋼纖維混凝土的韌度設計 　　彎曲韌度是鋼纖維噴射混凝土最為主要的性能，在設計中必須有明確的規(guī)定目前國內(nèi)隧道設計規(guī)范中對鋼纖維噴射混凝土的韌度暫無規(guī)定，日本，韓國，及歐洲的纖維噴射混凝土規(guī)范中，對用于地下工程中的鋼纖維噴射混凝土的“彎曲韌度系數(shù)（Re，3）”值大多規(guī)定在68%以上。我國目前在隧道工程中的鋼纖維噴射混凝土設計中應用的“彎曲韌度系數(shù)”值多在此范圍。 　　為了能夠方便地確定鋼纖維噴射混凝土的韌度是否達到設計要求，有些規(guī)范中采用了“模板”法，在確定鋼纖維混凝土的試件尺寸后，規(guī)定了韌度實驗曲線，實際實驗曲線若能夠包絡上述曲線，便認為鋼纖維混凝土的韌度達到設計要求。 　　以下是日本高速公路局（JHC）>中對鋼纖維噴射混凝土采用的韌度“模板”曲線： 　　圖5.1鋼纖維噴射混凝土梁三分加載實驗彎拉韌度要求 　　將該“模板曲線”換算成彎曲韌度，Re，3=80%。 　　由于彎曲韌度實驗對實驗設備要求較高，根據(jù)設計規(guī)定的彎曲韌度通過實驗確定鋼纖維的型號和摻量后，在施工中只要檢驗鋼纖維噴射混凝土的厚度和鋼纖維的型號，摻量就能達到質(zhì)量控制的目的。 　　目前采用韌度設計的鋼纖維噴射混凝土在國內(nèi)的鐵路和公路隧道及水電站地下工程中都已經(jīng)有所應用，[7]并且逐步成為一種趨勢，鐵路隧道中，圍巖條件較好的工程中鋼纖維噴射混凝土作為永久支護已經(jīng)積累了相當經(jīng)驗（秦嶺鐵路），并且逐步推廣到圍巖條件較差的項目中去。其實，由于鋼纖維噴射混凝土的韌度，使襯砌具有“吸收”圍巖變形的能力。因此，在變形顯著的軟弱圍巖中，鋼纖維噴射混凝土更是一種理想的支護材料。在公路隧道中鋼纖維噴射混凝土已經(jīng)用于軟弱圍巖的初期支護（大保公路），而在水電站項目中，鋼纖維噴射混凝土已有在巖爆條件的地下硐室永久支護的成功經(jīng)驗（二灘電站）。 　　表5.1佳密克絲鋼纖維噴射混凝土工程部分應用實例 工程　 用途　 型號　 用量（噸）　 進展　 水電　 二灘水電站　 地下廠房永久支護　 ZP305　 2000　 完成　 萬家寨水電站　 交通洞永久支護　 ZP305　 120　 完成　 LPG汕頭　 地下儲氣室永久支護　 RC-65/35-BN　 120　 完成　 鐵路　 西-康線 秦嶺超長隧道　 隧洞永久支護　 ZP305　 160　 完成　 公路　 元-墨公路　 隧洞初期支護　 RC-65/35-BN　 1700　 在建　 大保公路I II　 隧洞初期支護　 RC-65/35-BN　 1500　 在建　 　　6.鋼纖維噴射混凝土的施工 　　從原則上而言，鋼纖維噴射混凝土不需要改變?nèi)魏喂に?，噴射混凝土所使用的常?guī)設備都適用于鋼纖維噴射混凝土。 　　鋼纖維噴射混凝土既適用于干噴，也適用于濕噴，但是由于干噴的回彈大，對鋼纖維噴射混凝土而言，很不經(jīng)濟，一般推薦采用濕噴工藝。 　　目前，國內(nèi)已經(jīng)有自主生產(chǎn)的濕噴機，液態(tài)速凝劑和硅粉也得到了更多的使用，這些都有助于鋼纖維濕噴工藝的推廣。 　　7.結語 　　鋼纖維噴射混凝土作為一種新型的支護材料，施工簡單，速經(jīng)濟，有相當?shù)膬?yōu)勢，目前在國內(nèi)的地下工程中已經(jīng)有成功的經(jīng)驗，相信隨著工程人員的努力，鋼纖維噴射混凝土技術會在我國的地下工程中得到更廣泛的使用。