钢纤维喷射混凝土技术在地下工程中的应用.docx

钢纤维的作用机理混凝土的抗拉强度较低一旦开裂后会发生脆性破坏利用钢纤维进行增强处理后钢纤维能够控制裂缝的开展并且传递拉应力产生应力重分布从而提高混凝土的裂后强度使混凝土具有相当的弯曲韧度和素混凝土相比钢纤维混凝土在发生变形后仍能承担荷载钢纤维混凝土的性能钢纤维混凝土的极限抗弯拉强度和加入钢纤维之前基本相同但是钢纤维混凝土的弯曲韧度有大幅度提高钢纤维有各种不同的原材料形状和抗拉强度弯曲韧度各不相同钢纤维根据生产工艺分为剪切型铣削型和冷拉型前两种纤维本身的抗拉强度在之间长径比在掺量较高一般在冷拉型纤维通过对母材盘条的高速拉丝大幅提高了抗拉强度通常在以上长径比在以上掺量一般在对不同的钢纤维应进行实验得到达到保证钢纤维混凝土弯曲韧度的钢纤维纤掺量钢纤维混凝土的韧度可以用位移控制的梁的三分加载实验进行钢纤维喷射混凝土的性能混凝土中加入钢纤维后可提高混凝土的弯拉韧度能量吸收能力抗冲击能力和对裂缝的控制均匀分布的钢纤维使喷射混凝土任意截面都能够承受拉应力同时和围岩有极佳的粘结力因此可以通过应力重分布充分发挥围岩的自承能力是理想的支护材料欧洲喷射混凝土规范用大板实验比较钢纤维喷射混凝土和挂网喷射混凝土的性能实验结果发现钢纤维喷射混凝土有更高的承载能力和吸收变形能力钢纤维混凝土既能作为初期支护也可作为永久衬砌和挂网相比有技术和经济上的优势钢筋挂网施工工艺复杂在凹凸不平的岩面难以沿岩石表面布置在拉应力区在喷射混凝土时回弹大混凝土容易集结在挂网的表面在挂网的背后形成空洞当围岩条件较差时不能形成及时支护钢纤维喷射混凝土可以顺着围岩表面形成快速有效的支护和岩石有更好的粘结而且提高施工安全性简化施工工序加快了施工进度从经济角度出发钢纤维混凝土衬砌厚度比挂网混凝土节约回弹量减少工期节约钢纤维喷射混凝土的应用钢纤维喷射混凝土从年代起在世界范围内得到广泛的应用在挪威地质学院提出的系统中全面采用钢纤维喷射混凝土取代挂网作为隧道永久支护我国很早就开始研究钢纤维混凝土的应用但是由于当时钢纤维本身抗拉强度低搅拌时易结团变形喷射时易堵管在施工上很难保证质量使该项技术没有得到有效的推广年代起国内引进了欧洲粘结成排的冷拉型钢纤维生产技术冷拉型纤维掺量在用快速水溶性胶水粘结成排后钢纤维在随骨料一起搅拌的过程中胶水遇水自动溶解成排的钢纤维会分散成单根在混凝土中均匀地分布从而解决了钢纤维结团堵管的问题钢纤维喷射混凝土在克服了施工中的弱点后已经逐步在国内的一些工程中得到应用钢纤维混凝土的韧度设计弯曲韧度是钢纤维喷射混凝土最为主要的性能在设计中必须有明确的规定目前国内隧道设计规范中对钢纤维喷射混凝土的韧度暂无规定日本韩国及欧洲的纤维喷射混凝土规范中对用于地下工程中的钢纤维喷射混凝土的弯曲韧度系数值大多规定在以上我国目前在隧道工程中的钢纤维喷射混凝土设计中应用的弯曲韧度系数值多在此范围为了能够方便地确定钢纤维喷射混凝土的韧度是否达到设计要求有些规范中采用了模板法在确定钢纤维混凝土的试件尺寸后规定了韧度实验曲线实际实验曲线若能够包络上述曲线便认为钢纤维混凝土的韧度达到设计要求将该模板曲线换算成弯曲韧度由于弯曲韧度实验对实验设备要求较高根据设计规定的弯曲韧度通过实验确定钢纤维的型号和掺量后在施工中只要检验钢纤维喷射混凝土的厚度和钢纤维的型号掺量就能达到质量控制的目的目前采用韧度设计的钢纤维喷射混凝土在国内的铁路和公路隧道及水电站地下工程中都已经有所应用并且逐步成为一种趋势铁路隧道中围岩条件较好的工程中钢纤维喷射混凝土作为永久支护已经积累了相当经验秦岭铁路并且逐步推广到围岩条件较差的项目中去其实由于钢纤维喷射混凝土的韧度使衬砌具有吸收围岩变形的能力因此在变形显著的软弱围岩中钢纤维喷射混凝土更是一种理想的支护材料在公路隧道中钢纤维喷射混凝土已经用于软弱围岩的初期支护大保公路而在水电站项目中钢纤维喷射混凝土已有在岩爆条件的地下硐室永久支护的成功经验二滩电站表佳密克丝钢纤维喷射混凝土工程部分应用实例工程用途型号用量吨进展水电二滩水电站地下厂房永久支护完成万家寨水电站交通洞永久支护完成汕头地下储气室永久支护完成铁路西康线秦岭超长隧道隧洞永久支护完成公路元墨公路隧洞初期支护在建大保公路隧洞初期支护在建钢纤维喷射混凝土的施工从原则上而言钢纤维喷射混凝土不需要改变任何工艺喷射混凝土所使用的常规设备都适用于钢纤维喷射混凝土钢纤维喷射混凝土既适用于干喷也适用于湿喷但是由于干喷的回弹大对钢纤维喷射混凝土而言很不经济一般推荐采用湿喷工艺目前国内已经有自主生产的湿喷机液态速凝剂和硅粉也得到了更多的使用这些都有助于钢纤维湿喷工艺的推广结语钢纤维喷射混凝土作为一种新型的支护材料施工简单速经济有相当的优势目前在国内的地下工程中已经有成功的经验相信随着工程人员的努力钢纤维喷射混凝土技术会在我国的地下工程中得到更广泛的使用