鋼纖維噴射混凝土在瀑布溝水電站導(dǎo)流洞工程中的應(yīng)用

1、鋼纖維噴射混凝土在瀑布溝水電站導(dǎo)流洞工程中的應(yīng)用             鋼纖維噴射混凝土在瀑布溝水電站導(dǎo)流洞工程中的應(yīng)用 唐斌1，胡建立2 (1.四川二灘國際咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都61 0072；2.中國水利水電第七工程局 科研設(shè)計院，四川 成都611730） 摘要：簡要介紹了噴射鋼纖維 混凝土在支護(hù)前的配合比試驗(yàn)以及在支護(hù)過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)，尤其是施工工藝的控制。 關(guān)鍵詞：鋼纖維噴射砼；噴砼支護(hù)；配合比；施工工藝 1概述1.1鋼纖維噴射混凝土的特性鋼纖維噴射混凝土

2、的試驗(yàn)研究始于20世紀(jì)70年代，此后隨著產(chǎn)品性能的不斷提高，加上施 工設(shè)備和施工工藝的不斷完善，在各個工程領(lǐng)域逐漸得到推廣應(yīng)用，目前主要應(yīng)用于巖石邊 坡加固、地下硐室支護(hù)、公路、機(jī)場、隧道等工程。鋼纖維噴射混凝土具有良好的韌性，適用于地下工程圍巖支護(hù)，能充分利用巖體的自 身承載能力而又不破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)，并達(dá)到保護(hù)圍巖的目的。鋼纖維噴射混凝土有較好的抗?jié)B 性能、良好的抗裂性和耐磨性，可以在地下工程中代替現(xiàn)澆鋼筋混凝土和掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝 土；同時鋼纖維噴射混凝土還具有施工快速、工序較少、安全的特性。1.2瀑布溝水電站導(dǎo)流洞的地質(zhì)情況瀑布溝水電站位于四川省大渡河中游，裝機(jī)容量3 300MW。電站的兩條

3、導(dǎo)流洞位于左岸山體 內(nèi)，導(dǎo)流洞進(jìn)口巖性主要為淺變質(zhì)玄武巖，以類巖體為主，局部為類，裂隙發(fā)育有4組 。洞身巖性以F2斷層為界，下盤為玄武巖，上盤為花崗巖，洞內(nèi)斷層有1組，發(fā)育裂隙有1 2條。為保證電站按期截流，在斷層及裂隙發(fā)育地段選用合理的支護(hù)手段成為施工的關(guān)鍵。采用合 理的支護(hù)手段，可以保證施工質(zhì)量及人員安全，節(jié)約時間，保證電站如期截流。由于噴射鋼 纖維混凝土具有上述特性，因此在瀑布溝導(dǎo)流洞斷層及裂隙發(fā)育地段采用了C25噴射鋼纖維 混凝土加系統(tǒng)錨桿的支護(hù)形式，部分塌方嚴(yán)重地段另加鋼支撐。2鋼纖維噴射混凝土試驗(yàn)2.1鋼纖維噴射混凝土試驗(yàn)工藝流程圖鋼纖維噴射混凝土試驗(yàn)流程見圖1。2.2鋼纖維噴射混

4、凝土的設(shè)計技術(shù)指標(biāo)抗壓強(qiáng)度：25MPa；抗拉強(qiáng)度：2MPa。2.3室內(nèi)試驗(yàn)2.3.1原材料鋼纖維噴射混凝土由鋼纖維、水泥、砂（料徑05mm）、小石（料徑515mm）、水和外加 劑組成。(1)鋼纖維：選用貝卡爾特（BEKAERT）佳密克絲（Dramix）RC65/35BN型，即鋼纖維長度約3 5mm，長徑比為65。該種鋼纖維兩端彎曲，約3040根用水溶性膠黏結(jié)成一排；其強(qiáng)度、韌 性較好，不易變形和彎斷，施工中易拌和，單根抗拉強(qiáng)度在1 150MPa以上。(2)水泥：采用峨眉水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽32.5水泥。(3)砂：人工砂，粒徑05mm，花崗巖軋制，級配見表1。(4)小石：人工軋制，過10mm篩

5、網(wǎng)，粒徑510mm。 (5)外加劑：速凝劑由四川芙蓉礦務(wù)局生產(chǎn)。(6)水：拌和用水為大渡河凈化水。2.3.2室內(nèi)配合比選擇試驗(yàn)2.3.2.1拌和工藝的選擇根據(jù)混凝土拌和站的實(shí)際情況，進(jìn)行了投料順序的試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定投料順序及 拌和工藝：水泥、砂、瓜米石、鋼纖維攪拌1分鐘水、外加劑（溶于水中）攪拌2分鐘 。由于鋼纖維被水溶性膠黏結(jié)成排，干料攪拌時成排鋼纖維被打散分布在整個拌和物中，鋼 纖維排在拌和物的摩擦力及水分的作用下，分解為單根鋼纖維。當(dāng)所有的鋼纖維排完全分解 成單根鋼纖維后，混凝土的各項(xiàng)性能就能充分地得到提高。采用上述的投料順序及拌和工藝 ，混凝土的均勻性較好，在攪拌和噴射過程中鋼纖

6、維沒有出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。2.3.2.2室內(nèi)配合比的確定試驗(yàn)室依據(jù)設(shè)計指標(biāo)，按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范對鋼纖維噴射混凝土進(jìn)行室內(nèi)拌和，并對拌和的鋼 纖維混凝土進(jìn)行各種性能檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果為現(xiàn)場噴射試驗(yàn)提供初步配合比(見表2)。 2.4現(xiàn)場噴射試驗(yàn)2.4.1試驗(yàn)?zāi)康幕炷翑嚢枵疽罁?jù)試驗(yàn)室提供的配合比進(jìn)行配料拌和，拌和均勻后（即在混凝土拌和物中 鋼纖維完全被打散成單根）進(jìn)行噴射。在現(xiàn)場噴射試驗(yàn)過程中，進(jìn)行了現(xiàn)場拌和工藝驗(yàn)證、 噴射風(fēng)壓及噴射角度、混凝土的可泵性、回彈量檢測和大板取樣等項(xiàng)目。2.4.2試驗(yàn)結(jié)果(1)試件制作。在現(xiàn)場噴射試驗(yàn)時進(jìn)行大板取樣，將大板盒（600mm×4000mm×13

7、0mm木盒） 置于試驗(yàn)部位的頂拱及邊墻。鋼纖維混凝土拌和均勻后，用HPJ-1型噴射機(jī)對準(zhǔn)木盒噴射， 噴滿后刮平混凝土表面。養(yǎng)護(hù)后1天拆掉木盒,養(yǎng)護(hù)到第7天用巖石切割機(jī)切割成標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)尺 寸的試件。(2)噴射鋼纖維混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)以現(xiàn)場大板取樣檢測為主，對到齡期后的 鋼纖維混凝土試件的各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3。 試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土抗壓及抗拉強(qiáng)度能滿足設(shè)計要求。因此施工中采用表2 的配合比作為施工配合比。3施工技術(shù)3.1混凝土拌和混凝土配料必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)室提供的配料單進(jìn)行，混凝土攪拌均勻后（即鋼纖維均勻分散 在混凝土拌和物中，粉狀速凝劑在攪拌過程中加入），才能卸入噴射機(jī)料斗

8、。3.2噴射設(shè)備選用HPJ-1型干噴機(jī)噴射，生產(chǎn)能力為5m3/h。噴射機(jī)進(jìn)料口有條狀鋼格柵，使用效果 較好。3.3操作手操作手上崗前進(jìn)行崗位技能培訓(xùn)，能夠熟練操作設(shè)備。 3.4噴射回彈率根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，邊坡回彈率約為8%，頂拱回彈率為14%，約為二灘電站工程普通干噴混 凝土回彈率的70%。3.5施工工藝控制要點(diǎn)(1)噴射順序：噴射時自下而上，先凹處后平面，人工掌握噴嘴做小圓周運(yùn)動，并遵循后一 圈壓前半圈的規(guī)律連續(xù)平穩(wěn)地移動。(2)噴射風(fēng)壓：風(fēng)壓應(yīng)穩(wěn)定，宜控制在0.40.5MPa。(3)噴射距離：噴頭距工作面的距離控制在0.8m，噴射距離與骨料粒徑、風(fēng)壓有關(guān)。噴射時 應(yīng)由操作人員根據(jù)噴護(hù)效果調(diào)整。(4)噴射角度：噴嘴應(yīng)盡量垂直工作面。試驗(yàn)表明，噴射角度越小，回彈量越大。3.6施工效果根據(jù)施工現(xiàn)場觀察，摻有鋼纖維的噴射混凝土外觀較好，能夠有效地對危巖進(jìn)行加固。3.7施工注意事項(xiàng)噴射鋼纖維混凝土的細(xì)骨料含水量宜控制在5%，攪拌好的混凝土應(yīng)在1小時內(nèi)使用完。3.8養(yǎng)護(hù)在相對濕度大于85%的環(huán)境內(nèi)可以自然養(yǎng)護(hù)，否則進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。噴水養(yǎng)護(hù)在混凝土終凝兩 小時后進(jìn)行，噴水養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)達(dá)到14天以上。4技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益噴射鋼纖維混凝土由于具有良好的韌性，具有比普通噴射混凝土更高的耐久性能（鋼纖維混 凝土具有良好的韌性和延性