鋼纖維噴射混凝土在某水電站引水隧洞工程施工中的應(yīng)用

［摘要］鋼纖維混凝土作為一種新型復(fù)合材料，已成為混凝土科學(xué)發(fā)展的一個(gè)方向，并以其良好的抗裂性、彎曲韌性、抗托與抗彎強(qiáng)度等性能，正廣泛應(yīng)用于各類(lèi)工程建設(shè)領(lǐng)域。本文根據(jù)某水電站引水隧洞的地質(zhì)條件及施工現(xiàn)狀，提出對(duì)Ⅳ類(lèi)圍巖洞段可用鋼纖維噴射混凝土替代網(wǎng)噴混凝土的支護(hù)處理方案，在實(shí)際施工過(guò)程中取得了良好的效果。

［關(guān)鍵詞］Ⅳ類(lèi)圍巖網(wǎng)噴混凝土鋼纖維噴射混凝土效果評(píng)價(jià)

1工程概況

某水電站位于四川省境內(nèi)的木里河上，是木里河六個(gè)梯級(jí)電站中的第三級(jí)。該水庫(kù)采用低閘引水式發(fā)電，電站裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量60MW，總裝機(jī)容量240MW。電站樞紐工程由首部樞紐、引水系統(tǒng)、地面廠房系統(tǒng)等建筑物組成。引水系統(tǒng)由引水隧洞、調(diào)壓室、壓力管道組成。引水隧洞布置在右岸，從進(jìn)水口至調(diào)壓井，全長(zhǎng)18.7km，為有壓圓形洞，襯砌后的過(guò)水?dāng)嗝鏋?.2m。

2引水隧洞區(qū)工程地質(zhì)條件

引水隧洞沿線出露巖性主要為奧陶系下統(tǒng)瓦廠組板巖夾變質(zhì)石英砂巖、千枚巖，人公組的變質(zhì)石英砂巖夾板巖、千枚巖，少量三疊系下統(tǒng)領(lǐng)麥溝組的板巖夾千枚巖、硅質(zhì)板巖，志留系的板巖夾千枚巖、硅質(zhì)巖，巖層總體產(chǎn)狀：330°～320°SW∠30°～50°。引水隧洞沿線地層巖性以板巖夾千枚巖為主，部分為中厚～厚層狀變質(zhì)石英砂巖。

引水隧洞沿線發(fā)育4條規(guī)模較大橫切隧洞的斷層—圓寶山斷層、尼都斷層、機(jī)落斷層、茶布朗斷層，破碎帶一般寬約20～40m，其中機(jī)落斷層寬達(dá)100～200m，由碎裂巖、糜棱巖、角礫巖、少量斷層泥組成。隧洞區(qū)層間剪切錯(cuò)動(dòng)帶及各類(lèi)結(jié)構(gòu)面均較發(fā)育，地層揉皺強(qiáng)烈。

由于該電站引水隧洞線路較長(zhǎng)，地質(zhì)條件相對(duì)較差，隧洞圍巖以Ⅳ類(lèi)、Ⅴ類(lèi)為主，占引水隧洞全長(zhǎng)的65%，為確保工程進(jìn)度和施工安全，根據(jù)不同的圍巖地質(zhì)情況，將Ⅳ類(lèi)圍巖洞段由原設(shè)計(jì)的網(wǎng)噴混凝土支護(hù)改為鋼纖維噴混凝土支護(hù)，取得了滿意的效果。具體內(nèi)容介紹如下：

3鋼纖維噴射混凝土的力學(xué)性能及噴射方法選定

3.1鋼纖維噴射混凝土的力學(xué)性能

鋼纖維噴射混凝土是在普通噴射混凝土的拌合料中加入一定量無(wú)定向分布的鋼纖維，經(jīng)噴射機(jī)和輸料管在噴頭處加入適量水后直接噴射到工程結(jié)構(gòu)物面上的一種混凝土施工工藝。這些無(wú)定向分布的鋼纖維起到了微型配筋的作用，能增強(qiáng)混凝土之間的握裹力和錨固力，從而有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成，鋼纖維起到了代替鋼筋網(wǎng)或鋼筋的作用，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。由于采用高壓噴射工藝，在水源、集料的反復(fù)連續(xù)撞擊下而使混凝土擠壓密實(shí)，同時(shí)采用的水灰比較小，因而具有較高力學(xué)強(qiáng)效和良好的耐久性，尤其與混凝土、巖石有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，非常適用于地質(zhì)條件較差的洞室和邊坡的噴射支護(hù)。

3.2鋼纖維噴射混凝土方法的選定

噴射鋼纖維混凝土施工方法分干噴法和濕噴法兩種。干噴法施工特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，易于施工，但施工環(huán)境粉塵大，混凝土水灰比不易嚴(yán)格控制，且材料回彈損失稍大。

濕噴法是將一定級(jí)配的混合料在攪拌機(jī)中加以攪拌均勻后的濕料經(jīng)噴射機(jī)及管道從噴嘴中噴出，其特點(diǎn)混凝土水灰比易控制，施工環(huán)境粉塵小，材料回彈損失少，但設(shè)備價(jià)格較貴。

經(jīng)綜合比較后，針對(duì)本電站施工特點(diǎn)，最終采用干噴法。

4鋼纖維噴射混凝土的材料選定及配合比試驗(yàn)

4.1材料選定

鋼纖維：采用重慶宜筑商貿(mào)有限公司生產(chǎn)的普通碳鋼鋼纖維，長(zhǎng)度20～40mm，直徑0.53～0.57mm，長(zhǎng)徑比64，抗拉強(qiáng)度1145～1545MPa。該材料經(jīng)中國(guó)水電五局中心試驗(yàn)室檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果合格。

骨料：采用現(xiàn)場(chǎng)紫坪公司生產(chǎn)的人工骨料，巖性以灰?guī)r為主。砂的細(xì)度模數(shù)FM=3.2，含泥量1．8%，級(jí)配良好；粗骨料粒徑規(guī)格為5～20mm，針片狀含量5．8%，壓碎指標(biāo)值6．8%，含泥量0.5%。