噴射鋼纖維混凝土在桐柏電站輸水工程中的應用

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簡介： 石方明挖或石方洞挖過程中所遇到的不高地質條件會給施工形成相當大的安全隱患，這就要求必須進行初期支護，支護要求及時，密貼、高強和柔性。噴射鋼纖維混凝土能基本滿足這些要求。對于破碎宕石帶采用噴射鋼纖維混凝土并結合錨桿進行支護，經本工程應用取得了較理想的效果。
關鍵字：噴射 鋼纖維混凝土 桐柏電站

1　工程概況
　　桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣棲霞鄉(xiāng)百丈村。是一座日調節(jié)抽水蓄能電站，共安裝4臺主軸單級混流可道式水泵水輪機組，單機容量300 MW，總裝機容量1200 MW。電站樞紐工程由上、下水庫、輸水系統，地下廠房，開關站和中控樓等建筑物組成。其中輸水系統全長1292．22 m。
　　庫區(qū)工程地質主要分布侏羅紀上統火山碎悄巖，巖脈分布于庫區(qū)內和右壩肩玉引水隧洞間，其抗風化能力弱，暴露地區(qū)表呈全風化。輸水系統有兩條斷層帶穿過，工程地質條件較差，為確保工程開挖過程中的施工安全，在輸水系統的巖石開挖中，根據不同的圍巖地質情況，采用噴射鋼纖維混凝土和部分噴射素混凝土進行支護處理，取得較理想的效果，現就噴射鋼纖維混凝土在桐柏電站輸水系統的應用作一簡要介紹。
2　噴射鋼纖維混凝土的力學特性
　　噴射鋼纖維混凝土是在普遍噴射混凝土的拌合料中加入一定量的鋼纖維，經噴射機和輸料管是在噴頭處加入適量水（干噴法）后直接噴射到工程結構物面上的一種先進混凝土施工工藝，由于短而細的鋼纖維在混凝土基體中呈亂向且不連續(xù)分布，在受荷載作用下，纖維能限制或滯后混凝土基體裂縫的開展，即具有較高的阻裂效應，從而使原來脆性的材料呈現較高的抗拉、抗裂和抗彎韌性。由于采用高壓噴射工藝，由水源與集料的反復連續(xù)撞擊而使混凝土擠壓密實，同時采用的水灰比較?。?．45～0．50），因而具有較高力學強效和良好的耐久性，尤為與混凝土、巖石有較高的粘結強度。它非常適用于地質條件較差洞室的噴射支護，目前已廣泛應用于邊坡穩(wěn)定，隧洞支護和基他建筑物補強加固工程。
3　噴射鋼纖維混凝土現場試驗
3．1　不同型號鋼纖維產品的選擇
　　鋼纖維對混凝土基體的增強效果與鋼纖維型號、產品的材質、外形尺寸及長徑比等因素有關。為選擇一種增強效果較好工能滿足了最優(yōu)施工要求的鋼纖維產品，因此對上海、杭州、武進三家不同廠家產的鋼纖維品種進行噴射鋼纖維混凝土性能對比試驗，試驗成果見表1。

    從表1成果可見，在相同混凝土配合比二種不同纖維參量條件下，杭州廠生產的鋼纖維混凝土的力學性能，優(yōu)于其他兩類生產廠。但從滿足施工噴射要求看，上海哈瑞克斯生產的銑削型鋼纖維具有施工攪拌方便、纖維不結團、分散性好、不易堵管等特點，適宜于噴射施工要求，因此，最后選用上海廠產品鋼纖維參量為60kg／m3，進行施工。
3．2　噴射鋼纖維混凝土與噴射素混凝土對比試驗
　　本工程以噴鋼纖維混凝土為主，主要用于上層進出水口高道坡及輸水系統洞室開挖支護工程。部分洞段噴射素混凝土，為了解兩種不同材料噴射效果，在現場進行C25級噴射鋼纖維混凝土與噴射素混凝土對試驗，成果見表2。

　　由表2成果可見，噴射鋼纖維混凝土的力學性能明顯優(yōu)于噴射素混凝土的力學性能，其中：28天抗壓度增長約12．7％、抗拉強度增長約52．4％、抗折強度增長約62％。
4　噴射鋼纖維混凝土施工工藝
　　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：設備簡單，易于施工，但施工環(huán)境粉塵大，有害以健康，且混凝土水灰比不易嚴格控制。濕噴法是將一定級配的混合料在攪拌機中加以攪拌均勻后的濕料經噴射機及管造從噴咀中噴出，其特點混凝土水灰比易控制，施工環(huán)境粉塵小、材料回彈損失少，但設備價格較費。經綜合比較后，最終施工采用干噴法，噴射機為HP2 U—5B型混凝土噴射機，分段分層噴射，每一段長10m左右，每段間搭接長30～50cm，每一噴層厚度3～5cm。由于干噴法混凝土用水量完全恁噴射于經驗掌握；因此為確保噴射施工質量，而由有經驗的熟練噴射于操作，并在噴射時始終使料流呈螺旋狀橫向移動（螺旋圈直徑約20～30cm），噴咀距巖在約70～100cm，噴射角度放70°～90°。為增加噴層鋼纖維混凝土與巖石面的粘結強度并減少回彈損失，在噴射鋼纖維混凝土前先在基巖面上噴一層約1cm厚的水泥砂漿，在砂漿未　以前即噴鋼纖維混凝土，噴射鋼纖維混凝土結束后，提高噴層的平整度和保護面層裸露的鋼纖維不生銹，故在面層又噴了1cm厚的砂漿保護層。
5　結　論
　?。?）噴射鋼纖維混凝土在桐柏電站的上庫進、出水口高道坡及輸水工程洞室并挖支護應用的結果表明，它具有支護快速、及時，噴層混凝土力學性能優(yōu)良和圍巖粘結強度高等特點。這對確保工程開挖施工的安全，加快開挖施工進度都有顯著的效果。
　?。?）噴射鋼纖維混凝土的施工工藝簡單，它與噴射普通混凝土相比，不需增添設備，在同等強度條件下，可減少噴層混凝土厚度，節(jié)省混凝土，并可取代鋼筋網。只要合理使用，可以起到可觀的技術經濟效益，具有廣泛的推廣應用前景。