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)展的一個方向，并以其良好的抗裂性、彎曲韌性、抗托與抗彎強度等性能，正廣泛應(yīng)用于各類工程建設(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Ⅳ類圍巖洞段可用鋼纖維噴射混凝土替代網(wǎng)噴混凝土的支護處理方案，在實際施工過程中取得了良好的效果。

［關(guān)鍵詞］Ⅳ類圍巖網(wǎng)噴混凝土鋼纖維噴射混凝土效果評價

1工程概況

某水電站位于四川省境內(nèi)的木里河上，是木里河六個梯級電站中的第三級。該水庫采用低閘引水式發(fā)電，電站裝機4臺，單機容量60MW，總裝機容量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，從進水口至調(diào)壓井，全長18.7km，為有壓圓形洞，襯砌后的過水?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、機落斷層、茶布朗斷層，破碎帶一般寬約20～40m，其中機落斷層寬達100～200m，由碎裂巖、糜棱巖、角礫巖、少量斷層泥組成。隧洞區(qū)層間剪切錯動帶及各類結(jié)構(gòu)面均較發(fā)育，地層揉皺強烈。

由于該電站引水隧洞線路較長，地質(zhì)條件相對較差，隧洞圍巖以Ⅳ類、Ⅴ類為主，占引水隧洞全長的65%，為確保工程進度和施工安全，根據(jù)不同的圍巖地質(zhì)情況，將Ⅳ類圍巖洞段由原設(shè)計的網(wǎng)噴混凝土支護改為鋼纖維噴混凝土支護，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定向分布的鋼纖維，經(jīng)噴射機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。這些無定向分布的鋼纖維起到了微型配筋的作用，能增強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，同時采用的水灰比較小，因而具有較高力學(xué)強效和良好的耐久性，尤其與混凝土、巖石有較高的粘結(jié)強度，非常適用于地質(zhì)條件較差的洞室和邊坡的噴射支護。

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：設(shè)備簡單，易于施工，但施工環(huán)境粉塵大，混凝土水灰比不易嚴格控制，且材料回彈損失稍大。

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(jīng)噴射機及管道從噴嘴中噴出，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(shè)備價格較貴。

經(jīng)綜合比較后，針對本電站施工特點，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

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，長度20～40mm，直徑0.53～0.57mm，長徑比64，抗拉強度1145～1545MPa。該材料經(jīng)中國水電五局中心試驗室檢測，檢測結(jié)果合格。

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