钢纤维喷射混凝土在隧道初期支护中的应用论文

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1、钢纤维喷射混凝土在隧道初期支护中的应用论文.freel.该隧道属于浅埋暗挖隧道，大部分埋深在5～10m左右，且要穿越超过400m的公路及房屋建筑。地质为膨胀泥岩、粉砂质泥岩，圆砾土及煤层等；地下水丰富，开挖过程中涌水量较大，且具有溶出型侵蚀性和腐蚀性，施工难度较大。根据工程地质情况及相关要求，在施工时，全隧采用“新奥法”施工工艺，暗洞段采用复合衬砌和复合加强衬砌两种方法。在穿越公路、楼房等建筑物段采用复合加强衬砌，即在初期支护中喷射钢纤维混凝土。3喷射钢纤维混凝土3.1对钢纤维的基本要求为了达到最佳施工质量及相关要求，在进行喷射钢纤维混凝土施工时，对

2、钢纤维的几何参数及体积率都有具体的要求。3.1.1钢纤维的几何参数钢纤维混凝土的增强效果与钢纤维的长度、直径、长径比有关。钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短起不到增强作用，太长施工困难，影响拌和质量，直径过细在拌和时易弯折，过粗则在同体积率时，其增强效果差。试验表明，钢纤维长度在15～60mm、直径或等效直径在0.3～1.2mm、长径比在30～100的范围内选用，其增强效果和施工性能可满足要求。不同的钢纤维混凝土结构中选用的钢纤维不同。3.1.2钢纤维的体积率选用范围钢纤维混凝土中钢纤维的体积率过小，其增强作用较差，国内外一般以0.5%

3、为最小体积率。钢纤维体积率超过2时，拌和物的和易性变差，施工困难，质量难以保证。确定钢纤维掺入量时根据钢纤维的性能、混凝土结构对增强效果的要求及经济合理的原则选定。结构对增强要求低时可选用低值，结构对增强要求较高时可选用高值。3.2配合比设计及要求槎路隧道因喷射钢纤维混凝土地段相对分散，同时受机具设备和开挖方法的限制，在施工时均采用干喷法施工。在此就干喷法施工的主要问题进行论述。3.2.1配合比设计槎路隧道初期支护混凝土设计强度为C20混凝土，其理论配合比为：42.5MPa普通硅酸盐水泥，400kg；中粗砂（河道中），835kg；粗骨料（河卵石）5～

4、15mm，835kg；耐腐蚀剂，32kg；钢纤维，80kg.3.2.2有关要求（1）钢纤维参数及掺量：根据采用的喷射机型号，本隧道选用钢纤维类型为ZH一06凸痕型，长度为20mm，等效直径0.4mm，长径比为50，钢纤维体积率为1%，约每立方混凝土8Okg.（2）水泥：钢纤维混凝土中常用强度等级为42.5MPa或52.5MPa的普通硅酸盐水泥，钢纤维混凝土中水泥用量较大，一般为36O～450kg/m.（3）细骨料：采用硬质、洁净的中砂为宜，细度模数Mk=2.5～3.3.据经验，天然含水率在5%～7%为宜。（4）粗骨料：天然河卵石或质地坚硬的人工碎石均

5、可，平均粒径在5-15mm为宜。（5）水：只要不含影响水泥正常凝结硬化及对纤维和基体有腐蚀作用（pH4的酸性水和含硫量（按SO3计）超过水量的1%）的有害物质的水均可。（6）外加剂：槎路隧道整体处于膨胀泥岩和粉砂质泥岩中，泥岩中的水具有侵蚀性和腐蚀性，需加6%～8%的耐腐蚀剂。隧道开挖中渗水较大时，为尽快提高混凝土的早期强度，一般按2%～4%的掺量加入速凝剂。在渗水量不大时，为避免混凝土的后期强度损失过大，速凝剂尽可能少加或不加。3.3喷射钢纤维混凝土施工3.3.1工艺流程3.3.2关键技术（1）混凝土拌制、存放和运输。钢纤维在拌和料中的分布均匀性，

6、不仅与原材料和搅拌工艺有关，而且受搅拌机械和投料方法影响更大。试验表明：采用强制搅拌机比自落式搅拌机效果好。本隧道施工中因受机械设备影响而采用自落式搅拌机。投料时采用先投水泥、砂和碎石，在拌和过程中分散加入钢纤维的方法进行拌和，拌和时间不少于2min.钢纤维混凝土施工时，喷锚料应尽量随拌随用，掺入速凝剂时存放时间不得超过20min，不掺入速凝剂时干混合料存放时间不超过2h，否则被视为废料，不可再行使用。在运输和存放过程中不得淋雨、流入水或混合杂物。（2）喷射作业。混合料通过胶管长距离的高速输送，在喷头处已稍有分离，水在距受喷面lm左右处加入，喷射应根

7、据其当前标定的给水速度调整水阀，按混凝土配合比设计确定的水灰比供水。喷射混凝土时，喷枪要垂直正对工作面，连续平稳地自下而上水平横向移动，喷头一圈压半圈的旋转喷射。在施工时还应注意风压对喷射钢纤维混凝土的影响。在混合料输送时，采用适当的风压是钢纤维均匀分布、减少回弹损失的主要条件。风压太大钢纤维的分布就不均匀。试验表明，钢纤维混凝土喷射堆中心的钢纤维含量为喷堆周边的85.3%，这种现象产生的主要原因是由于料流喷出后，分布在料束外缘的钢纤维在接近受喷面前被横向气流吹至周围（其中部分钢纤维落地，部分钢纤维滞留在喷堆周边），因此，降低风压则横向气流的压力和流

8、速也会降低，这样不仅会减少钢纤维的回弹损失，也会改善钢纤维分布的不均匀性。一般混合料输送距离在100m以内时