淺談噴鋼纖維混凝土快速封閉在不良地質條件下地下洞室開挖中的應用

1、<p>　　淺談噴鋼纖維混凝土快速封閉在不良地質條件下地下洞室開挖中的應用</p><p>　　摘 要：噴鋼纖維混凝土作為洞室開挖的一種支護手段，已得到廣泛應用，本文簡單闡述了噴鋼纖維混凝土的施工工藝及在不良地質條件下洞室開挖中快速封閉的作用。通過噴射鋼纖維混凝土能快速、有效的提高不穩(wěn)定塊體、斷層及巖脈等不良地質條件下圍巖的自穩(wěn)能力，從而保證施工安全。 </p><p>　　關鍵

2、詞：噴鋼纖維混凝土快速有效自穩(wěn)能力 </p><p>　　中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　江蘇溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市，樞紐建筑物主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及下水庫等4部分組成。地下廠房包括主機間、安裝間和副廠房三部分，開挖總長度219.

3、90m，巖壁吊車梁以上開挖跨度為25.00m，以下為23.50m，尾水管底板至廠房頂拱開挖高度為55.30m，共安裝6臺單機容量250MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量1500MW。上水庫正常蓄水位291.00m，死水位254.00m，調節(jié)庫容1195.9萬m，庫口面積0.388km2，主壩、副壩為鋼筋混凝土面板堆石壩。輸水系統(tǒng)布置在上水庫左側，引水和尾水均采用一洞三機供水方式，其中引水系統(tǒng)主要由上水庫進/出水口、引水主洞、引水岔

4、管、引水支洞等組成，尾水系統(tǒng)主要由尾水支洞、尾水閘門室、尾水岔管、尾水調壓室、尾水主洞、下水庫出/進水口等組成，單條輸水隧洞總長度為1969.094m～2153.334m。 </p><p><b>　　2、工程地質條件 </b></p><p>　　廠區(qū)洞室圍巖主要由S3m3-1中厚～巨厚層(少量薄層)巖屑石英砂巖夾少量泥質粉砂巖組成，巖石飽和抗壓強度大于40MPa

5、。受巖層褶皺及斷層錯動影響，廠區(qū)巖層產狀變化較大，大部分地段巖層傾角較陡，但F54上盤巖層變緩。廠區(qū)斷層平均發(fā)育間距10m～15m，大部分斷層破碎帶寬度小于0.30m，規(guī)模較大的斷層主要有F10(寬約10m～18m)、F32(沿斷層充填蝕變安山巖脈寬18～40m)、F54(寬約0.5m～1.8m)、F161（寬約0.3~1.2m）等斷層。廠區(qū)主要洞室避開了F10和F32斷層，但F161、F54斷層穿越主廠房及主變室。通過主要洞室的其余斷

6、層破碎帶寬度一般為0.1m～0.3m，破碎帶主要由角礫巖、碎塊巖夾斷層泥等組成，斷層普遍充填有次生黃泥。廠區(qū)巖體節(jié)理裂隙十分發(fā)育，且受巖層產狀影響較大，發(fā)育方向分散，主要節(jié)理間距一般為0.2m～0.5m，但節(jié)理密集帶較多，大部分節(jié)理的延伸一般受層面限制而出露較短小，近70%的節(jié)理傾角大于60°。 </p><p>　　廠區(qū)主要洞室圍巖巖性相對較單一，圍巖質量主要受斷層及層間錯動帶分布及節(jié)理裂隙發(fā)育程度等

7、影響，圍巖大部分位于弱風化帶內，巖體多屬于鑲嵌結構或鑲嵌碎裂結構，洞室圍巖質量以Ⅳ～Ⅴ類為主（主廠房實際揭露圍巖類別：Ⅲ類約7.4%、Ⅳ類約76%、Ⅴ類約16.6%。）。因各類結構面均較發(fā)育，已將廠區(qū)巖體切割成各種大小不一的塊體，除斷層及層間軟弱帶以外，塊體邊界絕大部分由較短小的硬性節(jié)理面、層面構成。局部蝕變巖脈及破碎帶較寬的斷層易產生塑性變形，圍巖穩(wěn)定性主要是受結構面控制，各洞室不穩(wěn)定塊體主要分布于洞頂。 </p>&l

8、t;p>　　3、噴鋼纖維混凝土的優(yōu)點 </p><p>　　由于地下廠房及主變洞等部位圍巖自身受節(jié)理、裂隙等發(fā)育的影響，絕大部分被切割成不穩(wěn)定塊體，且主要分布于洞室頂拱部位。特別在斷層及巖脈地帶，圍巖揭露吸收潮濕空氣或水分后，極易逐層剝落，從而導致大的塌方事故，給施工造成了極大的安全隱患，因此，需及時對揭露巖體進行封閉。 </p><p>　　若采用普通噴混凝土進行封閉，雖能達到快速

9、封閉的目的，但混凝土自身劈裂抗拉和抗折強度不足，不能有效起到穩(wěn)定作用；若采用掛網噴混凝土進行封閉，其掛網時間長，不能起到快速封閉的作用，且對施工人員的人身安全造成極大的威脅。 </p><p>　　為此，為防止洞室爆破開挖完成后頂拱部位及掌子面不穩(wěn)定塊體的塌落，或斷層及巖脈地帶吸收潮濕空氣或水分造成大面積塌方或其他安全隱患，特采用噴鋼纖維混凝土對頂拱部位及部分掌子面進行快速封閉，以提高不穩(wěn)定塊體及圍巖自身的自穩(wěn)能

10、力，確保后續(xù)支護施工安全。 </p><p>　　4、噴鋼纖維混凝土施工 </p><p>　　噴鋼纖維混凝土主要采用濕噴臺車進行噴射施工，對于小斷面洞室亦可采用混凝土噴射機進噴射施工。其施工工藝流程如下： </p><p>　　噴鋼纖維混凝土施工工藝流程圖 </p><p>　?。?）主要材料選用 </p><p>

11、　　1）水泥：選用符合國家標準的普通硅酸鹽水泥。水泥標號不低于P.O42.5MPa。選用安徽海螺水泥有限公司生產的P.O42.5MPa海螺水泥。 </p><p>　　2）骨料：選用人工砂、細度模數(shù)大于2.5的粗、中砂。使用時，含水率控制在3%~5%；粗骨料選用人工碎石，粒徑不大于15mm。 </p><p>　　3）外加劑：速凝劑的初凝時間不大于5min，終凝時間不大于10min。 &l

12、t;/p><p>　　4）鋼纖維：鋼纖維的抗拉強度在600～1000MPa之間。選用上海貝卡爾特有限公司生產的規(guī)格為RC-65/35-BN、直徑0.55 mm、長度35mm型鋼纖維。委托江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司對鋼釬維進行檢測，檢測結果符合《混凝土鋼釬維》YB/T151-1999的技術要求，其檢測結果如下： </p><p>　　5）水：采用生活飲用水，符合混凝土拌和用水標準。 &l

13、t;/p><p>　?。?）噴鋼纖維混凝土配合比 </p><p>　　噴鋼纖維混凝土配合比參數(shù)表 </p><p>　　注：速凝劑為巴斯夫化學有限公司生產的MEYCOSA160無堿液態(tài)速凝劑；減水劑為江蘇博特新材料有限公司生產的SBTJM-B型萘系高效減水劑。混凝土塌落度按140~180mm控制。 </p><p><b>　　（3）

14、混合料拌制 </b></p><p>　　噴鋼纖維混凝土用強制式攪拌機進行拌制，每立方混凝土中鋼纖維摻入量為35kg。為確保鋼纖維在混凝土中的分布均勻，應分次加入鋼纖維，嚴禁整包倒入攪拌機料斗內，投料后先將鋼纖維與干料進行拌和，干拌1~2次后再加水濕拌，直至拌和完成，混合料攪拌時間不少于2min，混合料達到攪拌均勻，顏色一致的要求。同時為保證混凝土質量，必須對各種材料嚴格計量，鋼纖維允許偏差不超過2%

15、，砂石料±2%，水泥±1%，外加劑±1%。 </p><p><b>　?。?）噴射施工 </b></p><p>　　主要采用濕噴臺車進行鋼纖維混凝土噴射施工，小斷面洞室亦可采用小型濕噴機進行噴射施工。受噴面作業(yè)順序采用自下而上分段分區(qū)方式進行，區(qū)段間的接合部和結構的接縫處應妥善處理，噴射作業(yè)時，不得漏噴，連續(xù)供料，工作風壓穩(wěn)定。封閉厚

16、度8~10cm，分次噴射施工，一次噴射厚度以3~5cm為宜，待初凝前進行二次噴射施工。 </p><p>　　5、噴鋼纖維混凝土力學性能 </p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場施工取樣，對噴鋼纖維混凝土進行相關力學分析，其抗壓強度、抗折強度及劈裂抗拉性能結果如下： </p><p>　　噴鋼釬維混凝土力學性能結果 </p><p><b>

17、　　6、結論 </b></p><p>　　噴鋼纖維混凝土較之普通噴射混凝土其各項力學性能指標均有大幅提高，能有效提高圍巖自穩(wěn)能力；較之掛網噴混凝土能有效縮短施工時間，從而達到快速封閉的目的，且能有效保證施工人員的人身安全。 </p><p>　　另外，噴鋼纖維混凝土與普通噴混凝土一樣方便快捷，對于大斷面洞室可采用濕噴臺車進行噴射施工，能有效提高施工效率；對于小斷面洞室亦可采用

18、混凝土噴射機進行噴射施工。 </p><p>　　因此，在圍巖結構破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育、斷層或巖脈等不良地質條件的地下洞室施工時，采用鋼纖維噴射混凝土能快速、有效的封閉揭露出的巖體，防止其不穩(wěn)定塊體的塌落或防止斷層、巖脈因吸收潮濕空氣或水分逐層剝落而導致的大面積塌方。既利于工程施工進度，同時亦能更大程度的保證施工人員的人身安全。 </p><p><b>　　參考文獻： </

19、b></p><p>　　【1】《混凝土鋼釬維》YB/T151-1999。 </p><p>　　【2】《水工建筑物地下開挖工程施工技術規(guī)范》DL/T5099―1999。 </p><p>　　【3】《水電水利工程錨噴支護施工規(guī)范》DL/T5181―2003。 </p><p>　　【4】《水電水利工程施工安全防護設施技術規(guī)范》DL/T