水电站地下厂房开挖支护关键技术研究(2)

⑴喷射钢纤维混凝土主要材料选择

喷射钢纤维混凝土材料由钢纤维、水泥、砂子、瓜米石、水、硅粉、外加剂组成。

①喷射混凝土一般优先选用冷拉型钢纤维，其

表1 不同纤维掺量混凝土室内试验成果

Tab1 The test results of concrete with different percent steel fiber by laboratory experiments 外加剂 品种 RHE561 GFJ-2

掺量 1.5% 6.25%

钢纤维 （㎏/m）

40 50 60

3

抗压强度（Mpa）

3d 17.7 17.8 16.5

7d 29.3 28.9 26.3

28d 45.9 44.0 45.5

抗拉强度（Mpa） 抗折强度（Mpa）

28d 3.46 3.97 3.72

28d 5.95 6.1 6.0

试验表明两种外加剂的试件的抗压、抗拉、抗折强度指标基本持平，没有明显的差别，不同掺量

3

都能满足设计要求。

⑶现场大板试验

本文根据本工程地下厂房实际地质情况并借鉴了国内多家同类工程的经验,制定了厂房上部的开挖分层方案和二、三层边墙预裂方法,经过多次模拟开挖试验,确定了岩台的开挖施工方案、最佳炮孔布置和装药结构等爆破参数。通过室内试验和现场喷射大板试验,研究了钢纤维混凝土的主要

对所选择的钢纤维，采用三种不同掺量，在试验室配合比基础上结合施工设备，现场调整配合比，达到设计要求并便于施工。按照喷射钢纤维混

凝土现场试验配比，采用喷大板切割法制备试件，进行各项力学指标试验。实验成果见表2。

表2 采用Master外加剂的钢纤维混凝土的力学性能

Tab2 The mechanical properties of steel fiber concrete with the Master’s admixtures

纤维用量 kg/m

40

钢纤维 设计要求

50 60

3

抗压强度MPa 7天 27.0 24.9 32

28天 32.5 34.2 30.2

抗折强度MPa

28天 5.8 4.9 5.6 3

抗拉强度MPa

28天 3.1 4.17 3.73 3

弯曲韧度指数Ⅰ10

8.54 7.28 6.77 6-8

弯曲韧度指数Ⅰ30

30.84 23.9 21.01 18-24

韧度系数R30/10 111.5 83.1 71.2 60-80

大板的韧度试验数据说明该钢纤维混凝土（佳密克丝钢纤维掺量为40、50、60kg/m3）的性能指标都能满足设计要求。

从大板试验的韧度指标数据来看, 佳密克丝钢纤维掺量为40 kg/m3时超过设计要求,但是考虑到顶喷时回弹较大，大规模喷射操作还要留给足够的余地，确定施工配合比佳密克丝钢纤维掺量为45 kg/m3。

3.2施工配合比试验

在现场大板试验配合比的基础上，选择几种配比方案，进行现场喷射试验。在选定部位用红油

漆标出3个4.5×1.5m的条块，间距1.5m左右。按钢纤维用量45kg/m3 三个配合比，由拱顶至拱肩方向喷射混凝土，层厚分别为15㎝、12㎝、10㎝。

分别在三处典型位置取试样，测定与围岩的粘接强度和28天龄期的抗压强度，试验结果分别见表3、表4。

表3 喷射混凝土与围岩粘结强度

Tab 3 The bonding strength between shotcrete and surrounding rock

序号 1 2 3

45 纤维用量（kg/m）

3

圆盘直径（㎜） 100 100 100

拉拔力（KN） 10 10 10

粘结强度

强度（Mpa）

1.27 1.27 1.66

1.4 平均值

断裂部位描述 在纤维混凝土面上粘结部

分岩层面

表4现场喷射混凝土的抗压强度

Tab4 The compressive strength of the shotcrete in the construction site

序号 1 2

纤维用量（kg/m）

45 45

3

抗压强度 43.0 41.4

钻孔取样试件的外观描述

试件坚硬，无裂纹，钢纤维均匀分布，断裂面为部分混凝土部分岩石。

试件坚硬，无裂纹，断裂面为部分混凝土部分岩石。

从试验结果看，现场喷射砼的强度高，喷射设备喷射的砼与围岩的粘结强度能满足设计要求，说明选用的配合比是合理的、喷射设备是可行的。

回弹试验结果表明，湿喷砼的侧墙喷射回弹率明显好于顶拱喷射回弹率，一般低5-6个百分点。

综合上述试验结果，侧墙喷射砼一般在10%-15%左右，顶拱喷射砼一般在15%-20%左右。

通过现场喷射试验并结合室内试验成果最后确定的施工用喷射钢纤维砼的施工配合比为见表5。

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本文根据本工程地下厂房实际地质情况并借鉴了国内多家同类工程的经验,制定了厂房上部的开挖分层方案和二、三层边墙预裂方法,经过多次模拟开挖试验,确定了岩台的开挖施工方案、最佳炮孔布置和装药结构等爆破参数。通过室内试验和现场喷射大板试验,研究了钢纤维混凝土的主要

表5喷射钢纤维砼施工配合比

Tab 5 The construction mixture ratio of steel fiber shotcrete

外加剂品 种 Master

水灰比 0.45

砂率 65%

水泥 440

砂 980

5∽10mm(卵石)

534

减水剂5.3

速凝剂 22∽35

硅粉 25

钢纤维 45

3. 3 湿喷法喷射施工工艺要点

⑴搅拌投料顺序为5∽10mm卵石+砂+水泥+硅粉+钢纤维，再加75%水拌和90S，然后加减水剂和25%的水再拌和78∽90.5，速凝剂由喷嘴加入。

⑵喷射混凝土施工应分段分片、自下而上依次进行。

⑶受喷岩面应清除浮石、松动岩块、清洗干净，喷射时岩面保持湿润状态。受喷面为老混凝土面时，应用高压风、水吹尽老混凝土上的一层乳膜，保证新旧混凝土结合紧密。

⑷当喷层厚度大于5cm时应分层喷射，受喷面埋设控制喷层厚度的标志。

⑸喷嘴与受喷面尽量保持垂直，距离在1.0∽1.5m之间。

⑹混凝土料的坍落度控制在120∽140mm之间。

⑺喷射混凝土终凝2小时后，开始喷水养护，喷水量和喷水次数以混凝土表面保持湿润为准，养护时间不少于14天。

3. 4 喷射钢纤维砼工程应用情况

本电站地下厂房顶拱共计喷钢纤维混凝土8500m2左右。共取样13组，试块取样方法采用喷大板最后切割成10×10cm试块。

试块强度分析： 平均值Rn=37.98MPa

标准差Sn=4.65MPa

Rmax=47.5MPa Rmin=31.7MPa 按规范SL27-91进行强度评定符合规范要求。 Rn-0.7Sn=34.725＞R标=30MPa Rn-1.6Sn=30.54＞0.83R标=24.9MPa

厂房喷纤维混凝土厚度在布设控制厚度标志的情况下，又进行了钻孔检查。共计检测点数61个，合格点56个，合格率为91.8%，5个不合格测点全部大于设计厚度的二分之一。

本电站地下厂房岩锚梁岩台开挖工艺和喷射钢纤维混凝土技术的实践取得了良好的效果并总结了几点经验。

⑴积极进行同类工程项目施工的调查研究，并进行类比优化，形成了比较科学的岩锚梁岩台开挖施工方案；

⑵地下厂房开挖的前期开挖施工，应进行相关的爆破振动测试以取得比较合理的工程范围内体现岩体特征的K、@值，便于指导后期关键部位的控制爆破参数。

⑶通过施工前的模拟开挖试验取得了满足一次成型要求的岩台开挖炮孔布置及装药结构等爆破参数

⑷喷射钢纤维砼的施工配合比必须在试验室配合比的基础上按选定的原材料和喷射设备进行现场喷试试验确定。

⑸喷射钢纤维混凝土喷层砼力学性能优良，与围岩面有较高的粘结强度，非常适用于地质条件较差洞室的喷射支护。尤其在采用“新奥法”施工方法的地下洞室的开挖支护中应用前景广泛

参考文献

[1] 徐彬,李宁.水电站地下厂房岩锚吊车梁稳定性分析剖析[J]. 水 …… 此处隐藏：3663字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……