鋼纖維噴射混凝土在大壩加固中的運用

　　1 概述

鋼纖維混凝土的應用起始于20世紀60年代。由于纖維的形狀、施工技術的提高和改進，從70年代起，鋼纖維混凝土成為商品并得到應用，其使用范圍也在不斷擴展。

鋼纖維混凝土是用一定量亂向分布的鋼纖維增強的以水泥為粘結料的混凝土，屬于一種新型的復合材料。由于其抗裂性特強、韌性很大、抗沖擊與耐疲勞強度高、抗拉與抗彎強度高，廣泛應用于道路、機場、橋梁、水工、港口、鐵路、礦山、隧道、軍事及工民建等工程領域。

鋼纖維噴射混凝土是通過管道輸送裝置在高壓作用下將摻入鋼纖維的混凝土拌合物高速噴射到施工作業面的的一項技術。[1]

鋼纖維噴射混凝土首次于1973年在美國愛華達州得到應用，其后，將其成功應用于隧道襯砌、斜坡穩定、涵洞、水庫等其他結構工程。

70年代，鋼纖維作為一種新工藝是為了加固噴射混凝土襯砌，它最顯著的特點是大大降低了過去那種繁重耗時的鋼筋網制作，而代之以機械化的連續的噴射混凝土施工。70年代末，瑞典曾對鋼纖維噴射混凝土的加固作用進行了大規模的試驗研究，包括鋼纖維噴射混凝土加固與鋼筋網噴混凝土加固效果的比較。70年代后期和80年代初期，加拿大廣泛開展了鋼纖維噴混凝土工藝的應用和研究，并將干拌法鋼纖維噴射混凝土工藝成功應用于巖石加固措施中。[1][2]

　　2 工程概況

佛子嶺水庫是我國50年代初期建造的第一個混凝土連拱壩。大壩由20個垛、21個拱及兩端的重力壩組成，壩高75.9m，壩長510m，厚度只有0.5~1.8m.建成蓄水后支墩基本沒有大的裂縫，但拱內裂縫較多。后多次進行了裂縫修補，并進行了兩次加固，仍有裂縫發展和新的裂縫產生，有的裂縫滲水，個別壩垛沉降較大且仍在發展。2001年佛子嶺水庫評定為三類壩。需要對其進行加固。加固方案中，主要是對大壩拱、垛的裂縫進行修補，軟弱風化巖體的回填。經論證大壩左右兩岸的邊拱和上、下游面均采用噴射鋼纖維混凝土，垛內采用現澆鋼纖維混凝土，垛內增設水平隔板。

3 鋼纖維混凝土技術指標

佛子嶺大壩對地質要求較高，抗震能力較差，對溫度變化和地基變形反應敏感。為恢復大壩的整體性，改善其應力條件，抑制裂縫的發展，加固方案要求垛內鋼纖維混凝土噴射厚度為40~70cm，兩端拱上下游面分別為10~15cm.鋼纖維噴射混凝土總方量15000多m3.

其主要的技術指標為：

容重：2.3T/m3；抗壓強度：4.0MPa；抗拉強度：3.5MPa；抗折強度：6MPa；彎曲韌度指數：η10為6~8，η30為18~24，η30/10為60~80；大板韌度試驗變形能量900~1000J（歐洲標準）。

4 材料

鋼纖維混凝土的原材料包括鋼纖維、水泥、水、骨料、外加劑以及混合材料。

（1）水泥：選用產量大、質量穩定、早期強度較高的巢湖東關水泥廠生產的P.O 42.5級水泥。

（2）粉煤灰：選用淮南平圩電廠生產的I級粉煤灰。

（3）鋼纖維：鋼纖維的類型對加固效果有著很大的影響，為達到較好的加固效果，通過鋼纖維噴射。

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