云南省滇中引水工程有限公司 云南昆明 650000
摘要：湿喷钢纤维混凝土具有强度高，施工速度快，综合单价低等特点。本文对湿喷钢纤维混凝土在某水电站的应用进行了总结，可供类似工程参考。
关键词：湿喷钢纤维；混凝土
1概述
为保证某水电站导流洞洞身段的形体尺寸、强度要求及工期要求，采用了湿喷钢纤维混凝土支护技术，用湿喷钢纤维混凝代替常规的网喷支护。
2关于喷钢纤维混凝土
2.1喷钢纤维混凝土的特点
喷钢纤维混凝土具有强度高，比喷素混凝土抗压强度提高50%，抗拉强度提高50%~80%、抗弯强度提高60%~100%；抵抗冲击、爆炸和振动的性能高，比素喷混凝土提高8~30倍；韧性（变形性能）好，比素喷混凝土提高20~50倍；抗冻、耐热与耐疲劳性能好；抗裂性强，即使构件已产生微小裂缝，也会因钢纤维继续抗拔而使韧性在为提高，从而能充分发挥围岩的自承能力；喷射后的钢纤维接近二维分布；施工速度快、适应性广；钢喷集料回弹率比素喷低，综合单价低。综上所述，钢喷混凝土在地下工程支护工程、补强与加固工程方面都广泛运用。
2.2喷钢纤维混凝土的应用机理
喷射混凝土中掺入钢纤维，在经过喷射后，由于料束的高速连续冲击和受喷面附近横向气流的作用，使受喷面部分纤维迅速转向且大部分(70%)以上变成与喷射方面垂直的二维分布状态。这种特殊工艺的纤维分布形态，正好与洞室环向主应力方向一致，因而纤维对洞室变形与控制裂缝发展非常有利。
3湿喷钢纤维混凝土配合比设计
3.1材料选定
3.1.1水泥
采用剑川水泥厂生产的普通硅酸盐水泥，检验成果符合GB175-2007标准要求。
3.1.2细骨料、细石
采用某砂石加工系统人工骨料，检测结果符合DL/T5151-2014规范要求及相关工程技术条款中喷射混凝土对骨料的要求。
3.1.3钢纤维材料
钢纤维的选用，首先对国内、外厂家钢纤维进行对比综合比较，同时参考了类似工程的实例，确定了钢纤维供应商。各种技术指标见表1。
表1 钢纤维技术指标
.png)
3.2配合比试验
与普通喷混凝土相比，湿喷钢纤维混凝土的配合比除了需要考虑到普通喷混凝土配合比设计因素外，必须考虑到喷混凝土的可喷性及混凝土在喷射面上的附着性。实验人员首先在试验室进行配合比筛选，然后进行实地喷射实验。
实地喷射实验的主要目的是：①观察喷混凝土对喷射面的附着性；②现场喷射混凝土大板，检测试件强度；③观察喷混凝土中钢纤维分布的均匀性；④测试湿喷钢纤维混凝土的回弹率、可喷性。
最初湿喷钢纤维混凝土配合比没有采用减水剂，后根据28d强度分析及回弹测试，对配合比中的水灰比及砂率作了调整，调整后的配合比见表2。
表2 施工配合比
.png)
4施工工艺及方法
4.1湿喷机的选用
湿喷机采用麦斯特喷车（30m3/h）。
4.2工艺流程
按设计配合比依次将：①砂+石+水泥→②水（水+减水剂）→③钢纤维→加入拌合机拌制3min，出料后由搅拌车运至现场，喷车喷头加速凝剂进行喷射。
4.3施工组织
（1）机具：拌和楼1座、麦斯特喷车1辆、混凝土运输车2辆。
（2）人员：技术人员1名，机长、喷车操作员各1名，辅助操作人员、司机各2名，普工8名。
4.4施工方法
4.4.1喷射前岩面处理
在喷射钢纤维混凝土前，用喷车高压水洗掉岩石表面的粉尘及其他杂物，使岩面处于湿润状态，以增加钢纤维混凝土与岩面的粘结力。
4.4.2喷射过程控制
（1）喷射距离及喷射角度。喷头与受喷岩面的垂直距离控制在0.6～1.0m，喷头与受喷面垂直。
（2）一次喷射厚度及速凝剂掺量。一次喷射厚度主要取决于喷射技术、配合比、有无速凝剂、喷射部位与喷射面。通过实喷试验，确定一次最佳喷射厚度控制在4cm，速凝剂掺量为8%。
（3）喷射顺序及方法。喷射时应按照分段、分部位，自下而上、自拱脚至拱顶进行作业。
4.5施工质量控制与管理
4.5.1材料管理
材料质量直接影响喷混凝土的各项性能，不合格材料禁止用于工程中。水泥、砂、石、外加剂等原材料定期检验。
4.5.2人员管理
喷射手的操作水平直接关系到喷混凝土的效果。喷射钢纤维混凝土选用了具有多年喷射混凝土经验的喷手并进行岗前培训。
4.5.3回弹量控制
喷混凝土的回弹率在一定程度上反映了配合比是否合理，骨料是否超径，喷射手是否操作熟练等，同时也是控制成本的重要依据。试验人员对回弹率进行了跟踪测定，并对配合比作了相应调整，施工单位也对施工工艺进行了改进和控制，最终回弹率控制为：12%～15%。
4.5.4强度质量控制
要求每次喷射作业都要进行试件取样，每组3个试件，试件来自现场喷射的实验大板。并在现场做了埋件进行粘结力试验，在配合比设计阶段，进行了3、7、28d抗压强度实验。
4.5.5钢纤维混凝土厚度控制
钢纤维混凝土的厚度控制，一方面要满足设计要求，另一方面因其混凝土成本较高，施工时应尽量减少超喷。因此采用在施喷前喷面埋设短锚筋的方法，埋设密度基本能反映喷层厚度。
5湿喷钢纤维混凝土的效果评价
由于导流洞洞身节理较发育，开挖时光爆效果不够理想，开挖面平整度较差、超挖较大，如采用钢筋网喷混凝土，钢筋网不能紧贴岩面，造成喷混凝土不能与岩面均匀粘结，影响支护效果，同时将造成大量超喷。采用钢纤维喷混凝土可以沿凹凸面均匀喷射，与岩石间粘结良好，钢纤维混凝土利用率高，从而减少喷射混凝土量，又能满足支护强度。
钢纤维混凝土配合比所做的强度试验成果表明，钢纤维混凝土的抗折性能、抗裂性能、抗拉性能以及韧性，在同等标号情况下均比普通网喷混凝土要高，这充分说明了喷钢纤维混凝土代替网喷混凝土的可行性及优越性。
与网喷混凝土相比，仅从钢纤维材料费用考虑，钢纤维混凝土费用较高，但钢纤维喷混凝土综合单价更为经济。
（1）节省人工及工期。常规网喷混凝土作业，挂设钢筋网的时间为喷混凝土总时间的三分之一以上，而且挂网时往往要占用高空作业平台车；采用钢纤维喷混凝土，可节省挂网的人工、设备、时间，综合经济效益可观，同时可避免在高空挂网作业的危险。
（2）回弹率较小。导流洞洞身其他部位喷普通混凝土回弹率边墙约为15%，顶拱约为25%。而钢纤维喷混凝土的回弹率顶拱为12%～15%，较普通喷混凝土低。
6结束语
施工中应严格控制石子中的超逊径含量、砂子各种级配含量以满足施工规范要求及提高混凝土的可喷性；喷射混凝土时应分层施工，每层喷射厚度不大于4cm以减少混凝土的回弹量；为保护钢纤维不被锈蚀，钢纤维混凝土喷护到位后喷2cm厚M20砂浆保护层；试验结果表明湿喷钢纤维混凝土掺用高效减水剂、速凝剂可很好地改善喷射性能，并且各种强度满足设计要求。
通过在某水电站湿喷钢纤维的应用，有以下建议：
（1）国内生产商应加快钢纤维、喷射设备性能的改进与研发，使机械、材料国产化，较普通喷混凝土优越性更明显。
（2）在钢纤维喷射混凝土中加入一定量的硅粉，可起到减少粉尘、降低回弹率和减少水泥用量，提高钢纤维混凝土强度、抗渗性和抗冻性的作用。