[01316266]高性能混凝土在隧道衬砌的应用

1.项目来源与背景 河南省教育厅项目,项目编号122102310447。 随着我国交通事业的发展,传统的混凝土作为隧道衬砌材料存在较多问题,已逐渐不能适应交通发展的需要。钢纤维混凝土是一种新型复合建筑材料,以其优良的抗拉、抗弯、抗剪、抗裂、阻裂、耐冲击、抗疲劳、高韧性等性能受到国内外学术界和工程界的极大重视。广泛应用在道路桥梁工程、建筑工程,可满足工程中高拉应力、复杂受力、抗裂、阻裂、增强和增韧等普通混凝土难以达到的受力性能要求,具有广阔的应用前景。 2.技术原理及性能指标 高性能喷射混凝土是在喷射混凝土的基础上,增加钢纤维形成的高强度、高抗渗性及高耐久性的喷射混凝土。具有较高的强度、耐久性、防水性和很好的抗拉性与延性。 （1）钢纤维的掺量为每立方米喷射混凝土50kg较宜。 （2）钢纤维掺量为50kg/m3时,与不掺钢纤维的混凝土相比,抗压强度增加12.38%;劈裂强度增加36%。 （3）钢纤维混凝土的设计强度等级满足设计强度C30的要求。 3.技术的创造性与先进性 （1）正交法确定混凝土最优配合比,加入不同掺量的钢纤维改善隧道衬砌的力学性能。 （2）以图们-珲春高速公路的隧道工程为依托,在隧道衬砌与岩壁的结合面采用渗水高度法测试抗渗性。现场试验结果表明抗渗等级达到S9,符合规范要求。 （3）选取图珲公路隧道工程的钢纤维喷射混凝土衬砌与岩壁的结合面进行粘结强度试验。结果表明第II、III级围岩壁面与混凝土衬砌的粘结强度达2.22MPa和1.69MPa,满足规范要求。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 （1）技术较成熟。以图珲公路隧道工程为依托,进行钢纤维混凝土试验研究,为隧道衬砌设计提供性能指标,指导工程实践。 （2）适用范围主要是隧道的衬砌结构,在围岩变形已稳定的基础上喷射高性能混凝土形成喷射混凝土衬砌,特别适用于高烈度地震区的隧道衬砌结构。 （3）安全性较高。高性能混凝土具有较高的强度、耐久性、防水性和很好的抗拉性与延性。 5.应用情况及存在的问题 河南省深部探矿工程技术研究中心在隧道支护与监测项目中,应用了河南工程学院承担的河南省教育厅科技攻关项目《高性能喷射混凝土在隧道衬砌的研究》中的钢纤维喷射混凝土等研究成果,并在项目实施过程中参照该项目成果提出的钢纤维喷射混凝土在利用过程中的防渗等问题,以此指导我单位的隧道支护与监测项目实施。通过试用,该项目成果表现出了良好的效果,解决了我单位以往隧道衬砌中防渗困难的问题,并对我单位隧道支护与监测项目的实施提供了技术指导,应用效果良好。