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公路隧道纤维喷混凝土力学性能、施工工艺及装备的试验研究

项目名称：	公路隧道纤维喷混凝土力学性能、施工工艺及装备的试验研究
摘要：	任务来源钢纤维混凝土是一种近年来迅速发展的新型复合材料，掺入钢纤维的混凝土具有优良的韧性和耐久性，这就使得钢纤维喷混凝土成为隧道工程中支护软弱围岩和作为永久支护的良好材料。钢纤维喷混凝土在国外已得到普遍采用，国内由于喷射机具、工艺和钢纤维产品等原因在隧道工程中应用较少。为了促进这项技术的发展和应用，经龙岩漳龙高速公路有限公司科研立项申请，福建省交通厅于2000年8月7日以“闽交科[2000]18号文”批准立项对《公路隧道纤维喷混凝土力学性能、施工工艺及装备的试验研究》课题进行研究。应用领域和技术原理本项目科研成果可应用于公路、铁路隧道工程及其它地下工程等广阔领域。本项目试验研究通过资料分析提出初步配合比并进行室内试验，经过实际喷射试验对钢纤维喷混凝土的配合比和喷射工艺进行多参数优化，以改善喷射效果；以力学试验数据为基础，结合理论分析提出钢纤维喷混凝土取代钢筋网喷混凝土以及减薄喷层厚度的支护参数，用量测数据验证新型支护结构的稳定性。达到的目标成果和技术经济指标根据技术任务书要求研究项目的目标成果形式和技术经济指标为： 1、湿喷工艺纤维喷混凝土直呼施工研究总报告 2、湿喷工艺钢纤维喷混凝土施工工艺研究报告 3、湿喷工艺聚丙烯纤维喷混凝土试验报告 4、湿喷工艺钢纤维喷混凝土力学性能试验报告 5、湿喷工艺钢纤维喷混凝土试验段现场量测及分析报告通过现场试验和理论分析，得出以下主要结论：湿喷工艺可以解决轻质纤维在喷射过程中的飘逸问题，使聚丙烯纤维具有良好的喷射工艺性。掺入聚丙烯纤维除可以改善喷混凝土的力学性能外，可以增加一次喷层厚度和降低回弹，从而提高生产效率。为预防堵管，钢纤维喷混凝土最大骨料粒径宜控制在10mm以内，喷射机筛网宜由十字型改为一字型，喷射过程中应加强对施工人员的安全防护（特别是对眼睛的防护）。钢纤维喷混凝土具有良好的韧性。试验段试验结果表明，在软弱围岩中，可以用钢纤维喷混凝土支护代替钢筋网喷混凝土支护，有利于加快施工速度、提高工程质量，取得良好的技术经济效果。与采用C20钢筋网喷混凝土相比，采用C30钢纤维喷混凝土，初期支护结构可以减薄喷层厚度。与国内外同类技术比较对应用国产设备、材料的钢纤维和聚丙烯纤维喷射混凝土施工工艺进行了系统试验研究。对钢纤维、聚丙烯纤维两种纤维喷混凝土的力学特性进行了试验研究。对公路隧道钢纤维喷混凝土支护结构参数进行试验研究。以上研究内容查新报告表明国内未见系统报告。成果的创造性、先进性对应用国产设备、材料的钢纤维喷射混凝土施工工艺进行了系统试验研究。通过对钢纤维喷混凝土和钢筋网混凝土的力学试验证明，钢纤维喷混凝土具有良好的韧性，是一种良好的隧道支护材料。通过试验提出了钢纤维喷混凝土取代钢筋网喷混凝土以及减薄喷层厚度的支护参数。作用意义钢纤维混凝土是一种近年来迅速发展的新型复合材料，掺入钢纤维的混凝土具有优良的韧性和耐久性，这就使得钢纤维喷混凝土成为隧道工程中支护软弱围岩和作为永久支护的良好材料。本项技术在国外已得到普遍应用，国内由于工艺、喷射机具等原因在隧道工程应用较少。本项研究成果可以促进这项技术在国内隧道工程的应用和发展；为纤维喷射混凝土结构取代钢筋网喷混凝土支护结构以及湿喷钢纤维喷射混凝土作为隧道永久支护等隧道支护参数优化提供依据。研究表明，钢纤维喷混凝土在硬岩施工中可以取代模筑二衬，用作初期支护时可以减薄衬砌；在软岩施工中可以取代钢筋网喷射混凝支护。同时，采用钢纤维喷混凝土技术可以极大地简化施工程序，改善喷射混凝土质量，改善劳动条件，节省工程造价。
关键词：	混凝土力学性能；工艺及装备；公路隧道；施工工艺；试验研究；钢纤维喷混凝土；喷混凝土支护；隧道工程；聚丙烯纤维喷射混凝土；支护参数
项目负责人：	林跃进
参与人员：	赖世桂,陈善棠,李定越,胡元芳,王连群,罗朝廷,陈永华,王萍皆,李波,杨诚,万永富,罗朝春,陈文林,苏兴矩,陈向阳,王汉高,曾美珍,阳大富,李振东,黄波,詹建中,焦齐柱,夏春,王腾飞
组织单位：	龙岩漳龙高速公路有限公司
主持或承担单位：	铁道第四勘探设计院,中铁西南科学研究院
项目类别：	地方交通科技项目
起止年限：	1999-8-1～2001-12-1
立项年份：	1999