湖南省欧阳海灌区水利水电工程管理局湖南衡阳421800
摘要：随着时间的推移，隧洞的稳固性会有一定的下降，为了对隧洞进行有效的加固，常常会采用钢纤维喷射混凝土为其进行加固。因此，本文主要从钢纤维喷射混凝土概述、钢纤维喷射混凝土主要特性分析以及实例分析三个方面展开详细的论述，以期为将钢纤维喷射混凝土有效应用在对隧洞进行加固工程当中提供具有针对性的参考建议。
关键词：钢纤维喷射混凝土；隧洞加固；应用分析
隧洞在日常使用的过程当中，常常会因为地质构造运动以及洞上地面荷载量比较大等环境因素出现明显的改变，而使得原有的衬砌提供不了充分的支护反力，这时衬砌和围岩就会共同朝着洞室进行相应的位移，并且沿洞壁还会有呈现放射状的裂纹出现。与此同时，若洞壁的位移距离比较长时，不能够将实际需要充分满足，在此环境下，隧洞的安全性就会显著的降低，这时就需要对隧洞做加固处理。
一、钢纤维喷射混凝土概述
钢纤维喷射混凝土主要是由水泥、砂、粉煤灰、钢纤维以及各种外加剂等原材料构成的，是通过高压以及喷射机械，并按照一定比例去对拌料进行搭配，之后再经过管道将其以高速喷射状态输送至需要加固的物体表面上，这是一种由于凝结硬化而形成的钢纤维混凝土。和现浇的钢纤维混凝土相比，钢纤维喷射混凝土在施工操作步骤上比较简单，并且将拆模、浇筑以及支模等工作步骤有效省去，进而使得捣实、浇筑和输送混凝土合并成为一道工作步骤，这大大节省了人力，将工期显著缩短[1]。事实上，钢纤维喷射混凝土的抗渗性能比较好，密度比较高，在强度这一方面上也具有非常好的性能，能够大大节省混凝土的使用，并且在输料软管的辅助下可以在非常狭小或者高室区当中的薄壁结构处展开施工，灵活机动，工作简单，适应性比较广。
二、钢纤维喷射混凝土主要特性分析
1、弯曲韧性
钢纤维喷射混凝土所具备的韧性一般指的是在基体开裂之后，能够维持特定抗力的一种变形能力，一般是用和荷载-扰度曲线之下的面积相关的某些参数来展开衡量。若钢纤维喷射混凝土在受弯和受拉时，且受拉区域处的基体出现开裂之后，这时钢纤维就会承担起拉力这一角色，来保证基体裂缝可以缓慢地进行扩展，使得基体缝面之间也会有特定的残余应力。与此同时，在裂缝缓慢展开的过程当中，基体缝面之间所存有的残余应力就会开始逐渐减小，由于钢纤维在变形上所具备的能力是比较大，在此种情况下，其就可以继续去对截面上面的拉力进行承担，直至钢纤维被从基体当中拔出或者被拉断，并且这个过程是一步一步而发生的，在此过程中，纤维就会发挥出比较强的增韧效果。事实上，钢纤维喷射混凝土在韧性方面的改善的重要性要明显强于强度改善，故而其韧性常常会被工程界所广泛关注。此外，在受压、受拉以及受弯这三种不同的受力状态之下，钢纤维所具备的增韧效果通常会由受弯的全部破坏过程明显反映出来，并且因为试验过程可以被很好的控制并实现，故而当前常常会将弯曲韧性作为一个评判指标，去对钢纤维喷射混凝土在增韧上是否有明显的效果。
2、抗压强度
在对钢纤维混凝土进行施工时，通常会将拌合料以非常高的速度去向地面喷出，使得骨料和水泥在连续冲击的作用下能够得到压实，故而钢纤维混凝土在强度上比较高，同时在密实性方面也是比较良好的。钢纤维混凝土在抗压强度上，通常会受到不同因素的影响而发生改变，但在其中加入速凝剂之后，可以将早期强度显著提高，但是后期强度可能会出现比较明显的下降。
3、抗渗性
作为水工以及其他类型的建筑物所使用的混凝土所具备的性能，抗渗性能起到的重要性是非常显著的。钢纤维喷射混凝土在抗渗性上主要取决于孔隙结构和孔隙率的，因为该混凝土使用的水泥用量是比较多的，使用的水灰量较小，在砂率上比较大，并且会选取尺寸较小的粗骨料，这些基本条件会使得在粗骨料的四周能够形成质量高以及数量多的砂浆包裹层，该包裹层能够将粗骨料之间起到互相连通作用的渗水孔网所阻隔，并且对于由多余水分而蒸发得到的毛细孔深水通路，也会起到一定的抑制作用。因此，钢纤维喷射混凝土在抗渗性方面是非常强的，一般可以利用钻芯取样来对抗渗试件进行制作，进而测定出钢纤维喷射混凝土这一过程所具备的实际抗渗性能。
三、实例分析
1、工程概况以及设计要求
某工程的隧洞全长为2200米，属于浅埋暗挖式的隧道，绝大多数的埋深都在5米至十米之间，并且会穿越房屋建筑和至少400米长的公路。地质是粉砂质泥岩和膨胀泥岩，煤层和圆砾土等，并且地下水比较丰富，在开挖时涌水量比较大，具有腐蚀性和侵蚀性，在施工上具有一定的难度。按照此过程的实际地质情况，在施工过程中，对全隧道以新奥法进行施工，在暗洞段需要以复合加强衬砌和复合衬砌的方式进行，在穿越楼房和公路等路段需要以复合加强衬砌进行，也就是在初期支护过程当中，需要使用钢纤维混凝土。
2、配合比设计分析
在隧道建设初期，要将混凝土设计成为C20强度。从理论角度来看，配合比应该为：400千克的普通硅酸盐水泥，835千克的中粗砂，835千克、5—15毫米粗骨料，32千克的耐腐蚀剂，80千克的钢纤维。
3、施工流程方法
在对混凝土进行搅拌、储存以及运输时，需要将钢纤维均为分布在拌和料中，这不但和搅拌工艺以及原材料有关，还会受到投料方法和搅拌机械的影响。在对该隧道进行投料时，需要先投水泥、碎石和砂，并在拌和这一过程当中，逐渐将钢纤维加入至其中并拌合，确保拌合时间至少在2分钟以上。同时在使用喷锚料时，需要保证随拌随用，且掺入速凝剂的保存时间需要控制在20分钟以下，如果不掺入速凝剂，那么储存混合料的时间不能超过2小时，否则就会被视为废料。值得注意的是，在储存和运输过程当中，不能够流入混合杂物和水，不能淋雨。
在进行喷射作业时，需要在胶管的长距离且高速输送下，需要在喷头处将混合料分离出去，并且在水和喷面距离为1米时将混合料加入，并要保证在喷射混凝土过程当中，要将喷枪和工作面垂直正对，并且要连续平稳且从上到下进行横向移动，在旋转喷射时，要以喷头一圈压至半圈的方式进行。在最后的养护阶段，需要保证在混凝土完成喷射时，及时进行喷水雾和洒水的养护，防止由于养护不及时使得钢纤维喷射混凝土在质量上出现问题。
4、应用效果
工程完工后，取得的效果如下：一方面，开挖土方石量和混凝土的有关用量有明显的减少。钢纤维喷射混凝土将预留沉降量大大取消，进而使得隧道断面处的开挖土方量出现了一定的减少，每平米大概减少1.9m3，最后合计为1150米。同时将钢纤维喷射混凝土应用在支护补强上，可以将混凝土的厚度减少了一半，工程成本有明显的降低。另一方面，钢材用量有明显的减少。以“新奥法”展开钢纤维喷射混凝土，可以取消钢筋网片，施工工序也被大大减少，施工进度明显加快，该隧道最终节约的钢筋网片是39.13吨。
结束语
综上所述，将钢纤维喷射混凝土应用在对隧洞进行加固当中，可以将支护效果明显提升，并且可以通过钢纤维喷射混凝土来将房屋过程、公路路面、地下工程防护以及局部等受压构件进行相应的增强，经济效益也会有相应的提高。该项技术很适合我灌区工程隧洞内壁未衬砌的西支干35+810自立隧洞的加固和已衬砌但出现多处严重裂缝的西支干4+000群英隧洞、东支干30+234八房湾隧洞的加固。
参考文献：
[1]武春娥.钢纤维混凝土在隧道初期支护中的应用[J/OL].交通世界,2017(28):118-119+141.