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摘 要 利用喷射聚丙烯纤维混凝土的施工工艺，以某水库为例，研究了喷射聚丙烯纤维混凝土的抗冻性以及冻融循环对纤维混凝土与浆砌石界面黏结强度的影响。
关键词 聚丙烯纤维混凝土；溢洪道加固；工程应用分析
中图分类号 TV 文献标识码 B 文章编号 1673-9671-(2011)122-0135-01
1 工程概况
某水库位于我省境内，总库容为1.38亿m3，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾工业供水、养殖、发电等综合利用的大（2）型水利工程。
2002年6月，经水利部批复，水库除险加固工程正式开工，主要对主副坝、溢洪闸、溢洪道等枢纽工程进行除险加固，工资总投资9 830万。2003年11月三期工程开工，第二标段溢洪道加固工程采用了喷射聚丙烯纤维混凝土技术，该技术在我省同类水利工程施工中属首次使用。
某水库溢洪道建成于1973年，全长936 m，主要为浆砌方块石结构，局部为混凝土、钢筋混凝土结构，底宽33 m，最大墙高6.25 m。经过30多年的运行，溢洪道的边墙和底板产生大量裂缝、老化、变形并发生严重剥蚀，已不能满足抗倾覆、抗冲能力要求，加之公路桥及边墙高度不能满足两千年一遇洪水泄洪的要求，故被列为除险加固项目。
2 施工操作及工艺要点
2.1 材料选择与配制
根据施工图设计，本工程喷射混凝土强度为C25、厚度为5 cm，早期强度增长快，干硬收缩小。骨料采用水洗中沙和5 mm-10 mm的石灰岩碎石，以减少喷射时的回弹量，并保证输料管路不堵塞。拌和水采用洁净的地下水。
聚丙烯纤维采用美国杜拉公司的产品，密度9l0 kg/m3，纤维长度
5 mm-19 mm，抗拉强度276 MPa，弹性模量3793 Mpa，是断裂延率15％的短细纤维。
2.2 基面的处理
溢洪道原浆砌石、混凝土表面，经过多年运行，锈斑、炭化及附着物现象严重。通过对人工凿毛、喷砂（钢砂）打毛从高温灼烧等施工方法进行试验，根据施工断面的不同，我们采取了不同的处理方法。对溢洪道的边墙，采用液化气加氧气进行高温灼烧的办法；对残留在岩石表面的少量碎屑，用小锤人工敲落；底板则在人工清理之后，再喷射坚硬的中粗沙料进行打毛处理。该方法速度快、效果好、费用低，便于操作和节省人工，功效甚佳。
为增加喷浆与原始面的结合强度，我们按照梅花形以1.5 m间距布置了锚筋；同时，采用在底板打浅孔集水井，在边路上利用原排水孔和现打排水孔的方法排水，降低水位，消除渗水对施工及工程质量的不利影响。
2.3 施工工艺及参数的选用
本次喷射聚丙烯纤维混凝土采用的是干喷法，施工工艺流程主要由供料、供风、供水三大系统构成（图1）。
1）喷射作业前的准备工作。埋设控制混凝土喷射厚度的标志；检查各种机械设备，并加以试运转；选用高压风、水对工作面再进行一次清理。
2）喷射作业的控制。喷射作业分段、分片进行，在喷射边墙时采用自下而上的顺序喷射，所有喷射都要保证喷嘴稳定而系统的作近似圆形运动，呈螺旋状前进，确保后圈压前圈1/2或1/3，以便层层叠压，物料均匀、密实且不漏喷、喷射厚度控制在3.5 cm-4.5 cm。喷射机所供料物要连续、均匀，保证料斗存料充足，每次喷完一个作业面再停止。如遇特殊情况中断喷射，也必须将喷射机具及输料管内的积料清理干净。为减少回弹量，喷头与受喷面应尽量保持垂直，喷射距离应控制在1 m左右（最好在80 cm-120 cm波动）。先喷细石混凝土，再喷射M25沙浆，这样利于抹平、压光。在对锚筋进行喷射时，应形成一个15°以内小角度，以防漏喷并取得较好的效果。对于个别有缺陷的部位，应及时剔除，重新喷射。喷射混凝土所用材料称量误差不能超过2％，加入聚丙烯纤维后应强制拌和2 min-3 min后再行出料；对表面露出的聚丙烯纤维应尽可能压入混凝土中。
3）喷射后的养护。喷射作业完成2 h后，必须对成品进行不间断的养护，使其达到足够的强度。我们采用了外覆塑料曲膜，内部不间断微小水流湿润的方法，持续养护14 d，在温度较高，多风且干燥的春季，完全可以达到理想的效果。
3 工程验收鉴定结论及运行效果
3.1 工程质量评定和验收鉴定结论
1）工程质量评定。水库溢洪道分部工程施工完成后，由监理单位主持及时进行了分部工程的验收工作，溢洪道加固共36个单元工程，全部合格。其中优良个数34个，优良品率94.4％，质量等级评定为优良。
2）监测与观测成果分析。在施工过程中对原材料、成品、半成品进行了检测，抽检沙石料6组、钢筋8组，水泥5批次、沙浆试块7组、砼试块12组，均符合质量标准要求；同时还对锚筋的锚固强度进行了检测，均符合规范和设计要求。
3.2 工程运行效果
溢洪道除险加固工程完成以后，经历2004年、2005年两年丰水年大汛的考验，年溢洪量均为1亿m3左右，总计运行时间近750 h，特别在2005年9月21日，溢洪流量达230 m3/s，为建库以来最大泄量；出现了流速达7 m/s的高速水流，但水流平缓，没有发现大的旋涡和紊流。汛后通过对底板和边墙进行仔细检查，表面附着物基本没有，更没有出现气蚀、冲坑、起鼓、裂缝和变形等现象，实践证明，加固效果良好。
4 结束语
水库溢汉道除险加固施工共完成喷射混凝土面积约4万m2，无论从外观、工程质量，还是从工程运行实践看，加固效果都很好。通过对一次性投资费用、施工难易程度等因数的综合分析，发现喷射聚阿烯纤维阴凝土具有其他加固工方法无可比拟的优越性，值得推广应用。喷射聚丙烯纤维混凝土施工，作为一种新型的施工技术，随着运用得越来越广泛，发展将日臻完善。
参考文献
[1]陈瑛,姜弘道,冯新权,宗士鹏.马河水库溢洪道干喷纤维混凝土加固工程研究[J].水利水电科技进展,2005,03.
[2]赵军,高丹盈,李光辉.聚丙烯纤维细石混凝土加固冻害混凝土的研究[J].建筑材料学报,2009,05.
关键词 聚丙烯纤维混凝土；溢洪道加固；工程应用分析
中图分类号 TV 文献标识码 B 文章编号 1673-9671-(2011)122-0135-01
1 工程概况
某水库位于我省境内，总库容为1.38亿m3，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾工业供水、养殖、发电等综合利用的大（2）型水利工程。
2002年6月，经水利部批复，水库除险加固工程正式开工，主要对主副坝、溢洪闸、溢洪道等枢纽工程进行除险加固，工资总投资9 830万。2003年11月三期工程开工，第二标段溢洪道加固工程采用了喷射聚丙烯纤维混凝土技术，该技术在我省同类水利工程施工中属首次使用。
某水库溢洪道建成于1973年，全长936 m，主要为浆砌方块石结构，局部为混凝土、钢筋混凝土结构，底宽33 m，最大墙高6.25 m。经过30多年的运行，溢洪道的边墙和底板产生大量裂缝、老化、变形并发生严重剥蚀，已不能满足抗倾覆、抗冲能力要求，加之公路桥及边墙高度不能满足两千年一遇洪水泄洪的要求，故被列为除险加固项目。
2 施工操作及工艺要点
2.1 材料选择与配制
根据施工图设计，本工程喷射混凝土强度为C25、厚度为5 cm，早期强度增长快，干硬收缩小。骨料采用水洗中沙和5 mm-10 mm的石灰岩碎石，以减少喷射时的回弹量，并保证输料管路不堵塞。拌和水采用洁净的地下水。
聚丙烯纤维采用美国杜拉公司的产品，密度9l0 kg/m3，纤维长度
5 mm-19 mm，抗拉强度276 MPa，弹性模量3793 Mpa，是断裂延率15％的短细纤维。
2.2 基面的处理
溢洪道原浆砌石、混凝土表面，经过多年运行，锈斑、炭化及附着物现象严重。通过对人工凿毛、喷砂（钢砂）打毛从高温灼烧等施工方法进行试验，根据施工断面的不同，我们采取了不同的处理方法。对溢洪道的边墙，采用液化气加氧气进行高温灼烧的办法；对残留在岩石表面的少量碎屑，用小锤人工敲落；底板则在人工清理之后，再喷射坚硬的中粗沙料进行打毛处理。该方法速度快、效果好、费用低，便于操作和节省人工，功效甚佳。
为增加喷浆与原始面的结合强度，我们按照梅花形以1.5 m间距布置了锚筋；同时，采用在底板打浅孔集水井，在边路上利用原排水孔和现打排水孔的方法排水，降低水位，消除渗水对施工及工程质量的不利影响。
2.3 施工工艺及参数的选用
本次喷射聚丙烯纤维混凝土采用的是干喷法，施工工艺流程主要由供料、供风、供水三大系统构成（图1）。
1）喷射作业前的准备工作。埋设控制混凝土喷射厚度的标志；检查各种机械设备，并加以试运转；选用高压风、水对工作面再进行一次清理。
2）喷射作业的控制。喷射作业分段、分片进行，在喷射边墙时采用自下而上的顺序喷射，所有喷射都要保证喷嘴稳定而系统的作近似圆形运动，呈螺旋状前进，确保后圈压前圈1/2或1/3，以便层层叠压，物料均匀、密实且不漏喷、喷射厚度控制在3.5 cm-4.5 cm。喷射机所供料物要连续、均匀，保证料斗存料充足，每次喷完一个作业面再停止。如遇特殊情况中断喷射，也必须将喷射机具及输料管内的积料清理干净。为减少回弹量，喷头与受喷面应尽量保持垂直，喷射距离应控制在1 m左右（最好在80 cm-120 cm波动）。先喷细石混凝土，再喷射M25沙浆，这样利于抹平、压光。在对锚筋进行喷射时，应形成一个15°以内小角度，以防漏喷并取得较好的效果。对于个别有缺陷的部位，应及时剔除，重新喷射。喷射混凝土所用材料称量误差不能超过2％，加入聚丙烯纤维后应强制拌和2 min-3 min后再行出料；对表面露出的聚丙烯纤维应尽可能压入混凝土中。
3）喷射后的养护。喷射作业完成2 h后，必须对成品进行不间断的养护，使其达到足够的强度。我们采用了外覆塑料曲膜，内部不间断微小水流湿润的方法，持续养护14 d，在温度较高，多风且干燥的春季，完全可以达到理想的效果。
3 工程验收鉴定结论及运行效果
3.1 工程质量评定和验收鉴定结论
1）工程质量评定。水库溢洪道分部工程施工完成后，由监理单位主持及时进行了分部工程的验收工作，溢洪道加固共36个单元工程，全部合格。其中优良个数34个，优良品率94.4％，质量等级评定为优良。
2）监测与观测成果分析。在施工过程中对原材料、成品、半成品进行了检测，抽检沙石料6组、钢筋8组，水泥5批次、沙浆试块7组、砼试块12组，均符合质量标准要求；同时还对锚筋的锚固强度进行了检测，均符合规范和设计要求。
3.2 工程运行效果
溢洪道除险加固工程完成以后，经历2004年、2005年两年丰水年大汛的考验，年溢洪量均为1亿m3左右，总计运行时间近750 h，特别在2005年9月21日，溢洪流量达230 m3/s，为建库以来最大泄量；出现了流速达7 m/s的高速水流，但水流平缓，没有发现大的旋涡和紊流。汛后通过对底板和边墙进行仔细检查，表面附着物基本没有，更没有出现气蚀、冲坑、起鼓、裂缝和变形等现象，实践证明，加固效果良好。
4 结束语
水库溢汉道除险加固施工共完成喷射混凝土面积约4万m2，无论从外观、工程质量，还是从工程运行实践看，加固效果都很好。通过对一次性投资费用、施工难易程度等因数的综合分析，发现喷射聚阿烯纤维阴凝土具有其他加固工方法无可比拟的优越性，值得推广应用。喷射聚丙烯纤维混凝土施工，作为一种新型的施工技术，随着运用得越来越广泛，发展将日臻完善。
参考文献
[1]陈瑛,姜弘道,冯新权,宗士鹏.马河水库溢洪道干喷纤维混凝土加固工程研究[J].水利水电科技进展,2005,03.
[2]赵军,高丹盈,李光辉.聚丙烯纤维细石混凝土加固冻害混凝土的研究[J].建筑材料学报,2009,05.