地鐵隧道襯砌支護用聚丙烯粗合成纖維

(SAP 47S / SAP 55S / SAP 65S)

一,、聚丙烯粗纖維在地鐵隧道襯砌支護中的使用案例

傳統(tǒng)隧道的襯砌支護是先架好鋼筋網(wǎng)片，再使用噴射混凝土,，鋼筋網(wǎng)片的搭架費時費力,，且工人在沒有支護的隧道進行鋼筋網(wǎng)片的搭架，也會產(chǎn)生潛在危險,。隨著混凝土支護技術的發(fā)展,，國際上開始將鋼纖維加入到噴射混凝土中作為增強材料，從而取代鋼筋網(wǎng)片,。但鋼纖維在攪拌,、噴射中有其固有的缺點，且易生銹,。因此,，使用工程合成粗纖維增強噴射混凝土已經(jīng)成為國際普遍采用的方法，超過5000km的隧道襯砌支護使用了合成粗纖維增強的噴射混凝土,。

例如青島地鐵1號線西鎮(zhèn)站,，該站位所處地質環(huán)境較好，整個車站均位于II級圍巖中,，圍巖自穩(wěn)性高,，巖層主要以基巖裂隙水為主，富水性一般差,，局部受構造作用破碎帶富水性好,，多屬弱－微透水層，具備作為防水型單層襯砌隧道試驗段的條件,，公共區(qū)＋小端設備區(qū)（長113.45m)機電設備較少,，主要為乘客活動區(qū)域，車站埋深較大,，圍巖穩(wěn)定性較好,，有條件設置單層襯砌。

此次采用的濕噴纖維混凝土技術是在濕噴料中摻入上海申湘Sapenfiber一定量長度48mm,等效直徑0.8mm,，抗拉強度600MPa,，彈性模量9000MPa的聚烯烴粗合成纖維及外加劑,，采用泵送作為濕噴料的壓送噴射動力，在濕噴機的噴嘴處摻入液狀速凝劑,。聚烯烴纖維隨混凝土一起被噴射至基面,，通過混凝土與聚烯烴纖維的緊密咬合，形成一種具有一定程度勻質性,，力學性能及抗?jié)B性,、抗收縮性等耐久性較好的混凝土－聚烯烴纖維復合材料。**先,，這種復合材料具有一定的早期強度,，能起到傳統(tǒng)初期支護的安全性要求；

根據(jù)所做之A,、B,、C三組對照試驗，zui終選擇了水膠比200:500,，聚丙烯粗纖維添加量6kg/m³的摻量方案,，其7d，28d的強度均可以做到zui佳,。另外團隊在數(shù)值模擬中,， 以典型的工程地質條件為背景， 基于真實梁受彎試驗的數(shù)據(jù),， 參考相關規(guī)范計算相關材料模型參數(shù),；模擬出合成纖維Sapen加固混凝土的材料模型。 然后在ATENA有限元軟件中,， 模擬出隧道襯砌的受力情況,。 用三種不同的方式模擬管片接頭， 分析了埋深15米和20米兩種工況,， 并以荷載結構法的手算結果為依據(jù)進行了比較,， 可以得出以下結論：

1. Sapen加固混凝土的各項性能過人， 符合隧道襯砌所需要的防腐蝕,， 抗火,、 耐久性等要

求。

2. Sapen加固的混凝土隧道襯砌在正常15米埋深時的zui大拉應力,， zui大壓應力以及裂縫寬

度,， 位移等均滿足設計要求。

3. 深埋隧道（20米時）因土拱效應的影響,， 襯砌中zui大拉壓應力與裂縫寬度均比15米時更小,，

因此， Sapen加固的隧道襯砌在正常使用階段靜力學特性均滿足要求,。

4. 隧道襯砌內(nèi)的應力狀態(tài)呈彈塑性分布,， 數(shù)值模擬所得結果與理論應力分布非常相近， 很好

的反應了纖維加固混凝土開裂后的性能,。

二,、聚丙烯粗合成纖維的化學成分

      聚丙烯粗合成纖維的主要化學指標：聚丙烯。

三,、聚丙烯粗合成纖維的基本特點

1.為所有級別的混凝土提供良好的抗疲勞,，抗收縮，抗震及良好的韌性,；

2.操作簡單,，不易團結，安全,，價格合理,，節(jié)約成本；

3.可以用于高腐蝕,，潮濕環(huán)境中表面經(jīng)過壓花處理,，提高了與混凝土之間的咬合力，也提高了抗收縮,、抗裂等性能,。

4.粗合成纖維的剛度不及鋼纖維，但實驗證明同等條件下,粗合成纖維每立方混凝土需3kg-6kg,，而鋼纖維需要25kg-40kg,結果表明,，含粗合成纖維的混凝土纖維韌性和抗裂效果更好。

5. 具有金屬纖維不具備的防火性,，在火災中混凝土不易發(fā)生爆炸,。

四、典型應用

用于噴漿混凝土,，混凝土工程,，地坪，橋梁,，隧道,，尤其在變形及韌性要求較高的工程，如礦井,，水利水電工程等,。

五、聚丙烯粗合成纖維的主要技術參數(shù)