地鐵隧道管片用聚丙烯粗合成纖維

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

一、聚丙烯粗纖維在世界隧道襯砌中的使用案例

傳統隧道的襯砌支護是先架好鋼筋網片，再使用噴射混凝土，鋼筋網片的搭架費時費力，且工人在沒有支護的隧道進行鋼筋網片的搭架，也會產生潛在危險。隨著混凝土支護技術的發展，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成為國際普遍采用的方法，超過5000km的隧道使用了合成粗纖維增強的噴射混凝土。

本文介紹了合成纖維Sapen加固混凝土的各項測試性能。 在數值模擬中， 以典型的上海工程地質條件為背景， 基于真實梁受彎試驗的數據， 參考相關規范計算相關材料模型參數；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優越， 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米埋深時的最大拉應力， 最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， 襯砌中最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. 隧道襯砌內的應力狀態呈彈塑性分布， 數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，節約成本；

3.  可以用于高腐蝕，潮濕環境中

   4.  表面經過壓花處理，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。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