2  国内外微硅粉的使用情况 

从二十世纪八十年代至今，在欧美喷射砼的75%为微硅粉喷射砼，北欧国家挪威、 瑞典的喷射砼则100%掺添微硅粉。大量资料显示，微硅粉被广泛用在高层建筑、预制构件、公路路面、桥梁及隧道中的喷射砼等，而绝大部分均为高强砼(80MPa—130Mpa)。 近年来，国内应用比较成功的是山西万家寨引黄工程及广东汕头LPG码头地下储气洞室。表1是国内外隧道施工的部分典型实例。

3  微硅粉的物理特性及化学成份 

微硅粉是熔炉气烟中过滤出来的，含有大量细小的非晶体二氧化硅（SiO2）的颗粒。它是硅铁或金属硅生产过程中由电弧炉中的高纯石英、焦炭和木屑还原产生的副产品。表2可充分说明其物理特性及化学成份。

从表2中细度一项可以看出，微硅粉细度均比其它三种物质小20-50倍，约为水泥的1/50。挪威埃肯（EIKem）硅粉颗粒的平均粒径为0.15微米，比普通水泥粒径小100倍，对水泥而言具有良好的充填效应。而微硅粉中大量的高活性的SiO2与水泥溶液中的Ca(OH)2结合，生成水化硅酸钙(C-S-H)，使砼具有较高的强度与耐久性,并同时增加砼粘性,从而降低其回弹量。 

4  万军迴铁路双线隧道的应用 

4．1 工程概况 

万军迴隧道是新建西安南京铁路西安南阳段的一座双线铁路隧道，位于陕西省蓝田县境内，属秦岭中山区，隧道全长750米。该隧道地层结构单一，主要由片麻岩夹片岩构成，无不良地质影响。隧道地下水主要为基岩裂隙水，水量较小，水质较好且对砼无侵蚀性。全隧除进口145米、出口35米为Ⅲ类围岩洞口加强段（施工支护加二次模筑衬砌）外，其余均为Ⅳ类围岩钢纤维喷砼作永久支护，共计长度570米，喷射量为2800 立方米。 

我国采用钢纤维喷砼作永久衬砌的铁路隧道，是从西康线发展而来，当时设计采用的3座隧道（秦岭隧道部分地段、椅子山隧道及高碥沟隧道）尚属首次试验阶段，从试验到实际应用，均未见有掺添硅粉的记载。由于国内至今仍未见有关钢纤维喷射砼的规范和标准，西安南京铁路设计所采用的钢纤维喷射砼仍按试验段考虑，采用国外标准。钢纤维喷砼设计技术要求见表3

4.2  设计推荐参考配合比 

参照西康铁路三座隧道的经验,设计给出了不掺硅粉时的参考配合比.表（4）

4.3  理论配合比确定 

参照设计参考配合比，结合现场情况，细骨料采用霸桥河砂（Ⅱ区），级配为1mm~5mm，细度模数为Mx=2.9。粗骨料分为0~10mm及0~15mm两种，分别用于拱部和边墙喷射砼。下表列出了几组室内试验情况 (见表5)。 

从表中看出，不掺速凝剂时各龄期抗压强度均大幅整体提高，而速凝剂掺量增加时，各龄期抗压强度随之减小。

4.4  现场试喷 

采用中铁西南研究分院生产的TK961湿喷机，人工进料及喷射，不掺速凝剂时，水胶比0.47，微硅粉掺量38Kg/m3，钢纤维掺量50 Kg/m3。通过测试，设计为15cm~20cm厚度的钢纤维喷射砼，边墙一次喷射完成，拱部因回弹量较大，可分二次完成。为减少拱部回弹量，增加一次喷射厚度，喷射拱部时掺2％的速凝剂可提高工作效率，并降低实际工程成本。经现场大板取样，通过试验，各项指标均满足设计要求（表7）。

4.5  现场实喷 

4.5.1  每立方米各项材料用量(表9)。 4.5.2  喷射顺序根据隧道工序安排和拱部喷射回弹量 稍大的特点，钢纤维喷射砼时将边墙和拱部分开进行，这样可收到满意的效果。目前，万军回隧道已完成钢纤维喷射砼永久支护约80米，效果非常明显。

现场将原装微硅粉拆装为７.５Kg～ ８.０Kg的小袋，在投入骨料同时投入微硅粉并加入水泥干拌约１０秒再加水及外加剂．强制式拌合机搅拌时间控制在５～６分钟。

５  成本比较 

掺添一定量的微硅粉对钢纤维喷射砼起到增粘作用，从而降低回弹量和提高一次喷层厚度，提高了工作效率。另外，由于掺添微硅粉后减少甚致不用液态速凝剂，使得在喷射边墙时这项昂贵（６０００元／t）的材料费用为零，大大降低了工程成本。通过计算，在同等条件下，掺微硅粉时喷射拱部每立方米钢纤维砼比不掺时可减少材料费用44元；而在喷射边墙时则可减少材料费用达８８元（表10所述）

６  结束语 

６.１  微硅粉在国内作为一种较为新型的添加剂已经得到推广运用，虽然也多用于高强砼，但在挪威法（ＮＴＭ）设计施工的隧道工程也逐渐使用。笔者认为不局限于挪威法（ＮＴＭ）设计施工的隧道，而应广泛用于普通喷射砼，尤其是初期支护，如不是地震多发带或无爆破振动的软弱围岩隧道施工，均可少用或不用速凝剂而采用微硅粉取代之．这样既能保证喷射砼的品质，又能降低工程成本。 

６.２  从大量的国外使用资料看，一般均使用机械手喷射作业，泵送形式的湿喷机较多，而掺添微硅粉后砼泵送性极强，因此，一次喷层厚度较大而回弹量却很低（约４％－８％）．我们所采用的ＴＫ９６１型湿喷机则为稀薄流形式，人为控制因素较多，回弹量一次喷层厚度等远不如机械手。 

６.３  养护对掺添微硅粉后的喷射砼致关重要，即便是隧道，也应区别于不掺微硅粉砼的隧道而进行养护。也就是说常规的洞内自然养护难以达到喷射微硅粉砼龄期各项指标。在万军迴隧道试验过程中，我们让一组大板喷射砼试件在取样后不作任何养护（设计２８天强度为３０MPa ），测得 ２３天抗压强度为２１MPa，然后将这组试件进行三天标准养护后，测得其抗压强为31.1MPa,２８天时测得其抗压强度为３５.１MPa。因此，不及时进行养护的喷射砼极有可能抗压强度等均达不到设计要求，并且养护期应在７天以上，这是施工中应特别注意的。 

６．４  微硅粉由于颗粒细小而引起扬尘较大，故厂商在生产时为便于运输和考虑到施工需要，一般都作了特殊的增密处理，以减少损失和对环境的污染。因此，在拌合时为使增密后的微硅粉恢复原状，均匀地分散在喷射砼中，搅拌时间应比普通喷射砼长１～２分钟。