何 新 邵海龍

(中交隧道工程局有限公司，北京 100088)

化學(xué)植筋在隧道主體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

何 新 邵海龍

(中交隧道工程局有限公司，北京 100088)

簡(jiǎn)要介紹了化學(xué)植筋在隧道工程中的特點(diǎn)，并通過其在施工中的應(yīng)用詳細(xì)介紹了化學(xué)植筋施工工藝、植筋材料以及拉拔檢測(cè)方法，最后對(duì)化學(xué)植筋技術(shù)在隧道主體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用作了總結(jié)闡述，為植筋技術(shù)的應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。

化學(xué)植筋，隧道，主體結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)

0 引言

化學(xué)植筋是通過化學(xué)粘合劑將植筋上的拉力傳遞到混凝土中，并使新增錨固鋼筋能發(fā)揮設(shè)計(jì)所期望的性能。

混凝土結(jié)構(gòu)植筋技術(shù)在膨脹螺栓的基礎(chǔ)上慢慢發(fā)展起來。膨脹螺栓是一種用來固定管路支架設(shè)備的特殊螺紋連接件，由于受到動(dòng)力荷載時(shí)，錨固區(qū)周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，極易造成膨脹螺栓松動(dòng)。1959年樹脂膠裹技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，取代了膨脹螺栓的不足。此后這一技術(shù)廣泛應(yīng)用到礦山、隧道等工程中，并逐漸發(fā)展成為一種新的錨固連接——后錨鋼筋，即混凝土結(jié)構(gòu)植筋技術(shù)。目前，植筋技術(shù)普遍應(yīng)用于隧道主體結(jié)構(gòu)中，因不必預(yù)留預(yù)埋筋，方便管片運(yùn)輸及拼裝，提高了預(yù)制化結(jié)構(gòu)施工速度，同時(shí)給隧道工程后續(xù)同步施工創(chuàng)造了條件，不僅縮短了工期，還提升了經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)于隧道(雙層四車道)上層結(jié)構(gòu)來說，二層車道板基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆混凝土施工，為確保管片與車道基礎(chǔ)有效連接，在管片內(nèi)壁上預(yù)先進(jìn)行植筋，埋置于管片中連接筋采用化學(xué)植筋錨固(化學(xué)植筋在隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)中應(yīng)用于梁、板、柱和墻等構(gòu)件的連接)。

1 植筋技術(shù)在隧道工程中的特點(diǎn)

1)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、凈空利用率高、施工環(huán)境差、空間狹小。

2)計(jì)劃工期短，現(xiàn)場(chǎng)施工條件不利。同時(shí)還要求各個(gè)施工工序(隧道盾構(gòu)掘進(jìn)、管片安裝、管線安裝、植筋施工、內(nèi)部主體混凝土澆筑及車道板安裝等)采用同步作業(yè)，交叉施工。

3)設(shè)計(jì)錨固力大，可靠性高，技術(shù)要求高(成孔時(shí)嚴(yán)禁切斷管片內(nèi)鋼筋),位置、角度要求嚴(yán)格。

2 施工工藝

施工工藝為：測(cè)量放樣→確定孔位→鉆孔→檢查孔深→清孔→配置結(jié)構(gòu)膠→鋼筋處理→鋼筋錨固→養(yǎng)護(hù)→檢查驗(yàn)收。

1)測(cè)量放樣：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)各項(xiàng)分類工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邊線進(jìn)行定點(diǎn)放樣。

2)確定孔位：按照設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求、測(cè)量放樣點(diǎn)在管片上畫好各結(jié)構(gòu)鋼筋位置線，確定鉆孔位置。

3)鉆孔：植筋位置標(biāo)記好后，用鋼筋掃描儀對(duì)管片進(jìn)行鋼筋掃描，孔位與管片鋼筋相沖突時(shí)，孔位宜做調(diào)整，避開管片鋼筋，不能破壞原結(jié)構(gòu)主筋，若位置在管片上存在受力鋼筋，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、質(zhì)檢、建設(shè)部門協(xié)商適當(dāng)增加植筋根數(shù)，以抵消移位帶來的不利影響(以增加15%為宜)。保證植筋對(duì)管片上的主筋沒有損傷。鉆孔采用電錘或風(fēng)鉆成孔，鉆孔深度符合設(shè)計(jì)圖紙的深度要求，相應(yīng)規(guī)格大小鋼筋對(duì)應(yīng)的植筋鉆孔直徑為d+(4～8)mm，鉆孔的方向要與水平線向下傾斜3°角左右，其目的是在灌注建筑結(jié)構(gòu)膠時(shí)防止膠在未固化時(shí)流出。

4)檢查孔深：孔眼深度、直徑要求如表1所示。

5)清孔：檢查完孔深、孔徑合格后進(jìn)行清孔，清孔的時(shí)間應(yīng)在鋼筋錨固前進(jìn)行，采用鼓風(fēng)機(jī)將混凝土粉塵吹出，然后用毛刷將孔壁刷凈，再次吹塵，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行3次～5次，不得遺留混凝土粉末和混凝土塊，孔洞須干燥?？刹捎米匀桓稍锏姆椒ㄟM(jìn)行。最后用脫脂棉蘸酒精或丙酮擦洗孔壁。若有廢孔，清凈后用植筋膠或相應(yīng)強(qiáng)度的水泥砂漿填充(為了保證隧道內(nèi)空氣通暢，用吸塵器進(jìn)行吸塵)。

6)注膠：錨固膠要選用植筋專用膠水，保證孔內(nèi)膠液飽滿并不外溢，并計(jì)算孔內(nèi)用膠量應(yīng)扣除植入鋼筋體積或膠液量達(dá)到孔深1/3，孔內(nèi)注完膠后應(yīng)立即植筋。

7)鋼筋處理：鋼筋表面必須清理干凈不得有銹跡、油污，Ⅰ級(jí)鋼筋(光圓鋼筋)應(yīng)用砂紙將鋼筋表面銹跡、油污等清除干凈。

8)植筋：首先將植筋膠按一定比例摻配好注入孔內(nèi)，將錨固端涂膠后緩慢插入，使孔內(nèi)空氣排出后結(jié)構(gòu)膠從孔口溢出,并保證鋼筋外露工作長(zhǎng)度。

9)養(yǎng)護(hù)：植筋完成后，12 h內(nèi)，在日平均氣溫25 ℃以上不得擾動(dòng)鋼筋，24 h內(nèi)，在日平均氣溫25 ℃以下不得擾動(dòng)鋼筋，植筋結(jié)束后要對(duì)成品進(jìn)行保護(hù)并警示，避免在植筋固化之前擾動(dòng)影響植筋效果。

10)檢驗(yàn)：在膠完全固化后進(jìn)行強(qiáng)度抽樣檢查，合格后再進(jìn)行下一工序施工。

表1 植筋孔位深度一覽表

3 植筋材料

植筋膠材料采用符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定的A級(jí)膠，主要成分是由合成環(huán)氧樹脂膠、聚酯樹脂膠、乙烯基樹膠等，其性能應(yīng)滿足：抗震性能、抗疲勞性能、室溫下的長(zhǎng)期性能、高溫下的長(zhǎng)期性能、防火—混凝土植筋結(jié)構(gòu)在火燃燒中的表現(xiàn)等(植筋膠嚴(yán)禁摻加揮發(fā)性有害溶劑和反應(yīng)性稀釋劑、乙二胺做改性環(huán)氧樹脂固化劑、氯離子及金屬膨脹物等)。

植筋膠應(yīng)滿足在潮濕的環(huán)境下可以施工而不降低技術(shù)性能的要求，吸水率不大于0.06%(24 h)，植筋膠必須有抗腐蝕性能。

植筋采用的鋼筋必須與構(gòu)件配筋相匹配，并保證表面潔凈，無銹蝕和油污(植筋鋼筋應(yīng)避免焊接，如確需焊接，焊點(diǎn)距注膠頂面距離不小于20d，且不小于300 mm，并采取有效降溫措施，防止植筋膠失效)。

準(zhǔn)備適當(dāng)數(shù)量的丙酮溶液，用于清洗油污和膠體污染。

4 施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)

植筋拉拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)可分為破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)。重要結(jié)構(gòu)及生命線工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用破壞性試驗(yàn)。

試驗(yàn)取樣要求：拉拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用隨機(jī)取樣，同一規(guī)格、同一型號(hào)的錨筋組成一個(gè)試驗(yàn)批，抽取數(shù)量按相關(guān)規(guī)范規(guī)程嚴(yán)格抽取。

試樣拉力計(jì)算：拉力值取單根(HRB400)熱軋帶肋鋼筋截面面積乘以1.15倍鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

試驗(yàn)加載程序：植筋48 h后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試?yán)螜z測(cè)，采用拉力計(jì)(千斤頂)對(duì)所植鋼筋進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，加載方式見圖1。

為減少千斤頂對(duì)錨固筋周圍混凝土的影響，在千斤頂?shù)紫聣|槽鋼或用支架將其架空，支點(diǎn)距離不小于max(60 mm，3d)。以穩(wěn)定速度加荷，觀察鋼筋是否達(dá)到屈服極限。若鋼筋達(dá)到屈服極限，則暫停加荷，穩(wěn)定3 min，觀察是否有破壞或位移持續(xù)變大，當(dāng)荷載達(dá)到鋼筋屈服極限或超過時(shí)，然后以勻速加荷直到植筋錨固破壞，記錄破壞荷載和破壞狀態(tài)。植筋膠強(qiáng)度高于鋼筋的屈服強(qiáng)度時(shí)，植筋膠沒有破壞，鋼筋達(dá)到極限后會(huì)被拉斷，這說明鋼筋和植筋膠都符合要求。

植筋破壞形式：

1)鋼筋達(dá)到極限荷載拉斷(鋼筋破壞);

2)混合破壞(上部混凝土錐體破壞，下部沿結(jié)構(gòu)膠、混凝土界面拔出)；

3)膠筋截面破壞(鋼筋沿結(jié)構(gòu)膠、鋼筋界面拔出)結(jié)構(gòu)構(gòu)件植筋，破壞形式宜控制為鋼筋達(dá)到極限荷載拉斷。

5 結(jié)語(yǔ)

由于隧道主體結(jié)構(gòu)化學(xué)植筋錨固便捷、施工快、工期短，所以在隧道工程施工中，采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)預(yù)制化與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)鋼筋錨固相結(jié)合，確保了同步施工工藝的成功運(yùn)用,并取得了明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。為植筋技術(shù)在隧道工程的應(yīng)用，提供了借鑒與參考。

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Utilization of chemically plated bar in the construction of main tunnel structure

He Xin Shao Hailong

(CCCCTunnelEngineeringCo.，Ltd,Beijing100088,China)

The paper briefly introduces chemically plated bar features in tunnel engineering, introduces its construction technology, plated bar material and pulling detection methods through its construction application, and finally summarizes its application in major tunnel structure, which has accumulated experience for plated bar technology.

chemically plated bar, tunnel, major structure, test

1009-6825(2015)02-0170-02

2014-11-08

何 新(1988- )，男，助理工程師； 邵海龍(1985- )，男，助理工程師

U451

A