吳志群（莆田市公路局直屬分局，莆田351100）

空心板梁橋面應(yīng)用植筋技術(shù)的加固與施工

吳志群
（莆田市公路局直屬分局，莆田351100）

植筋技術(shù)具有對(duì)原橋梁結(jié)構(gòu)損害小、工藝簡(jiǎn)單和結(jié)構(gòu)整體性好等優(yōu)勢(shì)，文章以華堤橋?yàn)楣こ瘫尘?，介紹了植筋技術(shù)在空心板梁橋面加固中的原理及施工過(guò)程，提出加固施工過(guò)程中的相應(yīng)控制措施，保障了植筋施工質(zhì)量，為植筋技術(shù)的推廣應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

空心板梁橋面植筋加固與施工

1 工程背景

華堤橋?yàn)橐蛔b配式空心板梁橋，橋跨組合為2～16m，橋梁寬度9m，位于省道漳東線莆田市秀嶼區(qū)黃石鎮(zhèn)境內(nèi)，是涵江通往黃石的交通要道。該橋于1997年建成通車，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)，橋面鋪裝空心板梁之間鉸縫處出現(xiàn)縱向貫通裂縫、混凝土局部破碎脫落、聯(lián)結(jié)鋼筋被剪斷，墩頂橋面連續(xù)處出現(xiàn)砼破碎脫落、露筋，伸縮縫破損等病害。經(jīng)過(guò)專項(xiàng)分析、設(shè)計(jì)，決定采用橋面植筋補(bǔ)強(qiáng)加固法進(jìn)行加固。機(jī)理是在梁頂（橋面）上加鋪一層鋼筋混凝土層，通過(guò)植入的鋼筋將新鋪裝層與原有梁體形成整體，達(dá)到增大主梁有效高度和擠壓截面的目的，從而提高橋梁承載能力。

加固方案設(shè)計(jì)為錨固鋼筋采用直徑12mm的螺紋鋼筋，鋼筋利用專用植筋膠錨入空心板梁6cm，鋼筋設(shè)置在空心板兩側(cè)腹板處以避開(kāi)空心板梁較為薄弱的頂板，以鉸縫中心線為中線對(duì)稱設(shè)置，縱向間距20cm，橫向間距10cm（參見(jiàn)表1、圖1）。在與原結(jié)構(gòu)鋼筋沖突處的鋼筋的設(shè)置可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整，原則上以避免損傷空心板梁結(jié)構(gòu)為前提。

圖1 橋面加固方案鋼筋布置圖

表1 每跨錨固鋼筋數(shù)量表

2 植筋技術(shù)原理和特點(diǎn)

植筋技術(shù)根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)部位上確定好鋼筋的規(guī)格、設(shè)置和數(shù)量，再按照設(shè)計(jì)的孔徑鉆到所規(guī)定的深度，進(jìn)行清孔后注入植筋粘接劑，將鋼筋插入，使得混凝土和鋼筋在結(jié)構(gòu)膠的作用下可靠的粘結(jié)在一起，之后再澆筑新的混凝土，保證舊鋼筋和新鋼筋的混凝土連接良了，滿足兩者共同作用，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體受力和保證了結(jié)構(gòu)傳遞受力。植筋技術(shù)的加固效果和預(yù)埋鋼筋的效果差不多，但可有效的避免了預(yù)埋鋼筋存在的一些問(wèn)題和不足，如浪費(fèi)時(shí)間、人力、資金和施工預(yù)埋時(shí)現(xiàn)位置偏差等問(wèn)題。

植筋技術(shù)具有鮮明的特點(diǎn)。首先，施工工藝簡(jiǎn)單，操作容易，固化快，可以快速的承載，有效的節(jié)省了時(shí)間和人力，保證了橋梁維修加固的工程質(zhì)量和效果；其次，植筋拘束具備高粘結(jié)強(qiáng)度，可以在小孔徑和淺埋深下，達(dá)到了很高的負(fù)載力；再次，耐高溫，這樣可以在施工中進(jìn)行近距離的焊接工作；最后，植筋技術(shù)中的基材沒(méi)有應(yīng)力，可以進(jìn)行小間距和小邊距的施工。因此植筋技術(shù)在橋梁加固中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 植筋工程施工

3.1 施工前的準(zhǔn)備

按照相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求編制專項(xiàng)施工方案并上報(bào)相關(guān)單位，取得批復(fù)后按照批復(fù)意見(jiàn)完善修改并在施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、作業(yè)人員作技術(shù)作詳細(xì)技術(shù)交底工作，確?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、作業(yè)人員全面理解圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工工藝及參數(shù)、方案實(shí)施細(xì)節(jié)等。

按照專項(xiàng)施工方案、施工組織設(shè)計(jì)組織機(jī)具及材料進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)場(chǎng)后機(jī)具及材料經(jīng)檢驗(yàn)滿足相關(guān)要求后方可投入工程使用。本工程使用的主要機(jī)具為鋼筋保護(hù)層檢測(cè)儀、電錘（沖擊鉆）、空壓機(jī)、角磨機(jī)及鋼絲刷、普通毛刷等；本工程使用的主要材料為鋼筋和植筋膠。鋼筋的力學(xué)性能要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，直徑、長(zhǎng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋下料后對(duì)錨固段進(jìn)行除銹，直至表面基本光亮無(wú)任何附著物，除銹后用丙酮清洗干凈。植筋膠進(jìn)場(chǎng)時(shí)要查驗(yàn)合格證、檢驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)場(chǎng)后復(fù)驗(yàn)抗拉強(qiáng)度、彈性模量、抗壓強(qiáng)度是否合格，復(fù)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)由具備相應(yīng)檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具；同時(shí)注意產(chǎn)品合格證上的保質(zhì)期，確保在保質(zhì)期內(nèi)使用。

3.2 植筋施工

施工的工藝流程：放樣定位→鉆孔→清孔→注膠→植筋→固化養(yǎng)護(hù)→試驗(yàn)檢測(cè)→澆筑橋面鋪裝層。

3.2.1 放樣定位

依照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，對(duì)所需植筋的部位進(jìn)行放線定位并對(duì)所需植筋點(diǎn)作出明顯標(biāo)記。標(biāo)記后采用鋼筋保護(hù)層檢測(cè)儀對(duì)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行掃描，如有鋼筋，則需適當(dāng)調(diào)整鉆孔位置，盡量不損傷原橋鋼筋，避免打孔時(shí)打斷結(jié)構(gòu)原有鋼筋或因鋼筋影響打孔深度減弱植筋效果。放線定位工序原則是不損傷構(gòu)件原有鋼筋的前提下孔位盡量滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.2 鉆孔

按照孔深、孔徑選擇合適的電錘（沖擊鉆）及相應(yīng)規(guī)格的鉆桿在標(biāo)記處打孔，一般情況下鉆桿標(biāo)稱直徑（成孔孔徑）應(yīng)至少比錨筋大4mm，鉆桿長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)鉆孔深度大100mm。本工程選擇BOSCH（博世）電錘，型號(hào)GBH2-23E。鉆桿標(biāo)稱直徑16mm，長(zhǎng)度200mm。打孔時(shí)要求鉆桿垂直混凝土面打入（如圖2所示），盡量采用干法施打。

圖2 電錘垂直混凝土面打孔

3.2.3 清孔

孔道的孔徑、孔深檢測(cè)合格后清除孔道中粉塵，避免粉塵隔離影響粘接面；如采用濕法打孔，除清理粉塵外，還需要清除孔道中水分。目前一般先采用壓縮空氣作初步清理，再用熱空氣清除孔道中水分，最后用丙酮清洗孔道周壁，以保證混凝土基材與植筋膠的良好粘結(jié)作用。待丙酮揮發(fā)后，及時(shí)采用棉紗等材料堵塞孔道口防止孔道受到污染，及時(shí)進(jìn)行下一步工序以防降雨等影響孔道清潔、干燥。

3.2.4 注膠

根據(jù)植筋膠的施用形態(tài)（管裝式、機(jī)械注入式、現(xiàn)場(chǎng)配置）和孔道方向（水平、垂直向上、垂直向下）的不同，采用不同的注膠方法。最常見(jiàn)的為雙組份螺旋注膠器，雙組份經(jīng)過(guò)注膠嘴螺旋混合均勻后經(jīng)注膠嘴排出，也適用于配置好的植筋膠。工程采用喜利得RE500植筋膠，孔道直徑16mm，鋼筋直徑12mm，孔道深度60mm，考慮1.1的富裕系數(shù)，單孔理論注膠量為88ml，約占孔道高度的44%，確保植筋后孔道內(nèi)膠體飽滿。

3.2.5 植筋

注入植筋膠后立即植入事先處理好的鋼筋。鋼筋植入時(shí)應(yīng)緩慢插入并適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)鋼筋以排除植筋膠和鋼筋間的空氣，保證鋼筋、孔壁均勻結(jié)合膠體。植入鋼筋時(shí)要注意鋼筋向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，且邊旋轉(zhuǎn)邊插入；到位后及時(shí)清除孔道口溢出的植筋膠。鋼筋植入時(shí)最好掛線確定鋼筋位置，避免植入后調(diào)整；如需調(diào)整，應(yīng)在植入后立即調(diào)整，如因調(diào)整導(dǎo)致孔內(nèi)植筋膠不飽滿需拔出鋼筋補(bǔ)注膠后重新植入。

3.2.6 固化養(yǎng)護(hù)

對(duì)已埋植好的鋼筋務(wù)必做好防護(hù)工作，以防止植筋在錨固膠固化的時(shí)間內(nèi)被碰撞和震動(dòng)，直至錨固膠固化完全。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)小于錨固膠的固化時(shí)間，一般日平均氣溫在20℃以上時(shí)，固化時(shí)間為12h；日平均氣溫在20℃以下時(shí)固化時(shí)間為24h（也可制若干組同條件試件進(jìn)行拉拔試驗(yàn)確定固化時(shí)間）。養(yǎng)護(hù)工序的關(guān)鍵是保證在膠液固化時(shí)間內(nèi)，不得擾動(dòng)植入的錨固筋，同時(shí)對(duì)通行可能擾動(dòng)植筋膠固化的要進(jìn)行封閉交通。

3.2.7 試驗(yàn)檢測(cè)

在植筋膠固化結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行抗拔承載力試驗(yàn)，檢測(cè)值按照設(shè)計(jì)提供的承載力進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)；如設(shè)計(jì)未提供，應(yīng)遵照相關(guān)規(guī)程的規(guī)定。對(duì)一般結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可采用非破壞性試驗(yàn)；對(duì)于重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用破壞性試驗(yàn)。本工程采用非破壞性試驗(yàn)。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可采用設(shè)計(jì)指定或隨機(jī)抽樣的辦法取樣，同規(guī)格、型號(hào)、部位基本相同的植筋可組成一個(gè)檢驗(yàn)批，抽取數(shù)量可按照總量的1‰且不少于3根。工程按照每跨抽檢5根的頻率進(jìn)行試驗(yàn)，兩跨共10根的的測(cè)試值均大于設(shè)計(jì)要求值，滿足規(guī)程要求，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 植筋抗拔檢測(cè)數(shù)據(jù)表

3.2.8 澆筑橋面鋪裝層

橋面鋪裝采用12cm鋼筋混凝土現(xiàn)澆。該橋原來(lái)橋面鋪裝為厚10cm C30混凝土，鋼筋直徑為8mm，間隔20cm。為加強(qiáng)橋梁的橫向聯(lián)結(jié)，提高橋梁的整體承載力，新橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)采用直徑12mm的Ⅱ級(jí)鋼筋，縱、橫向間距均為10cm，為保證空心板梁與橋面鋪裝成一整體受力，鋼筋網(wǎng)須與錨筋焊接成一體，混凝土采用C40混凝土。

4 結(jié)語(yǔ)

植筋技術(shù)具有施工速度快、加固效果可靠、造價(jià)相對(duì)較低（與拆除重建對(duì)比）等優(yōu)點(diǎn)，華堤橋完成加固工作后已通車3年，期間未發(fā)現(xiàn)病害，證明采用植筋技術(shù)加固其橋面的方案是成功可行的；隨著錨固鉆孔理論的不斷完善、施工技術(shù)和施工管理水平的不斷提高，植筋技術(shù)必將被大量應(yīng)用于舊危橋的加固維修工作。

[1]JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[2]GB60367-2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.