喷射混凝土在桥梁维修加固工程中的应用

孔志强

（广州市番禺区地方公路管理总站，广东 广州 511400）

喷射混凝土在桥梁维修加固工程中的应用

孔志强

（广州市番禺区地方公路管理总站，广东 广州 511400）

笔者主要阐述了锚喷混凝土在桥梁维修加固工程中的应用，并从喷射混凝土设计、喷射混凝土施工两方面分析了喷射混凝土施工工艺的经济性及实用性。

喷射混凝土；设计；施工；桥梁维修加固

锚喷混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气将混凝土拌合料，通过管道高速喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，使其凝结硬化形成一种钢筋混凝土结构。喷射混凝土具有高速、高压的作用，可将混凝土射入宽度2 mm以上的裂缝，加上钢筋网的共同作用，可以使新旧混凝土紧密结合，形成一个整体。锚喷混凝土通常用于桥梁维修加固，本文对喷射混凝土在桥梁维修加固中的设计和施工做了详细的分析。

1 喷射混凝土设计

（1）喷射混凝土的设计强度等级不应低于C15；对于竖井及重要隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；喷射混凝土1 d龄期的抗压强度不应低于5 MPa；钢钎维喷射混凝土的设计强度等级不应低于 C20，其抗拉强度不应低于2 MPa，抗弯强度不应低于6 MPa。

（2）喷射混凝土的体积密度可取2 200 kg/m3，弹性模量应按相关数据采用。

（3）喷射混凝土的厚度最小不应低于50 mm，最大不宜超过200 mm。

（4）钢筋网喷射混凝土中钢筋网的设计应遵守下列规定：①钢筋网的钢筋直径宜为4～12 mm；②钢筋间距宜为150～300 mm；③钢筋保护层厚度不宜小于20 mm。

2 喷射混凝土施工

2.1 原材料

（1）应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，必要时，采用特殊水泥。水泥强度等级不应低于32.5 MPa。

（2）应采用坚硬的中砂或粗砂，细度模数宜大于 2.5。干法喷射时，砂的含水率宜控制在 5%～7%；当采用防粘料喷射机时，砂的含水率可为7%～10%。

（3）应采用坚硬的卵石或碎石，粒径不宜大于15 cm；当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。

（4）应采用符合质量要求的外加剂，掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不应大于5 min，终凝不应大于10 min。在采用其他类型的外加剂或几种外加剂复合使用时，也应做相应的性能试验和使用效果试验。

（5）当工程需要采用外掺料时，掺量应通过试验确定，加外掺料后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。

（6）拌和用水不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按SO2－4计算超过混合用水重量1%的水。

2.2 施工工具

（1）干法喷射混凝土机的性能应符合下列要求：密封性能良好，输料连续均匀；生产能力（混合料）为3～5 m3/h，允许输送的骨料最大粒径为25 mm；输送距离（混合料），水平不小于100 m，垂直不小于30 m。

（2）湿法喷射混凝土机的性能应符合下列要求：密封性能良好，输料连续均匀；生产率大于5 m/h，允许骨料最大粒径为15 cm；混凝土输料距离，水平不小于30 m，垂直不小于20 m，机旁粉尘小于10 mg/m3。

（3）选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求；当工程需要选用单台空压机工作时，其排风量不应小于9m3/min；压风进入喷射机前，必须进行油水分离。

（4）混合料的搅拌宜采用强制式搅拌机。

（5）输料管应能承受0.8 MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能。

（6）干法喷射混凝土施工供水设施应保证喷头处的水压为0.15～0.20 MPa。

2.3 混合料的配合比与拌制

（1）混合料配合比应遵守下列规定。干法喷射水泥与砂、石之重量比宜为1.0∶4.0～1.0∶4.5；水灰比宜为 0.40～0.45；湿法喷射水泥与砂、石之重量比宜为1.0∶3.5～1.0∶4.0；水灰比宜为 0.42～0.50，砂率宜为 50%～60%。速凝剂或其他外加剂的掺量应通过试验确定。外掺料的添加量应符合有关技术标准的要求，并通过试验确定。

（2）原材料按重量计，称量的允许偏差应符合下列规定。水泥和速凝剂均为±2%；砂、石均为±3%。

（3）混合料搅拌时间应遵守下列规定。采用容量小于400L的强制式搅拌机时，搅拌时间不得少于60 s；采用自落式或滚筒式搅拌机时，搅拌时间不得少于120 s；采用人工搅拌时，搅拌次数不得少于3次；混合料掺有外加剂或外掺料时，搅拌时间应适当延长。

（4）混合料在运输、存放过程中，应严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前应过筛。

（5）干混合料宜随拌随用。无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过 2 h，干混合料掺速凝剂后，存放时间不应超过20 min。

（6）用于湿法喷射的混合料拌制后，应进行坍落度测定，其坍落度宜为8～12 cm。

2.4 喷射前的准备工作

（1）喷射作业现场，应做好下列准备工作。拆除作业面障碍物、清除拱圈表面风化的部位；用高压风水冲洗受喷面；埋设控制喷射混凝土厚度的标志；喷射机司机与喷射手不能直接联系时，应配备联络装置；作业区应有良好的通风和足够的照明装置。

（2）喷射作业前，应对机械设备、风、水管路、输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。

（3）采用湿法喷射时，宜备有液态速凝剂，并应检查速凝剂的泵送及计量装置性能。

2.5 喷射作业

（1）喷射作业应遵守的规定：喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上；素喷混凝土一次喷射厚度应按照表1选用。

表1 素喷混凝土一次喷射厚度 （mm）

分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1 h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面；喷射作业紧跟开挖工作面时，混凝土终凝到下一循环放炮时间，不应小于3 h。

（2）喷射机司机的操作应遵守的规定：作业开始时，应先送风，后开机，再给料，结束时，应待料喷完后，再关风；向喷射机供料应连续均匀，机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料；喷射机的工作风压，应满足喷头处的压力在 0.1 MPa左右；喷射作业完毕或因故中断喷射时，必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。

（3）喷射手的操作应遵守的规定：喷射手应经常保持喷头具有良好的工作性能；喷头与受喷面应垂直，宜保持0.60～1.00 m的距离；干法喷射时，喷射手应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。

（4）喷射混凝土的回弹率，不应大于25%。

（5）喷射混凝土养护应遵守的规定：喷射混凝土终凝2 h后，应喷水养护；养护时间，一般工程不得少于7 d，重要工程不得少于14 d。气温低于＋5 ℃时，不得喷水养护。

（6）冬期施工应遵守的规定：喷射作业区的气温不应低于＋5 ℃；混合料进入喷射机的温度不应低于＋5 ℃；喷射混凝土强度在下列数值时，不得受冻：①普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土低于设计强度等级30%时；②矿渣水泥配制的喷射混凝土低于设计强度等级40%时。

2.6 钢筋网喷射混凝土施工

（1）喷射混凝土中钢筋网的铺设要遵守下列规定：钢筋使用前应清除污锈；采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设；钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固，喷射时钢筋不得晃动。

（2）钢筋网喷射混凝土作业除应符合本章有关规定外，还应符合下列规定：开始喷射时，应减小喷头与受喷面的距离，并调节喷射角度，以保证钢筋与壁面之间混凝土的密实性；喷射中如有脱落的混凝土被钢筋网架住，应及时清除。

2.7 质量控制

2.7.1 强度控制

重要工程的喷射混凝土施工，宜根据喷射混凝土现场28 d龄期抗压强度的试验结果，控制喷射混凝土抗压强度。喷射混凝土施工中应达到的平均抗压强度可按下式计算：

式中：fck：施工阶段混凝土应达到的平均抗压强度，MPa；

fc：喷射混凝土抗压强度设计值，MPa；

S：标准差，MPa。

2.7.2 匀质性控制

喷射混凝土的匀质性，可以现场28 d龄期喷射混凝土抗压强度的标准差和变异系数，按表2的控制水平表示。

表2 喷射混凝土的匀质性指标

3 结束语

在桥梁维修加固中喷射混凝土与现浇混凝土加厚相比，喷射混凝土的主要优点是不需要拆除原桥梁上建筑，节省工程量，提高了投资效益。

1 汪 纯.拱圈喷射混凝土施工工艺及操作经验［J］.湖南交通科技，2008（3）

2 王淑华、于春雷.用锚喷混凝土方法加固双曲拱桥［J］.山西建筑，2008（19）

The Shotcrete’s Application in the Bridge Repair and Reinforcement Project

Kong Zhiqiang

The author mainly expounds shotcrete’s application in the bridge repair and reinforcement project, and analyzes shotcrete construction technology’s economical and practical value from two aspects including the shotcrete design and construction.

shotcrete; design; construction; bridge repair and reinforcement

U445.7

A

1000－8136（2011）03－0063－02