植筋技术在灌浆廊道加固工程中的应用

彭开胜，肖海涛

(中国水利水电第七工程局，四川 郫县 611730)

1 前 言

植筋是指在已浇筑的混凝土构造物上通过钻孔插入钢筋并利用结构胶将其锚固在老混凝土中的一种施工技术。种植的钢筋强度一般要求能达到普通钢筋的强度80%以上，代替普通钢筋混凝土发挥效能。这种施工工艺常常应用于结构加固和增建构造物，它对施工空间要求较小，对原结构物的伤害程度能有效控制在一定的范围之内。

2 灌浆廊道工程概况

狮子坪水电站基础灌浆廊道布置于坝轴线上，全长85.34m，桩号为0+100.06～0+185.40m。灌浆廊道为城门洞形，成型后净空断面尺寸为3.5m(宽)×4.0m(高)，底板设计高程为2 410.5m，顶部高程为2 414.5m，与左、右两岸2 410.5m灌浆平洞相连接，连接处设置永久缝，缝内充填2cm厚沥青木板。灌浆廊道边墙及顶拱浇筑混凝土厚度均为1m，底板与基础防渗墙浇筑成整体。

2008年“5.12”汶川地震后，对狮子坪电站大坝灌浆廊道进行了震损检查，检查发现河床廊道底板出现裂缝，两岸沉降缝产生变形并有局部渗水，随后对河床廊道底板裂缝进行了详细的检测。检测结果表明，裂缝位于距上游边墙10多厘米到1m的部位，从左岸至右岸沿坝轴线方向连续分布，总体长度超过80m。河床右侧裂缝宽约3～6mm，河床左侧裂缝宽约2～4mm，中间裂缝宽约6-11mm，局部有渗水，裂缝为陡倾角(约80°以上)，倾向上游，最大深度超过2m。裂缝分布示意见图1。

图1 廊道底板裂缝分布示意

3 灌浆廊道裂缝加固设计方案

设计根据实际情况制定出灌浆廊道裂缝加固的处理方案为：对廊道底板裂缝进行钻孔冲洗和化学灌浆处理，底板及两侧边墙采用槽钢、工字钢锁固，在廊道底板、边顶拱上植筋和加固钢结构相连，在廊道内侧衬砌钢筋混凝土，进行新老混凝土接缝灌浆，通过廊道对坝底进行固结灌浆，同时加强施工和蓄水期间的变形观测。

植筋采用钢筋直径φ32，钻孔直径D不小于40mm；钻孔直径为φ36，钻孔直径D不小于44mm。钻孔需避开原廊道内部钢筋。植筋用胶粘剂为A级胶。化学植筋置入锚孔后，在固化完成之前，应进行固化养生，固化期间禁止振动。植筋受拉承载力N设计值为200kN。

4 施工技术措施

4.1 施工方案

植筋施工顺序：侧墙、底板部位植筋(分段、隔段进行)→顶拱部位植筋(工字钢拱架安装完后)→跨缝斜筋(化灌、环氧止浆条施工完后进行)。

植筋施工流程为：金属探测仪探测混凝土内钢筋→锚筋孔定位 →钻孔 → 清孔 → 钢材除锈 → 锚固胶配制 → 植筋 → 固化、保护 → 检验。

(1)探测混凝土内钢筋。用金属探测仪探测灌浆廊道混凝土内钢筋，并用红油漆在表面标出来。

(2)定位。按设计要求标示钻孔位置、型号，若孔位在结构钢筋位置，钻孔位置应作适当调整。

(3)钻孔。选用YT-28气腿钻造孔，钻头选用φ40mm、φ50mm。施工用风由布置在右岸2 428m高程施工支洞里的一台20m3移动式油动空压机供风。造孔之前必须严格按照设计通知单中孔位放样，造孔时严格按照孔径、孔位、孔向、孔深施工。

(4)清孔。钻孔完毕，检查孔深、孔径，合格后将孔内粉尘用压缩空气吹出，然后用毛刷、棉布将孔壁刷净，再次用压缩空气吹孔。应反复进行3～5次，直至孔内无灰尘碎屑，最后用棉布蘸丙酮拭净孔壁，将孔口临时封闭。若有废孔，清洁后用M25水泥砂浆填实。

(5)钢材除锈。锚筋的铁锈用角磨机、钢丝刷清除，再用除锈剂彻底清除铁锈。锚筋的铁锈、油污应清除干净(新钢筋、螺栓的青色氧化外皮也应除去)，并打磨出金属光泽，再用棉纱擦拭干净。

(6)植筋。垂直孔可将胶液细流缓慢注入孔中，水平孔须先将胶注入灌浆注浆器中(用塑料薄膜制作)，然后注入孔中。孔外溢出粘合剂为最佳状态，灌胶应一次完成。

将处理好的钢筋缓慢插入孔中，让孔与钢筋全面粘合，然后用堵孔胶堵口。放入钢筋时要防止气泡产生。

(7)固化、保护养护。在常温下自然养护，养护期间不应扰动。若固化温度在25℃左右，一般24h可受力使用；环境温度在5℃左右时，4天即可承受荷载。为了缩短固化时间，在环境温度较低时应采用在作业面两端挂保温被保温，安装5个3 000kW电取暖器升温养护。

(8)检验。植筋后3～4天随机抽检。检验采用锚杆拉拔仪。按照设计要求，对于植筋非破损检验的荷载检验值为230kN，加载至设计检验荷载值，锚杆未被拉出即为合格。

(9)植筋后的其它工序。 植筋完成并经检验符合设计要求后，再进行其它工序：锁固钢结构安装、钢筋绑扎、焊接、模板安装和混凝土浇筑工作。

4.2 质量保证措施

(1)所有材料均应有出厂合格证书和试验报告单等资料，其性能指标必须符合设计要求，并在有效期内使用。

(2)在施工前应对植筋胶的粘结强度、胶与钢和胶与混凝土的粘结强度进行试验，满足设计及规范要求后方可施工。

(3)灌浆廊道原结构钢筋较密，在钻孔过程中应采用金属探测器探明钢筋的位置，必须避开原结构钢筋钻孔，以免钻孔对原结构钢筋造成损伤。

(4)孔内部必须清理干净，有水和粉尘的孔不能进行植筋施工。

(5)严格按使用说明书使用植筋胶，计量要准确，按配比用磅秤称量(或做量筒标注)，配胶安排专人负责，搅拌要均匀；配制好的植筋胶必须在规定时间内用完。

(6)插入钢筋时要注意向一个方向旋转，且要边旋转边插入，以使胶体与钢筋充分粘结。

(7)由具备相应资质的试验室进行抗拉拔试验，合格后方可进行后续施工。

4.3 安全措施

(1)员工进入施工现场，必须佩带安全防护用品，着装安全、整洁，听从指挥。

(2)施工前进行技术交底，施工过程中严格检查执行情况。

(3)在使用植筋胶时施工人员必须穿工作服，戴手套，戴护目镜，尽量避免与皮肤、头发直接接触。

(4)若结构胶不慎溅入眼中，应立即用清水冲洗并到医院进行救治。

(5)施工操作应严格按照安全操作规程和安全技术条例规定进行；高空钻孔时，应搭设脚手架，并设操作平台，做好安全防护工作。

5 实施效果

此次加固处理共植筋4 900根。按照GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》有关的规定及设计要求进行抗拉拔力试样检测，检测结果均满足设计要求(大于230kN)，质量合格。

采用植筋锚固技术，工效较高、操作方便、节约资金，满足灌浆廊道钢结构锁固要求，保证了灌浆廊道加固施工的顺利实施，更重要的是对原灌浆廊道结构损伤较小。锚固性能、质量能够得到保证。

6 结束语

植筋技术作为一种新技术主要应用于混凝土加固工程，尤其在“5.12”地震后被广泛用于震中受损的钢筋混凝土工程加固。植筋技术在狮子坪大坝基础灌浆廊道加固工程中应用表明，植筋的锚固性能、质量均达到了设计要求，应用效果良好。