空心板梁桥面应用植筋技术的加固与施工

2017-07-05吴志群莆田市公路局直属分局莆田351100

福建交通科技 2017年3期

关键词：板梁植筋孔道

吴志群（莆田市公路局直属分局，莆田351100）

空心板梁桥面应用植筋技术的加固与施工

吴志群
（莆田市公路局直属分局，莆田351100）

植筋技术具有对原桥梁结构损害小、工艺简单和结构整体性好等优势，文章以华堤桥为工程背景，介绍了植筋技术在空心板梁桥面加固中的原理及施工过程，提出加固施工过程中的相应控制措施，保障了植筋施工质量，为植筋技术的推广应用打下良好基础。

空心板梁桥面植筋加固与施工

1 工程背景

华堤桥为一座装配式空心板梁桥，桥跨组合为2～16m，桥梁宽度9m，位于省道漳东线莆田市秀屿区黄石镇境内，是涵江通往黄石的交通要道。该桥于1997年建成通车，经过多年的运营，桥面铺装空心板梁之间铰缝处出现纵向贯通裂缝、混凝土局部破碎脱落、联结钢筋被剪断，墩顶桥面连续处出现砼破碎脱落、露筋，伸缩缝破损等病害。经过专项分析、设计，决定采用桥面植筋补强加固法进行加固。机理是在梁顶（桥面）上加铺一层钢筋混凝土层，通过植入的钢筋将新铺装层与原有梁体形成整体，达到增大主梁有效高度和挤压截面的目的，从而提高桥梁承载能力。

加固方案设计为锚固钢筋采用直径12mm的螺纹钢筋，钢筋利用专用植筋胶锚入空心板梁6cm，钢筋设置在空心板两侧腹板处以避开空心板梁较为薄弱的顶板，以铰缝中心线为中线对称设置，纵向间距20cm，横向间距10cm（参见表1、图1）。在与原结构钢筋冲突处的钢筋的设置可根据实际情况作适当调整，原则上以避免损伤空心板梁结构为前提。

图1 桥面加固方案钢筋布置图

表1 每跨锚固钢筋数量表

2 植筋技术原理和特点

植筋技术根据结构的受力情况和特点，在设计部位上确定好钢筋的规格、设置和数量，再按照设计的孔径钻到所规定的深度，进行清孔后注入植筋粘接剂，将钢筋插入，使得混凝土和钢筋在结构胶的作用下可靠的粘结在一起，之后再浇筑新的混凝土，保证旧钢筋和新钢筋的混凝土连接良了，满足两者共同作用，加强了结构的整体受力和保证了结构传递受力。植筋技术的加固效果和预埋钢筋的效果差不多，但可有效的避免了预埋钢筋存在的一些问题和不足，如浪费时间、人力、资金和施工预埋时现位置偏差等问题。

植筋技术具有鲜明的特点。首先，施工工艺简单，操作容易，固化快，可以快速的承载，有效的节省了时间和人力，保证了桥梁维修加固的工程质量和效果；其次，植筋拘束具备高粘结强度，可以在小孔径和浅埋深下，达到了很高的负载力；再次，耐高温，这样可以在施工中进行近距离的焊接工作；最后，植筋技术中的基材没有应力，可以进行小间距和小边距的施工。因此植筋技术在桥梁加固中得到了广泛的应用。

3 植筋工程施工

3.1 施工前的准备

按照相关规范、标准的要求编制专项施工方案并上报相关单位，取得批复后按照批复意见完善修改并在施工前对现场技术人员、作业人员作技术作详细技术交底工作，确保现场技术人员、作业人员全面理解图纸设计、施工工艺及参数、方案实施细节等。

按照专项施工方案、施工组织设计组织机具及材料进场，进场后机具及材料经检验满足相关要求后方可投入工程使用。本工程使用的主要机具为钢筋保护层检测仪、电锤（冲击钻）、空压机、角磨机及钢丝刷、普通毛刷等；本工程使用的主要材料为钢筋和植筋胶。钢筋的力学性能要符合标准规定的要求，直径、长度应满足设计要求。钢筋下料后对锚固段进行除锈，直至表面基本光亮无任何附着物，除锈后用丙酮清洗干净。植筋胶进场时要查验合格证、检验报告，进场后复验抗拉强度、弹性模量、抗压强度是否合格，复验报告应由具备相应检测资质的检测机构出具；同时注意产品合格证上的保质期，确保在保质期内使用。

3.2 植筋施工

施工的工艺流程：放样定位→钻孔→清孔→注胶→植筋→固化养护→试验检测→浇筑桥面铺装层。

3.2.1 放样定位

依照图纸设计要求，对所需植筋的部位进行放线定位并对所需植筋点作出明显标记。标记后采用钢筋保护层检测仪对标记点进行扫描，如有钢筋，则需适当调整钻孔位置，尽量不损伤原桥钢筋，避免打孔时打断结构原有钢筋或因钢筋影响打孔深度减弱植筋效果。放线定位工序原则是不损伤构件原有钢筋的前提下孔位尽量满足设计要求。

3.2.2 钻孔

按照孔深、孔径选择合适的电锤（冲击钻）及相应规格的钻杆在标记处打孔，一般情况下钻杆标称直径（成孔孔径）应至少比锚筋大4mm，钻杆长度比设计钻孔深度大100mm。本工程选择BOSCH（博世）电锤，型号GBH2-23E。钻杆标称直径16mm，长度200mm。打孔时要求钻杆垂直混凝土面打入（如图2所示），尽量采用干法施打。

图2 电锤垂直混凝土面打孔

3.2.3 清孔

孔道的孔径、孔深检测合格后清除孔道中粉尘，避免粉尘隔离影响粘接面；如采用湿法打孔，除清理粉尘外，还需要清除孔道中水分。目前一般先采用压缩空气作初步清理，再用热空气清除孔道中水分，最后用丙酮清洗孔道周壁，以保证混凝土基材与植筋胶的良好粘结作用。待丙酮挥发后，及时采用棉纱等材料堵塞孔道口防止孔道受到污染，及时进行下一步工序以防降雨等影响孔道清洁、干燥。

3.2.4 注胶

根据植筋胶的施用形态（管装式、机械注入式、现场配置）和孔道方向（水平、垂直向上、垂直向下）的不同，采用不同的注胶方法。最常见的为双组份螺旋注胶器，双组份经过注胶嘴螺旋混合均匀后经注胶嘴排出，也适用于配置好的植筋胶。工程采用喜利得RE500植筋胶，孔道直径16mm，钢筋直径12mm，孔道深度60mm，考虑1.1的富裕系数，单孔理论注胶量为88ml，约占孔道高度的44%，确保植筋后孔道内胶体饱满。

3.2.5 植筋

注入植筋胶后立即植入事先处理好的钢筋。钢筋植入时应缓慢插入并适当转动钢筋以排除植筋胶和钢筋间的空气，保证钢筋、孔壁均匀结合胶体。植入钢筋时要注意钢筋向一个方向旋转，且边旋转边插入；到位后及时清除孔道口溢出的植筋胶。钢筋植入时最好挂线确定钢筋位置，避免植入后调整；如需调整，应在植入后立即调整，如因调整导致孔内植筋胶不饱满需拔出钢筋补注胶后重新植入。

3.2.6 固化养护

对已埋植好的钢筋务必做好防护工作，以防止植筋在锚固胶固化的时间内被碰撞和震动，直至锚固胶固化完全。养护时间不应小于锚固胶的固化时间，一般日平均气温在20℃以上时，固化时间为12h；日平均气温在20℃以下时固化时间为24h（也可制若干组同条件试件进行拉拔试验确定固化时间）。养护工序的关键是保证在胶液固化时间内，不得扰动植入的锚固筋，同时对通行可能扰动植筋胶固化的要进行封闭交通。

3.2.7 试验检测

在植筋胶固化结束后应进行抗拔承载力试验，检测值按照设计提供的承载力进行试验检测；如设计未提供，应遵照相关规程的规定。对一般结构及非结构构件，可采用非破坏性试验；对于重要结构构件应采用破坏性试验。本工程采用非破坏性试验。

现场试验可采用设计指定或随机抽样的办法取样，同规格、型号、部位基本相同的植筋可组成一个检验批，抽取数量可按照总量的1‰且不少于3根。工程按照每跨抽检5根的频率进行试验，两跨共10根的的测试值均大于设计要求值，满足规程要求，具体数据见表2。

表2 植筋抗拔检测数据表

3.2.8 浇筑桥面铺装层

桥面铺装采用12cm钢筋混凝土现浇。该桥原来桥面铺装为厚10cm C30混凝土，钢筋直径为8mm，间隔20cm。为加强桥梁的横向联结，提高桥梁的整体承载力，新桥面铺装钢筋网采用直径12mm的Ⅱ级钢筋，纵、横向间距均为10cm，为保证空心板梁与桥面铺装成一整体受力，钢筋网须与锚筋焊接成一体，混凝土采用C40混凝土。