植筋技術(shù)在灌漿廊道加固工程中的應(yīng)用

彭開勝，肖海濤

(中國水利水電第七工程局，四川 郫縣 611730)

1 前 言

植筋是指在已澆筑的混凝土構(gòu)造物上通過鉆孔插入鋼筋并利用結(jié)構(gòu)膠將其錨固在老混凝土中的一種施工技術(shù)。種植的鋼筋強(qiáng)度一般要求能達(dá)到普通鋼筋的強(qiáng)度80%以上，代替普通鋼筋混凝土發(fā)揮效能。這種施工工藝常常應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固和增建構(gòu)造物，它對施工空間要求較小，對原結(jié)構(gòu)物的傷害程度能有效控制在一定的范圍之內(nèi)。

2 灌漿廊道工程概況

獅子坪水電站基礎(chǔ)灌漿廊道布置于壩軸線上，全長85.34m，樁號為0+100.06～0+185.40m。灌漿廊道為城門洞形，成型后凈空斷面尺寸為3.5m(寬)×4.0m(高)，底板設(shè)計高程為2 410.5m，頂部高程為2 414.5m，與左、右兩岸2 410.5m灌漿平洞相連接，連接處設(shè)置永久縫，縫內(nèi)充填2cm厚瀝青木板。灌漿廊道邊墻及頂拱澆筑混凝土厚度均為1m，底板與基礎(chǔ)防滲墻澆筑成整體。

2008年“5.12”汶川地震后，對獅子坪電站大壩灌漿廊道進(jìn)行了震損檢查，檢查發(fā)現(xiàn)河床廊道底板出現(xiàn)裂縫，兩岸沉降縫產(chǎn)生變形并有局部滲水，隨后對河床廊道底板裂縫進(jìn)行了詳細(xì)的檢測。檢測結(jié)果表明，裂縫位于距上游邊墻10多厘米到1m的部位，從左岸至右岸沿壩軸線方向連續(xù)分布，總體長度超過80m。河床右側(cè)裂縫寬約3～6mm，河床左側(cè)裂縫寬約2～4mm，中間裂縫寬約6-11mm，局部有滲水，裂縫為陡傾角(約80°以上)，傾向上游，最大深度超過2m。裂縫分布示意見圖1。

圖1 廊道底板裂縫分布示意

3 灌漿廊道裂縫加固設(shè)計方案

設(shè)計根據(jù)實(shí)際情況制定出灌漿廊道裂縫加固的處理方案為：對廊道底板裂縫進(jìn)行鉆孔沖洗和化學(xué)灌漿處理，底板及兩側(cè)邊墻采用槽鋼、工字鋼鎖固，在廊道底板、邊頂拱上植筋和加固鋼結(jié)構(gòu)相連，在廊道內(nèi)側(cè)襯砌鋼筋混凝土，進(jìn)行新老混凝土接縫灌漿，通過廊道對壩底進(jìn)行固結(jié)灌漿，同時加強(qiáng)施工和蓄水期間的變形觀測。

植筋采用鋼筋直徑φ32，鉆孔直徑D不小于40mm；鉆孔直徑為φ36，鉆孔直徑D不小于44mm。鉆孔需避開原廊道內(nèi)部鋼筋。植筋用膠粘劑為A級膠。化學(xué)植筋置入錨孔后，在固化完成之前，應(yīng)進(jìn)行固化養(yǎng)生，固化期間禁止振動。植筋受拉承載力N設(shè)計值為200kN。

4 施工技術(shù)措施

4.1 施工方案

植筋施工順序：側(cè)墻、底板部位植筋(分段、隔段進(jìn)行)→頂拱部位植筋(工字鋼拱架安裝完后)→跨縫斜筋(化灌、環(huán)氧止?jié){條施工完后進(jìn)行)。

植筋施工流程為：金屬探測儀探測混凝土內(nèi)鋼筋→錨筋孔定位 →鉆孔 → 清孔 → 鋼材除銹 → 錨固膠配制 → 植筋 → 固化、保護(hù) → 檢驗(yàn)。

(1)探測混凝土內(nèi)鋼筋。用金屬探測儀探測灌漿廊道混凝土內(nèi)鋼筋，并用紅油漆在表面標(biāo)出來。

(2)定位。按設(shè)計要求標(biāo)示鉆孔位置、型號，若孔位在結(jié)構(gòu)鋼筋位置，鉆孔位置應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。

(3)鉆孔。選用YT-28氣腿鉆造孔，鉆頭選用φ40mm、φ50mm。施工用風(fēng)由布置在右岸2 428m高程施工支洞里的一臺20m3移動式油動空壓機(jī)供風(fēng)。造孔之前必須嚴(yán)格按照設(shè)計通知單中孔位放樣，造孔時嚴(yán)格按照孔徑、孔位、孔向、孔深施工。

(4)清孔。鉆孔完畢，檢查孔深、孔徑，合格后將孔內(nèi)粉塵用壓縮空氣吹出，然后用毛刷、棉布將孔壁刷凈，再次用壓縮空氣吹孔。應(yīng)反復(fù)進(jìn)行3～5次，直至孔內(nèi)無灰塵碎屑，最后用棉布蘸丙酮拭凈孔壁，將孔口臨時封閉。若有廢孔，清潔后用M25水泥砂漿填實(shí)。

(5)鋼材除銹。錨筋的鐵銹用角磨機(jī)、鋼絲刷清除，再用除銹劑徹底清除鐵銹。錨筋的鐵銹、油污應(yīng)清除干凈(新鋼筋、螺栓的青色氧化外皮也應(yīng)除去)，并打磨出金屬光澤，再用棉紗擦拭干凈。

(6)植筋。垂直孔可將膠液細(xì)流緩慢注入孔中，水平孔須先將膠注入灌漿注漿器中(用塑料薄膜制作)，然后注入孔中。孔外溢出粘合劑為最佳狀態(tài)，灌膠應(yīng)一次完成。

將處理好的鋼筋緩慢插入孔中，讓孔與鋼筋全面粘合，然后用堵孔膠堵口。放入鋼筋時要防止氣泡產(chǎn)生。

(7)固化、保護(hù)養(yǎng)護(hù)。在常溫下自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間不應(yīng)擾動。若固化溫度在25℃左右，一般24h可受力使用；環(huán)境溫度在5℃左右時，4天即可承受荷載。為了縮短固化時間，在環(huán)境溫度較低時應(yīng)采用在作業(yè)面兩端掛保溫被保溫，安裝5個3 000kW電取暖器升溫養(yǎng)護(hù)。

(8)檢驗(yàn)。植筋后3～4天隨機(jī)抽檢。檢驗(yàn)采用錨桿拉拔儀。按照設(shè)計要求，對于植筋非破損檢驗(yàn)的荷載檢驗(yàn)值為230kN，加載至設(shè)計檢驗(yàn)荷載值，錨桿未被拉出即為合格。

(9)植筋后的其它工序。 植筋完成并經(jīng)檢驗(yàn)符合設(shè)計要求后，再進(jìn)行其它工序：鎖固鋼結(jié)構(gòu)安裝、鋼筋綁扎、焊接、模板安裝和混凝土澆筑工作。

4.2 質(zhì)量保證措施

(1)所有材料均應(yīng)有出廠合格證書和試驗(yàn)報告單等資料，其性能指標(biāo)必須符合設(shè)計要求，并在有效期內(nèi)使用。

(2)在施工前應(yīng)對植筋膠的粘結(jié)強(qiáng)度、膠與鋼和膠與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，滿足設(shè)計及規(guī)范要求后方可施工。

(3)灌漿廊道原結(jié)構(gòu)鋼筋較密，在鉆孔過程中應(yīng)采用金屬探測器探明鋼筋的位置，必須避開原結(jié)構(gòu)鋼筋鉆孔，以免鉆孔對原結(jié)構(gòu)鋼筋造成損傷。

(4)孔內(nèi)部必須清理干凈，有水和粉塵的孔不能進(jìn)行植筋施工。

(5)嚴(yán)格按使用說明書使用植筋膠，計量要準(zhǔn)確，按配比用磅秤稱量(或做量筒標(biāo)注)，配膠安排專人負(fù)責(zé)，攪拌要均勻；配制好的植筋膠必須在規(guī)定時間內(nèi)用完。

(6)插入鋼筋時要注意向一個方向旋轉(zhuǎn)，且要邊旋轉(zhuǎn)邊插入，以使膠體與鋼筋充分粘結(jié)。

(7)由具備相應(yīng)資質(zhì)的試驗(yàn)室進(jìn)行抗拉拔試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

4.3 安全措施

(1)員工進(jìn)入施工現(xiàn)場，必須佩帶安全防護(hù)用品，著裝安全、整潔，聽從指揮。

(2)施工前進(jìn)行技術(shù)交底，施工過程中嚴(yán)格檢查執(zhí)行情況。

(3)在使用植筋膠時施工人員必須穿工作服，戴手套，戴護(hù)目鏡，盡量避免與皮膚、頭發(fā)直接接觸。

(4)若結(jié)構(gòu)膠不慎濺入眼中，應(yīng)立即用清水沖洗并到醫(yī)院進(jìn)行救治。

(5)施工操作應(yīng)嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程和安全技術(shù)條例規(guī)定進(jìn)行；高空鉆孔時，應(yīng)搭設(shè)腳手架，并設(shè)操作平臺，做好安全防護(hù)工作。

5 實(shí)施效果

此次加固處理共植筋4 900根。按照GB50367-2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》有關(guān)的規(guī)定及設(shè)計要求進(jìn)行抗拉拔力試樣檢測，檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求(大于230kN)，質(zhì)量合格。

采用植筋錨固技術(shù)，工效較高、操作方便、節(jié)約資金，滿足灌漿廊道鋼結(jié)構(gòu)鎖固要求，保證了灌漿廊道加固施工的順利實(shí)施，更重要的是對原灌漿廊道結(jié)構(gòu)損傷較小。錨固性能、質(zhì)量能夠得到保證。

6 結(jié)束語

植筋技術(shù)作為一種新技術(shù)主要應(yīng)用于混凝土加固工程，尤其在“5.12”地震后被廣泛用于震中受損的鋼筋混凝土工程加固。植筋技術(shù)在獅子坪大壩基礎(chǔ)灌漿廊道加固工程中應(yīng)用表明，植筋的錨固性能、質(zhì)量均達(dá)到了設(shè)計要求，應(yīng)用效果良好。