空心板梁橋面應用植筋技術的加固與施工

吳志群（莆田市公路局直屬分局，莆田351100）

空心板梁橋面應用植筋技術的加固與施工

吳志群
（莆田市公路局直屬分局，莆田351100）

植筋技術具有對原橋梁結構損害小、工藝簡單和結構整體性好等優勢，文章以華堤橋為工程背景，介紹了植筋技術在空心板梁橋面加固中的原理及施工過程，提出加固施工過程中的相應控制措施，保障了植筋施工質量，為植筋技術的推廣應用打下良好基礎。

空心板梁橋面植筋加固與施工

1 工程背景

華堤橋為一座裝配式空心板梁橋，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黃石鎮境內，是涵江通往黃石的交通要道。該橋于1997年建成通車，經過多年的運營，橋面鋪裝空心板梁之間鉸縫處出現縱向貫通裂縫、混凝土局部破碎脫落、聯結鋼筋被剪斷，墩頂橋面連續處出現砼破碎脫落、露筋，伸縮縫破損等病害。經過專項分析、設計，決定采用橋面植筋補強加固法進行加固。機理是在梁頂（橋面）上加鋪一層鋼筋混凝土層，通過植入的鋼筋將新鋪裝層與原有梁體形成整體，達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。

加固方案設計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，鋼筋設置在空心板兩側腹板處以避開空心板梁較為薄弱的頂板，以鉸縫中心線為中線對稱設置，縱向間距20cm，橫向間距10cm（參見表1、圖1）。在與原結構鋼筋沖突處的鋼筋的設置可根據實際情況作適當調整，原則上以避免損傷空心板梁結構為前提。

圖1 橋面加固方案鋼筋布置圖

表1 每跨錨固鋼筋數量表

2 植筋技術原理和特點

植筋技術根據結構的受力情況和特點，在設計部位上確定好鋼筋的規格、設置和數量，再按照設計的孔徑鉆到所規定的深度，進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構膠的作用下可靠的粘結在一起，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，加強了結構的整體受力和保證了結構傳遞受力。植筋技術的加固效果和預埋鋼筋的效果差不多，但可有效的避免了預埋鋼筋存在的一些問題和不足，如浪費時間、人力、資金和施工預埋時現位置偏差等問題。

植筋技術具有鮮明的特點。首先，施工工藝簡單，操作容易，固化快，可以快速的承載，有效的節省了時間和人力，保證了橋梁維修加固的工程質量和效果；其次，植筋拘束具備高粘結強度，可以在小孔徑和淺埋深下，達到了很高的負載力；再次，耐高溫，這樣可以在施工中進行近距離的焊接工作；最后，植筋技術中的基材沒有應力，可以進行小間距和小邊距的施工。因此植筋技術在橋梁加固中得到了廣泛的應用。

3 植筋工程施工

3.1 施工前的準備

按照相關規范、標準的要求編制專項施工方案并上報相關單位，取得批復后按照批復意見完善修改并在施工前對現場技術人員、作業人員作技術作詳細技術交底工作，確保現場技術人員、作業人員全面理解圖紙設計、施工工藝及參數、方案實施細節等。

按照專項施工方案、施工組織設計組織機具及材料進場，進場后機具及材料經檢驗滿足相關要求后方可投入工程使用。本工程使用的主要機具為鋼筋保護層檢測儀、電錘（沖擊鉆）、空壓機、角磨機及鋼絲刷、普通毛刷等；本工程使用的主要材料為鋼筋和植筋膠。鋼筋的力學性能要符合標準規定的要求，直徑、長度應滿足設計要求。鋼筋下料后對錨固段進行除銹，直至表面基本光亮無任何附著物，除銹后用丙酮清洗干凈。植筋膠進場時要查驗合格證、檢驗報告，進場后復驗抗拉強度、彈性模量、抗壓強度是否合格，復驗報告應由具備相應檢測資質的檢測機構出具；同時注意產品合格證上的保質期，確保在保質期內使用。

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→固化養護→試驗檢測→澆筑橋面鋪裝層。

3.2.1 放樣定位

依照圖紙設計要求，對所需植筋的部位進行放線定位并對所需植筋點作出明顯標記。標記后采用鋼筋保護層檢測儀對標記點進行掃描，如有鋼筋，則需適當調整鉆孔位置，盡量不損傷原橋鋼筋，避免打孔時打斷結構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件原有鋼筋的前提下孔位盡量滿足設計要求。

3.2.2 鉆孔

按照孔深、孔徑選擇合適的電錘（沖擊鉆）及相應規格的鉆桿在標記處打孔，一般情況下鉆桿標稱直徑（成孔孔徑）應至少比錨筋大4mm，鉆桿長度比設計鉆孔深度大100mm。本工程選擇BOSCH（博世）電錘，型號GBH2-23E。鉆桿標稱直徑16mm，長度200mm。打孔時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作用。待丙酮揮發后，及時采用棉紗等材料堵塞孔道口防止孔道受到污染，及時進行下一步工序以防降雨等影響孔道清潔、干燥。

3.2.4 注膠

根據植筋膠的施用形態（管裝式、機械注入式、現場配置）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。最常見的為雙組份螺旋注膠器，雙組份經過注膠嘴螺旋混合均勻后經注膠嘴排出，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，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。鋼筋植入時應緩慢插入并適當轉動鋼筋以排除植筋膠和鋼筋間的空氣，保證鋼筋、孔壁均勻結合膠體。植入鋼筋時要注意鋼筋向一個方向旋轉，且邊旋轉邊插入；到位后及時清除孔道口溢出的植筋膠。鋼筋植入時最好掛線確定鋼筋位置，避免植入后調整；如需調整，應在植入后立即調整，如因調整導致孔內植筋膠不飽滿需拔出鋼筋補注膠后重新植入。

3.2.6 固化養護

對已埋植好的鋼筋務必做好防護工作，以防止植筋在錨固膠固化的時間內被碰撞和震動，直至錨固膠固化完全。養護時間不應小于錨固膠的固化時間，一般日平均氣溫在20℃以上時，固化時間為12h；日平均氣溫在20℃以下時固化時間為24h（也可制若干組同條件試件進行拉拔試驗確定固化時間）。養護工序的關鍵是保證在膠液固化時間內，不得擾動植入的錨固筋，同時對通行可能擾動植筋膠固化的要進行封閉交通。

3.2.7 試驗檢測

在植筋膠固化結束后應進行抗拔承載力試驗，檢測值按照設計提供的承載力進行試驗檢測；如設計未提供，應遵照相關規程的規定。對一般結構及非結構構件，可采用非破壞性試驗；對于重要結構構件應采用破壞性試驗。本工程采用非破壞性試驗。

現場試驗可采用設計指定或隨機抽樣的辦法取樣，同規格、型號、部位基本相同的植筋可組成一個檢驗批，抽取數量可按照總量的1‰且不少于3根。工程按照每跨抽檢5根的頻率進行試驗，兩跨共10根的的測試值均大于設計要求值，滿足規程要求，具體數據見表2。

表2 植筋抗拔檢測數據表

3.2.8 澆筑橋面鋪裝層

橋面鋪裝采用12cm鋼筋混凝土現澆。該橋原來橋面鋪裝為厚10cm C30混凝土，鋼筋直徑為8mm，間隔20cm。為加強橋梁的橫向聯結，提高橋梁的整體承載力，新橋面鋪裝鋼筋網采用直徑12mm的Ⅱ級鋼筋，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，鋼筋網須與錨筋焊接成一體，混凝土采用C40混凝土。

4 結語

植筋技術具有施工速度快、加固效果可靠、造價相對較低（與拆除重建對比）等優點，華堤橋完成加固工作后已通車3年，期間未發現病害，證明采用植筋技術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、施工技術和施工管理水平的不斷提高，植筋技術必將被大量應用于舊危橋的加固維修工作。

[1]JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設計規范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[2]GB60367-2013，混凝土結構加固設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.