植筋技術(shù)在高速橋梁加寬施工中的應(yīng)用研究

劉洪俊

摘要：近年來，我國在積極進行現(xiàn)代化建設(shè)的過程中，各地區(qū)的高速橋梁工程隨之增加，一定程度上緩解了各地區(qū)交通擁堵問題，提升了各地區(qū)的物流水平，為促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。在高速橋梁加寬施工中，植筋技術(shù)呈現(xiàn)出了較高的應(yīng)用價值，其不僅可以保證工程質(zhì)量，還能夠最大限度的縮短工期。鑒于此，本文首先從案例分析入手，對植筋技術(shù)進行了簡要概述，并探討了植筋技術(shù)在高速橋梁加寬施工中的實際應(yīng)用，以供參考。

Absrtact： In recent years， during the process of active modernization in China， the high-speed bridge projects in various regions have increased， which has alleviated the traffic congestion problem in various regions to a certain extent， raised the level of logistics in various regions， and laid a good foundation for promoting the development of the local economy. In the widening construction of high-speed bridges， the anchorage reinforcement has shown a high application value. It not only ensures the quality of the project， but also minimizes the construction period. In view of this， this article starts with the case analysis， gives a brief overview of the anchorage reinforcement technology， and discusses the practical application of the anchorage reinforcement technology in the widening construction of high-speed bridges for reference.

關(guān)鍵詞：植筋技術(shù)；高速橋梁；加寬施工；應(yīng)用

Key words： anchorage reinforcement；high-speed bridge；widening construction；application

中圖分類號：U445 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）17-0251-03

0 引言

在高速橋梁加寬施工中應(yīng)用植筋技術(shù)，要求施工人員嚴(yán)格遵守預(yù)定深度和孔徑規(guī)定展開施工，在鉆孔施工基礎(chǔ)上對其進行有效清理，并將植筋膠注入到孔位中，在此基礎(chǔ)上施工人員應(yīng)在孔位中插入鋼筋，有效固定鋼筋與混凝土。植筋技術(shù)同鋼筋預(yù)埋技術(shù)具有異曲同工之處，在橋梁加寬施工中，能夠從整體上提升工程結(jié)構(gòu)的牢固性和穩(wěn)定性。施工人員在對這一技術(shù)進行有效應(yīng)用的背景下，有助于提升工程質(zhì)量，并縮短工期，因此有助于高速橋梁工程創(chuàng)造最大化經(jīng)濟和社會效益。

1 案例分析

某高速公路擴建工程施工中，以“局部分離加寬、兩側(cè)拼接加寬”為主要施工原則，通過擴建采用雙向8車道取代原有的雙向4車道，擴建施工后車道擁有42.5m的整體路基寬度以及41.5m的橋梁寬度。將兩側(cè)加寬的方式應(yīng)用于橋梁拼接模式中，其需要有效連接上部構(gòu)造、跨徑以及結(jié)構(gòu)，但是不與下部構(gòu)造進行連接。將板式結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)用于上部構(gòu)造中，在拼接新老結(jié)構(gòu)時需要將原有橋外側(cè)邊板懸臂拆除，其寬度為25cm，在這一施工中鑿除工作量較大，會嚴(yán)重影響工程進度，因此，本工程在實際展開擴建施工的過程中，擬定將原橋外側(cè)邊板懸臂進行切割，在連接新老結(jié)構(gòu)時需要采用植筋技術(shù)。為了保證工程施工質(zhì)量，施工單位展開了以下研究工作。

2 植筋技術(shù)概述

2.1 植筋技術(shù)作用原理

植筋技術(shù)即嚴(yán)格按照深度和直徑規(guī)定在混凝土構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)上鉆孔，為了保證原混凝土與新的鋼筋之間實現(xiàn)牢固粘接，需要對專用植筋膠進行應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上將拉力作用于植筋上，會在化學(xué)粘接劑這一媒介影響下被傳遞給混凝土，由此可以構(gòu)建一個受力的整體。

植筋技術(shù)作用原理為：加固時抗剪力在新舊混凝土界面中包含植筋抗剪力、界面摩擦力和界面混凝土內(nèi)部結(jié)合力三個組成部分。在產(chǎn)生一定數(shù)值的外力作用后，會抵消界面混凝土內(nèi)部結(jié)合力，理論上分離的狀態(tài)會產(chǎn)生于原混凝土面和新增的混凝土之間，此時相對位移生成，在剪力和拉力基礎(chǔ)上彎矩作用產(chǎn)生于植筋當(dāng)中，界面強度和粗糙度決定著作用值的大小[1]。如果擁有相對粗糙的截面，那么包含內(nèi)部結(jié)合力和摩擦力在內(nèi)的內(nèi)連鎖作用會在混凝土層間生成，能夠?qū)ν獠考袅Ξa(chǎn)生一定抵消作用。

2.2 植筋技術(shù)特點

第一，擁有較強的混凝土、鋼筋黏結(jié)度。在高速橋梁加寬施工中，為了合理應(yīng)用植筋技術(shù)，通常所選擇的植筋膠都具有較高黏度，其可以促使混凝土與鋼筋實現(xiàn)充分連接。通常，采用淺埋、小孔徑施工方法的植筋技術(shù)，能夠從根本上促使橋梁的荷載力達到理想值，同時能夠構(gòu)建平衡性較強的橋梁整體結(jié)構(gòu)，在這一過程中就可以保證橋梁整體質(zhì)量，將因橋梁質(zhì)量問題引發(fā)交通事故的概率降到最低。

第二，無應(yīng)力。在高速橋梁加寬施工中應(yīng)用植筋技術(shù)，能夠確保基材毫無應(yīng)力，因此有助于實現(xiàn)精確的小間距施工，完善工程細(xì)節(jié)，保證橋梁施工質(zhì)量。

第三，耐高溫。傳統(tǒng)的近距離焊接施工方案由于高溫抗性問題無法滿足施工要求。植筋技術(shù)擁有較強的高溫耐性，能夠滿足近距離焊接操作需求，有助于保證工程施工質(zhì)量。

第四，工藝簡單。針對高速橋梁加寬施工來講，工程本身具有較強的復(fù)雜性，施工難度高且工程量大，而植筋技術(shù)擁有相對簡單的操作流程，對操作人員的專業(yè)操作能力要求并不高，不僅能夠高質(zhì)量完成施工，同時還可以縮短施工時間，快速承載現(xiàn)象可以在水泥土與鋼筋之間有效實現(xiàn)，施工效率較高[2]。

2.3 材料選擇

2.3.1 鋼筋

鋼筋質(zhì)量對植筋技術(shù)應(yīng)用效果具有直接影響，如果鋼筋質(zhì)量不符合要求，那么即使鋼筋與混凝土之間能夠形成有效連接，橋梁加寬施工質(zhì)量也得不到保證。鋼筋選擇中，應(yīng)對其抗力強度和質(zhì)量進行嚴(yán)格控制，確保穩(wěn)定的受力能夠在橋梁內(nèi)部生成。

2.3.2 植筋膠

現(xiàn)階段我國高速橋梁加寬施工中采用的植筋膠為EPCONC6型號，其是按照1：1的比例來調(diào)和樹脂與固化劑的，配有手動注射槍，在噴嘴處可以實現(xiàn)充分混合固化劑與樹脂的目的，確保植筋膠在應(yīng)用過程中能夠達到最佳性能。通常情況下，植筋膠應(yīng)用過程中應(yīng)呈現(xiàn)出以下特點：①擁有較短固化時間，能夠確保混凝土與鋼筋在短時間內(nèi)形成一個統(tǒng)一整體；②應(yīng)力不存在于基礎(chǔ)材料中，有助于小邊距和小間距精細(xì)化施工的實現(xiàn)；③材料擁有較強的抗腐蝕性、抗老化性和抗疲勞性；④安全性高，具備高閃點和抗電壓的能力；⑤擁有較強抗振動能力，因此使用范圍較廣。

3 植筋技術(shù)在高速橋梁加寬施工中的實際應(yīng)用

3.1 植筋施工步驟

第一，準(zhǔn)備工作。檢查混凝土表面穩(wěn)定性，確保植筋施工的順利進行，測量混凝土內(nèi)植筋位置，此時應(yīng)對鋼筋探測儀進行應(yīng)用，對這一位置進行標(biāo)記和核對，確保鉆孔施工中可以對鋼筋進行有效避讓。

第二，鉆孔。嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙對鉆孔植筋位置進行劃定，在有效放樣基礎(chǔ)上鉆孔施工應(yīng)使用電錘。①孔深與鋼筋埋深相等，確定植筋深度與植筋直徑時，應(yīng)采取以下計算公式：Ib，min≥10d≥100mm≥0.31Ib（Ib，min為直入深度最小值；d為植入鋼筋直徑；Ib為鋼筋屈服時植入深度）；②鉆孔施工中不可以產(chǎn)生較小的孔間距；③嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)定控制孔洞深度；④鉆孔施工中一旦遇到混凝土內(nèi)部鋼筋，違法滿足設(shè)計孔深與鉆進需求時，應(yīng)結(jié)合實際合理增設(shè)孔洞。通常選用22mm和Φ16作為孔徑和植筋參數(shù)值。以鋼筋直徑為依據(jù)，孔深應(yīng)為這一數(shù)值的10倍以上。

第三，孔洞清理。鉆孔施工后，應(yīng)采用水或壓縮空氣對孔內(nèi)的灰塵逐個清除，使用毛刷進行清理，指導(dǎo)孔壁中不再有灰塵為止[3]。

第四，鋼筋處理。檢查鋼筋質(zhì)量，確保其處于順直、無銹漬。必要時應(yīng)采用丙酮或乙醇進行清洗。

第五，注膠。應(yīng)一次性完成注膠操作。在膠槍中放入植筋膠，旋轉(zhuǎn)攪拌頭至膠頭處，扣動膠槍，最初三次打出的膠不可以應(yīng)用于具體施工中，直到流出的膠為均勻灰色以后才能夠?qū)ζ溥M行應(yīng)用。注膠時，應(yīng)插入攪拌頭至孔的底部，注入量控制在2/3。兩次膠槍扣動間隔為5～6s，需要在按下膠槍后面的舌頭后才可以進行下一個孔的注射，從而實現(xiàn)節(jié)約材料的目的。在應(yīng)用新膠時，應(yīng)將拉桿拉出后取出膠槍。

第六，插筋。鋼筋處理好以后應(yīng)插入到孔中，操作人員應(yīng)緩緩旋轉(zhuǎn)鋼筋最后將其插入孔底，確保鋼筋與膠能夠?qū)崿F(xiàn)有效粘結(jié)，同時可以避免膠外溢現(xiàn)象的產(chǎn)生。在這一過程中，植筋膠可以在孔洞和鋼筋表面均勻附著，不可以再次擾動插好的鋼筋，在植筋膠養(yǎng)生期結(jié)束后才可以展開鋼筋綁扎、焊接等操作。嚴(yán)禁橋上產(chǎn)生嚴(yán)重震動從而影響插筋及養(yǎng)護操作。

第七，養(yǎng)生。如果施工現(xiàn)場環(huán)境溫度不超過5攝氏度，所采用的膠應(yīng)為改性結(jié)構(gòu)膠，其具有耐低溫特點，通常應(yīng)保持24h的養(yǎng)生時間。完成養(yǎng)生后，應(yīng)采用抽樣調(diào)查的方式，每100根鋼筋中選取3根進行試?yán)僮鳎_保其不會被拉出以后，才能夠說明此項操作符合工程施工質(zhì)量要求。

3.2 植筋的質(zhì)量驗收

3.2.1 施工前試驗

此時以破壞性試驗為主。在植筋施工中，首先選擇后期會進行鑿除的混凝土展開操作，這部分混凝土應(yīng)處于橋梁工程的非重要位置和不參與受力的位置，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)植筋施工能夠滿足工程強度要求以后，應(yīng)展開抗拔試驗，此時確定的試驗控制參數(shù)應(yīng)為抗拔力，根據(jù)設(shè)計孔深等規(guī)定，對混凝土被拉裂、鋼筋屈服現(xiàn)象進行標(biāo)準(zhǔn)檢驗，確保試驗結(jié)果與抗拔力、植筋深度等相符以后才可以展開后續(xù)施工。如果經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)需要對植筋膠進行更換，那么必須重復(fù)上述施工前試驗方法進行重新檢測。

3.2.2 施工后驗收試驗

此時應(yīng)以現(xiàn)場抗拔試驗為主要方法。這一試驗屬于非破壞性抗拉拔試驗，每100根鋼筋中選取3根進行試?yán)僮鳎_保其不會被拉出以后，則證明植筋施工質(zhì)量合格。在拉拔試驗中，可以對鋼筋的受力筋根數(shù)、錨固長度、橫向配筋等因素進行有效分析，每4根鋼筋為一組，共5組進行拉拔試驗。由于變形鋼筋是試驗受力筋，且較大的粘結(jié)力存在于環(huán)氧樹脂膠中，假設(shè)d為鋼筋直徑，那么取15d為鋼筋相對錨固長度，植筋軸向拉力會在衡量+千斤頂?shù)幕A(chǔ)上產(chǎn)生，拉拔試驗應(yīng)嚴(yán)格遵守GB228-87《金屬拉伸試驗方法》這一規(guī)定，所產(chǎn)生的試驗結(jié)果可以作為荷重-滑動變形關(guān)系曲線繪制的依據(jù)，為握裹強度的計算奠定良好基礎(chǔ)。

在計算特征抗拉荷載時，假設(shè)Fy為鋼筋特征抗拉荷載極限，則有Fy=0.25×π×d2×fyk/（Ys×Yq），其中fyk和d的取值范圍分別為：fyk≤550N/mm2；8mm≤d≤25mm。

3.2.3 植筋分項工程的質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)

在拼接構(gòu)造物與橋梁的過程中，離不開對鋼筋的有效應(yīng)用，因此在實際施工中對鋼筋的質(zhì)量和具體施工工藝具有較高的要求。所以在采用植筋技術(shù)施工以后，質(zhì)量檢驗和驗收工作應(yīng)以一個分項工程的方式來展開。在這一分項工程中，質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)如下：

第一，基本要求。確保采用性能和質(zhì)量都符合標(biāo)準(zhǔn)的植筋膠，質(zhì)量檢驗評定過程中，應(yīng)對植筋膠的廠家質(zhì)量檢測報告進行檢查；從國家橋梁加寬施工有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)來進行鋼筋技術(shù)性能以及品種規(guī)格的檢驗，在將鋼筋應(yīng)用于植筋施工以前，必須確保其處于干燥、順直、無銹蝕狀態(tài)。

第二，外觀鑒定。嚴(yán)禁裂縫、混凝土破碎現(xiàn)象產(chǎn)生于植筋后部位，確保產(chǎn)生飽滿填充的植筋孔，嚴(yán)禁縫隙和空洞現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁工程質(zhì)量與其內(nèi)部鋼筋承載能力具有直接聯(lián)系，因此在橋梁加寬施工中，必須構(gòu)建穩(wěn)定的橋梁整體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)禁橋梁整體結(jié)構(gòu)受到來自添加部分的應(yīng)力過大。而在高速橋梁加寬施工中合理應(yīng)用植筋技術(shù)能夠從根本上保證橋體加寬部位的穩(wěn)定性。值得注意的是，在實際施工中，施工單位應(yīng)在嚴(yán)格遵守植筋技術(shù)施工流程的基礎(chǔ)上，高度重視后期的質(zhì)量驗收工作，跟蹤驗證高速橋梁通車運營效果，從根本上保證高速橋梁加寬施工中植筋技術(shù)的功能得以充分發(fā)揮。

參考文獻：

[1]朱敏.鋼筋混凝土植筋技術(shù)在施工中的應(yīng)用[J].價值工程， 2015（36）.

[2]郎海峰.高速公路改擴建橋梁工程中植筋技術(shù)的應(yīng)用[J].交通世界，2016（Z1）.

[3]李巍.植筋技術(shù)在橋梁拓寬中的應(yīng)用[J].交通世界，2016（12）.