淺談植筋技術在橋梁拼接施工中的應用

巫向忠

滬寧高速公路擴建工程采用“兩側拼接加寬為主,局部分離加寬為輔”的設計方案,將主線雙向四車道擴建加寬為雙向八車道。橋梁拼接設計時采用同結構、同類型、同跨徑、上聯下不聯的方法予以拼接加寬。為保證新老橋梁有效地剛性連接起來,使新老混凝土共同受力,不產生縱向裂縫,在滬寧高速公路擴建工程橋梁拼接時采用了植筋技術。

1 概述

擴建工程中橋梁加寬拼接時,由于原橋梁結構沒有預留鋼筋,因而采用植筋技術進行處理,植筋技術就是在以老橋混凝土為基材的梁體上進行一定深度和直徑的鉆孔,并運用高強度的化學粘結劑(俗稱結構膠),利用其自身粘結的錨固力,使鋼筋與老橋混凝土有效地錨固在一起,起到預埋件的作用。由于其通過化學粘合固定,不但對基材不會產生膨脹破壞,而且對結構物還有一定的補強作用,且施工簡便迅速、安全、環保。因此,植筋技術在滬寧高速公路擴建工程橋梁(包括小型構造物)拼接加寬施工中廣泛應用。

2 植筋技術的特點

植筋是指利用電錘鉆孔,在設計部位,按設計孔徑鉆至規定深度后進行清孔,再注入植筋膠,插入鋼筋,使鋼筋與混凝土通過植筋膠粘結在一起,以滿足結構傳遞受力要求,植筋技術具有以下特點:1)對以原橋梁梁體作為固定的基材不產生膨脹力,適宜邊距、間距小的部位。2)施工快捷簡便,容易掌握,硬化時間短,可以縮短施工工期。3)承載力(剪力、拉力)高。

3 材料要求

3.1 植筋膠

1)無毒副作用,不易流淌,固化時間短,能快速承載。2)材料固化無收縮、抗疲勞、耐老化,使用壽命在50年以上。3)耐高溫,能夠承受新老結構物拼接時焊接鋼筋所產生的高溫,植筋膠液不因高溫而失效。4)適用于潮濕環境施工。5)抗凍性能強。在植筋施工前必須查驗植筋膠生產廠家的檢測報告,以確定其產品質量符合要求。植筋膠性能指標見表1。

表1 植筋膠性能指標表

3.2 鋼筋

植筋采用的鋼筋,無特殊要求時均采用Ⅱ級鋼筋,并要求采取機械切斷,端面不允許采用氧割。

4 植筋原理

在高速公路擴建工程施工中新老橋梁之間如何連接,才能使混凝土共同工作受力是一個難點,通過向老的結構件中種植鋼筋就是為了給新老連接部位增加配筋,將鋼筋植入混凝土結構,相當于在結構體中預埋了鋼筋,在老的混凝土構件不會產生膨脹破壞的前提下,采用具有良好粘結性能的高強植筋膠,把鋼筋與混凝土牢固地粘結在一起,以形成整體聯合工作。對拼接部位而言具有補強作用,同時能保證有效地傳遞應力,恢復或提高拼接后結構體的整體承載能力及結構的強度和剛度,以達到加固補強的目的。植筋所用的粘結材料抗腐蝕、耐老化、粘結強度遠大于結構體本身的混凝土強度,且固化速度快,能使植入鋼筋盡早承受外力作用。

5 植筋施工

首先要對植筋部位進行清理,鑿除老橋防撞護欄,帶有翼板的梁板要先切去翼板,在切割面上植筋。將新老橋結合部位混凝土鑿毛,并清除表面浮屑后再開始植筋施工。

1)準備:檢查被植筋混凝土表面是否完好,用鋼筋探測儀測出植筋處于混凝土內的位置,以便鉆孔時不至于碰到鋼筋。

2)鉆孔:按設計要求在施工面劃定鉆孔植筋的位置,放好樣,利用電錘鉆孔(嚴禁使用氣錘鉆孔,防止出現混凝土局部疏散、開裂)。孔的深度一般為鋼筋直徑的15d或根據具體設計要求而定。按照技術參數表中資料要求,根據孔徑和對應深度打孔,檢查孔徑及孔深,滿足要求即可終孔。植筋技術參數表詳見表2。

表2 植筋技術參數表

3)清孔和鋼筋處理:鉆孔成批量后,清除孔內灰塵,利用壓縮空氣或用水清孔,用毛刷刷三遍、吹三遍,確保孔壁無塵。鋼筋處理:用鋼絲刷除去銹漬,然后用乙醇或丙酮清洗干凈,晾干后使用。

4)配膠和注膠:根據植筋膠生產廠家的使用說明、種類要求配置,注膠要一次完成。首先將植筋膠直接放入膠槍中,將攪拌頭旋到膠的頭部,扣動膠槍直到膠流出為止,第一次打出的膠不用,待膠流出成均勻灰色方可使用。注膠時,將攪拌頭插入孔的底部開始注膠,注入孔內約2/3即可。每次扣動膠槍后,停頓5 s～6 s,再扣動下一次膠槍,注射下一個孔時,按下膠槍后面的舌頭,因為膠槍為自動加壓,避免膠繼續流出,造成浪費。更換新的膠時,按下膠槍后面的舌頭,拉出拉桿,將膠槍取出。

5)插筋:插入處理好的鋼筋,插入鋼筋時需用手旋轉著緩緩插入孔底,使膠與鋼筋全面粘結,并防止孔內膠外溢。按照植筋固化時間表的規定時間進行操作,使得植筋膠均勻附著在鋼筋的表面及縫隙中,待植筋膠養生期結束后再進行鋼筋焊接、綁扎及其他各項工作。

6)養生:在室外自然溫度下進行養護,養護期間不得擾動鋼筋,溫度低于5℃,應改用耐低溫改性植筋膠,養生時間一般在24 h以上。

6 植筋施工注意事項

1)植筋孔按設計要求布孔定位后,施工單位應配備鋼筋探測儀,用鋼筋探測儀測定孔位處有無受力鋼筋,有鋼筋時位置適當變更。盡量避免傷及原有鋼筋,植筋應控制對原結構物內鋼筋破壞低于15%。植筋前應檢查有無裂縫,在裂縫處不宜植筋。2)破壞性試驗(施工前的試驗):現場先選取不參與受力、非重要位置進行植筋,達到強度要求后,進行抗拔試驗,檢驗標準以鋼筋屈服或混凝土被拉裂為合格,然后才可以批量生產。現場抗拔試驗(施工后的驗收試驗):為非破壞性抗拔試驗(即達到設計值),同規格的鋼筋每100根隨機抽樣一組,每組為3根,進行試拉,如達到安全拉力鋼筋不被拉出,說明植筋施工質量合格。3)施工中會遇到混凝土尺寸不能滿足要求的情況(如邊距,間距及厚度),為避免對混凝土工作面產生過大振動,鉆孔時應盡量避免使用依靠凸輪傳動原理工作的電錘,應使用電動、氣錘原理工作的沖擊鉆。4)在膠固化期內禁止擾動鋼筋。5)清孔時不僅要采用吹氣筒或氣泵等工具,同時也必須采用毛刷等設備清除附著在孔壁上的灰塵;在雨天施工時,要用較為清潔的水清洗孔壁,清洗后孔內積水不用排出,但要注意,經長時間浸泡的孔,要用電錘鉆頭掃一下孔壁后再洗孔。6)夏季施工氣溫較高時,混凝土表面溫度可能達到60℃～70℃,如需要獲得較長操作時間,可在孔內灌水降溫,吹干孔內水分后進行灌膠植筋。盡量避免雨天施工。

7 結語

滬寧高速公路擴建工程橋梁施工質量經驗收符合設計要求,工程實踐證明通過高性能的植筋膠,將鋼筋植入老橋梁體混凝土內,加強新老橋之間的連接,該方法經濟適用,技術可靠,工藝簡便,能保證橋梁拼接的施工質量,是高速公路擴建工程解決橋梁拼接的有效方法之一。

[1]余常俊.植筋技術在高速公路擴建工程的應用[J].公路,2006(9):241-244.

[2]崔明堂,陸小燕.淺析植筋技術在加固改造中的運用與質量控制[J].山西建筑,2009,35(19):156-157.