植筋技術(shù)在橋梁維修加固中的應(yīng)用

鄒洋

廣東恒泰公路工程有限公司，中國·廣東 梅州 514087

1 引言

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)中，植筋技術(shù)的應(yīng)用是非常廣泛的，它主要是利用建筑工程化學(xué)技術(shù)完成植筋膠植筋，所以其又稱作為種筋。對混凝土、墻體巖石等基材實施鉆孔處理，接下來灌注高強度的植筋膠，放置鋼筋或型材，待膠固化之后，把鋼筋與基材完全粘合起來。植筋屬于加固的一個常見技術(shù)。不過在具體應(yīng)用中，其做法并非完全統(tǒng)一，如果出現(xiàn)不規(guī)范的操作，必然會影響其質(zhì)量，這需要引起施工人員與工程監(jiān)管人員的高度重視。特別是對一些植筋項目與結(jié)構(gòu)復(fù)雜項目等都存在一定的關(guān)聯(lián)性，假若植筋環(huán)節(jié)處置不合理，那么或許會對工程的正常施工帶來不利影響，甚至?xí)茐恼w的安全架構(gòu)。

2 植筋技術(shù)在橋梁維修加固中的作用原理與特征

植筋技術(shù)結(jié)合結(jié)構(gòu)受力變化與特征，在設(shè)計部位需要明確所需要的鋼筋規(guī)格與數(shù)量，然后結(jié)合具體設(shè)計要求，確定孔徑的深度，在完成清孔之后方可灌注植筋黏合劑，把鋼筋混入，由此能夠使混凝土與鋼筋在結(jié)構(gòu)膠黏的催化下使其完全粘合，隨后把新的混凝土澆筑進入，由此能夠?qū)⑴f鋼筋與新鋼筋的混凝土實現(xiàn)完美融合，使其共同發(fā)揮承重功能，促使結(jié)構(gòu)的整體受力與結(jié)構(gòu)傳遞受力等都能獲得大大提升。

一般來說，植筋技術(shù)的加固質(zhì)量與預(yù)埋鋼筋的質(zhì)量是沒有明顯區(qū)別的，不過需要注意預(yù)埋鋼筋期間出現(xiàn)的一些問題，如預(yù)埋鋼筋浪費人力與資源，極易在預(yù)埋期間出現(xiàn)位置偏差等情況。

植筋技術(shù)存在鮮明特征，其表現(xiàn)包括：①工藝簡單，極易實施靈活操作，固化周期短，能夠迅速承載，大大縮短周期、降低人力，由此能夠增強橋梁維修與加固等效果；②植筋膠具有的高黏性強度，能夠新舊結(jié)構(gòu)牢牢地結(jié)合在一起，促使其結(jié)構(gòu)承載力大大提升[1]。

3 植筋技術(shù)在橋梁維修加固中的施工應(yīng)用

3.1 鋼筋處理與混凝土缺陷處理

第一，必須對破損的混凝土清理干凈，對受損的鋼筋外露位置進行清理，把松散與污染的區(qū)域清理干凈，增強其修補與加固質(zhì)量。

第二，還需要對鋼筋銹蝕的區(qū)域?qū)嵤┨幚恚ㄟ^鋼刷把暴露在鋼筋表層的氧化層徹底清理，同時也需要清理混凝土表層，鋼筋要避免生銹，對暴露在表層的鋼筋實施處理，涂刷鋼筋防護層。

3.2 處理橋梁裂縫等問題

第一，必須對修補區(qū)域?qū)嵤┱J(rèn)真排查，特別是裂縫位置，對其進行清孔與鉆孔等操作。在鉆孔結(jié)束之后，必須用干凈的水進行沖刷，把孔吹干之后，然后進行堵漏或者灌漿等，一般選擇的是環(huán)氧砂漿進行裂縫彌補或涂抹，在封閉結(jié)束之后需要用力踩壓，避免漿液完全滲漏。

第二，還需要認(rèn)真排查孔眼是否被堵塞，檢查灌注漿液的情況是否正常等。通過灌漿泵、灌漿機或者灌漿注射器等把漿液涂抹到裂縫中去，從而解決這一問題[1]。

3.3 植筋技術(shù)在橋梁維修加固期間的操作流程

3.3.1 成孔

在清理與準(zhǔn)備等環(huán)節(jié)完成之后，必須根據(jù)提前設(shè)計流程確定鉆孔的具體方位與數(shù)量，準(zhǔn)確地控制其誤差范圍。在鉆孔期間必須高度警惕與認(rèn)真，避免碰到鋼筋。并且還需要以孔徑、相應(yīng)深度等要求對其鉆孔處理。待鉆孔完成之后，必須將其中的灰塵、雜物等完全清理出來，并通過清水、空氣壓縮等實施清孔，務(wù)必要保障鉆孔中灰塵的清除干凈。

3.3.2 鋼筋處理

需要通過鋼刷等清理其中的氧化層，它其實是附著于鋼筋外部的，必須對鋼筋腐蝕區(qū)域的混凝土進行全面清理，保障其表層不會受到已經(jīng)滲漏的雜物干擾。

3.3.3 配膠與注膠

配膠期間，必須嚴(yán)格遵循要求進行操作，必須一次性處理注膠問題。需要把植筋膠置入膠槍中，把攪拌頭旋轉(zhuǎn)至頭部，然后扣動膠槍，確保膠液一直外流，待外流的膠變成比較均勻的灰色后，即可發(fā)揮作用。在灌注膠液期間，避免注滿。一般需要灌注到孔內(nèi)2/3的位置即可，需要注意的是在灌注期間需要稍作停頓，然后才能夠扣動膠槍，其目的是避免膠液的不斷外流，從而避免一些資源浪費等。單次配膠量在可使用時間內(nèi)用完，超過時間不能再用。

3.3.4 插筋

插筋屬于植筋技術(shù)的一個非常關(guān)鍵的工序，操作期間必須在注膠之后對鋼筋進行試壓處理，并且必須同方向地旋轉(zhuǎn)，確保其能夠逐步地滲透到孔中，在排除孔中的殘余空氣后，必須將鋼筋插入到設(shè)計深度，膠液一定要填充飽滿，稍微外溢一些。不過值得注意的是，必須將外溢的膠液處理 干凈[2]。

3.3.5 養(yǎng)生

一般來說，需要在室外的溫度中實施自然養(yǎng)護，其中溫度偏低的話，必須選擇低溫的改性結(jié)構(gòu)膠。養(yǎng)生周期按各種膠體的材料特性而定。必須在固定的鋼筋之后，養(yǎng)生工序是在完成對其他的鋼筋焊接捆綁后進行。值得注意的是，在養(yǎng)生過程中一定要避免橋梁出現(xiàn)震蕩等變化。

3.4 錨噴混凝土的具體步驟

3.4.1 混凝土表層的清理需要規(guī)范操作

把混凝土的表層鑿成毛面結(jié)構(gòu)，對其實施加固處理之后，必須保障新澆灌的混凝土與原混凝土實現(xiàn)全面融合，方可實現(xiàn)共同受力。對混凝土表層必須鑿除松散層，同時還需要通過高一等級標(biāo)號環(huán)氧的混凝土實施修補。

另外，在攪拌期間，一定要確保力度均勻，對暴露在外部的鋼筋必須進行除銹處理，涂抹一層環(huán)氧漿液。同時，還需要把鑿毛與鑿除的表層進行徹底清理，對其中的附著物、污染物等進行完全沖洗[3]。

3.4.2 設(shè)置補強鋼筋網(wǎng)

一般選擇的是錨固筋，必須把鋼筋網(wǎng)牢牢地焊接或者捆綁在錨固的鋼筋中，務(wù)必要預(yù)留一定的空間，確保噴射的混凝土能夠?qū)摻钊堪饋怼?/p>

3.4.3 噴射混凝土

在噴射前必須對噴射的表層實施噴水處理，然后給予濕潤、分層、分段等噴射，前后噴射周期一般不可以低于混凝土凝固期。噴射混凝土期間還需要嚴(yán)格控制灰水比例，確保噴射混凝土表面平整、光滑等，避免出現(xiàn)滑移、流淌等問題。

3.4.4 對混凝土的厚度實施排查與修平等

在混凝土噴射期間，必須嚴(yán)格控制其厚度，同時還需要動態(tài)排查。如果凝固完成的話，則需要通過刮刀第一時間將設(shè)計到線外的材料清理干凈，然后噴涂一層砂漿，確保其表面平整、光滑。

3.4.5 養(yǎng)護

在噴射混凝土且已經(jīng)實現(xiàn)凝固之后，需要即可噴水，其時間通常需要≥14h。

3.5 工程案例

逢甲大橋位于梅州市蕉嶺縣Y230逢甲大道上，中心樁號為K0+177，全橋長300.0m，橋面全寬12.3m。該橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁，跨徑組合為10×28m；下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩，樁基礎(chǔ)；橋面鋪裝采用水泥混凝土鋪裝。2019年逢甲大橋總體技術(shù)狀況評定等級為4類，主要構(gòu)件有大的缺損，嚴(yán)重影響橋梁使用功能。為確保橋梁的使用安全，蕉嶺縣地方公路站對此橋進行維修加固，公司負(fù)責(zé)本橋的施工。

維修措施：對T梁橫隔板中空部分進行灌注混凝土填實加固；對伸縮縫位置處的T梁端部粘貼鋼板加固；墩樁基采用增大截面加固，增大厚度為20cm。支座壓縮鼓包變形、縱向剪切變形，進行全橋支座更換等[2]。

3.6 對上部結(jié)構(gòu)加固措施

根據(jù)《檢測報告》，T梁病害主要為破損露筋，裂縫等局部病害。由于未對原橫隔板進行檢測，結(jié)合原橋竣工資料及以往設(shè)計經(jīng)驗，該橋橫隔板為框式聯(lián)系，比較薄弱，易產(chǎn)生破損及裂縫等病害（見圖1、圖2）。

圖1 T梁橫隔板加固示意

圖2 單塊橫隔板加固鋼筋布置立面

說明：①N2鋼筋與N4鋼筋，植筋孔徑為1.5cm，植筋孔孔深為12cm；②N2鋼筋與N4鋼筋綁扎連接。

此次加固對全橋橫隔板進行澆筑混凝土加固。在T梁橫隔板空洞處新做鋼筋混凝土，對原橫隔板進行鑿毛，通過植筋與原橫隔板連接成整體（見圖1T梁橫隔板加固示意圖）。新增混凝土厚度與原結(jié)構(gòu)相同。

3.6.1 鉆孔植埋螺桿

在粘貼區(qū)域沿粘貼鋼板長度方向以不大于40cm布置孔位，避開主裂縫，鉆孔植埋螺栓，其距粘貼鋼板端部的距離應(yīng)控制在5～10cm，植埋螺桿鉆孔打盲孔前，應(yīng)用鋼筋混凝土保護層測試儀查明梁腹鋼筋分布，避免鉆孔打盲孔時碰及鋼筋或預(yù)應(yīng)力管道。對鉆好的盲孔先用壓縮空氣由孔底向孔外清理孔內(nèi)浮塵，再用甲苯或工業(yè)丙酮洗盲孔，晾干后涂抹一層薄薄的環(huán)氧樹脂類基液，向盲孔內(nèi)注入2/3孔深的環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠，然后將經(jīng)除油清洗晾干并涂有一層環(huán)氧樹脂類基液薄漿的螺桿緩慢轉(zhuǎn)動插入，然后補填環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠使孔口填塞飽滿。

3.6.2 植栓緊固

用沖擊電錘沿鋼板孔鉆混凝土植栓孔，孔徑及有效孔深按圖紙要求，按種植鋼筋要求種植全絲螺桿，24小時后加平墊圈螺母緊固。注意緊固力應(yīng)適當(dāng)。同一鋼板上的螺母應(yīng)盡量均勻緊固。

3.6.3 灌注結(jié)構(gòu)膠

進行氣密性檢查，安裝壓漿嘴，無漏氣時開始灌膠作業(yè)。按進場驗證合格的灌注結(jié)構(gòu)膠配合比，準(zhǔn)確稱量，攪拌均勻。從低點的各帶閥的灌膠嘴以0.1Pma的無油壓縮塵氣為動力進行灌注，觀察高點的各帶閥的排氣嘴無夾氣排膠時關(guān)閉閥門，持壓10分鐘以上，帶壓關(guān)閉灌膠嘴。

3.6.4 養(yǎng)護檢驗

按GB2569國標(biāo)每天隨機抽取灌注結(jié)構(gòu)膠試件一組，自然養(yǎng)護七天，作抗壓強度試驗評定；用敲擊法聽聲音和感覺判定是否灌注飽滿。若有空隙區(qū)應(yīng)補壓膠。

植筋膠應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)A級改性環(huán)氧樹脂類植筋結(jié)構(gòu)膠，植筋膠膠應(yīng)具有良好的觸變性，且具有足夠的粘結(jié)強度和耐久性，其性能應(yīng)符合JTG/TJ22—2008《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》第4.6.6條的要求（見表1）。植筋主要工藝流程：鉆孔→清理鉆孔→鉆孔注膠→插入鋼筋→養(yǎng)護[3]。

表1 錨固用膠黏劑的安全性能指標(biāo)

①鉆孔。

鉆孔采用電錘或風(fēng)鉆，孔深大于錨筋埋設(shè)深度10mm左右，孔徑比錨筋大2～8mm，孔位應(yīng)避讓構(gòu)造鋼筋，孔道應(yīng)順直。

②清理鉆孔。

以高壓干燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，孔內(nèi)應(yīng)保持干燥。

③注膠。

將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入鋼筋后，膠即充滿整個孔洞。

④插入錨筋。

錨筋插入前應(yīng)清除表面污物，并緩慢旋轉(zhuǎn)插到孔底。

⑤對植筋的焊接施工應(yīng)采取以下措施：

植筋的焊點離膠面距離不小于10cm；焊接施工時采取降溫措施，如用冷水浸透棉紗布包裹植筋膠面根部鋼筋；嚴(yán)禁對一根植筋連續(xù)焊接，應(yīng)采用循環(huán)焊接施工的方法，即對一批焊接鋼筋逐點、逐根焊接。

⑥植筋抗拔力設(shè)計值計算見表2。

表2 植筋抗拔力設(shè)計指標(biāo)

通過對植筋部位進行檢測試驗，其抗拔力及各項指標(biāo)均能達到設(shè)計要求，滿足安全運行的條件。

4 結(jié)語

總之，若要增強橋梁維修加固質(zhì)量，在嚴(yán)格控制施工資金與時間的情況下，可采用植筋工藝進行操作，它能夠?qū)ξＥf橋梁實施加固處理，并且，植筋技術(shù)還存在較強的先進性、便捷性、穩(wěn)定性等特點。當(dāng)然具體操作期間，也需要結(jié)合施工經(jīng)驗，方可最大化地增強植筋技術(shù)的應(yīng)用價值。