橋梁加固處理錨噴混凝土加固技術研究

韓建明

（江西省景德鎮市公路事業發展中心，江西景德鎮 333000）

0 引言

橋梁作為基礎設施的重要組成部分，長期的使用和自然環境的影響可能導致橋梁結構的老化、損壞和減載，給其安全性和穩定性帶來影響。在這個背景下，錨噴混凝土加固技術得到廣泛應用。但是在橋梁加固處理中，盡管錨噴混凝土加固技術在橋梁維護和修復方面取得顯著的成就，但具體應用環節還存在不同橋梁結構的加固需求各不相同，需要根據具體情況制訂相應的加固方案，加固施工過程中需要考慮到現場環境、施工條件以及材料的選擇等多方面問題。因此，深入探討橋梁加固錨噴混凝土加固技術，明確其技術要點對提升橋梁加固工程穩定有促進作用。

1 錨噴混凝土加固技術概述

錨噴混凝土加固技術是一種重要的結構加固方法，通常應用于橋梁等混凝土結構的維護和修復工程中。這項技術的核心思想是通過在原有混凝土結構表面噴射高強度混凝土，以增加結構的承載能力、耐久性和穩定性，從而延長其使用壽命。錨噴混凝土加固技術的關鍵步驟包括表面處理、混凝土噴射、鋼筋網安裝、灑水養護等。首先，需要對加固區域進行清理和準備工作，確保表面清潔、無污垢和松散物，以促進混凝土的黏結。其次，通過專用設備將高性能混凝土以一定的速度和壓力噴射到結構表面，形成新的混凝土層。在此過程中，通常會添加鋼筋網以增加結構的強度和抗裂性。最后，進行充分的養護，保持混凝土濕潤狀態，有助于其早期強度的發展。錨噴混凝土加固技術在提高結構性能、延長使用壽命、降低維護成本等方面具有顯著的優勢，因此在橋梁加固領域得到廣泛應用。它為結構的可持續性和安全性提供可靠的解決方案，能夠應對不斷增長的交通和負荷需求，確保橋梁在長期使用中保持高水平的性能和安全[1]。

2 工程概況

某橋梁項目的總長度為500m，橋面的凈寬為(7+2×1)m，橋梁采用(30+70+20)m 的鋼筋混凝土雙曲拱橋結構，主孔的跨度與矢跨比為1/7。為適應當地經濟社會高速發展以及交通通行量不斷增加的需求，決定對該項目進行加固工程。原始設計的荷載標準包括汽車荷載為15 級，掛車荷載為80 級。而在加固后的設計中，汽車荷載標準提高到20 級，掛車荷載提高到100 級。

3 橋梁加固處理錨噴混凝土加固技術應用

3.1 試驗荷載

根據此次橋梁加固施工的需求，為確保結構的強度和穩定性得到加強并符合工程標準，需要進行加載試驗。認真分析試驗荷載，保證施工效果的合格性。

3.2 荷載工況

在進行現場加載試驗時，結合各個結構控制斷面影響線和實際加載的技術指標，對加載車輛的位置進行調整，以確定不同工況。這將確保各個斷面的荷載系數介于0.8～1.5 之間，同時也會進行偏載試驗，以防止對觀測造成不利影響。

采用以下三種工況進行加載試驗。

工況1：跨中中載

在這個工況下，使用三輛車進行加載處理，以控制拱頂截面的最大正彎矩和拱腳截面的最大水平力。

工況2：跨中偏載

在這個工況下，同樣使用三輛車，以控制拱頂截面的最大正彎矩和拱腳截面的最大水平力。

工況3：控制車

在這個工況下，同樣使用三輛車，主要以控制左側拱腳截面的最小負彎矩和L/4 處的最大正彎矩為目標。

3.3 主拱圈錨噴厚度優化設計

根據加固方案的標準，繼續采用錨噴混凝土加固方法，這種方法仍然依賴于增大構件截面尺寸。因此，在加固設計中，需要合理地增加截面尺寸，并進行內力參數的技術評估。恒載內力將根據原有構件截面模量數據計算和分析，這意味著新噴射的混凝土將與原結構部件一起承受恒載。對于活載內力，采用增加組合截面模量的方式來實現，即將新舊混凝土結構視為整體進行分析。因此，在設計中，需要計算確定主拱圈錨噴混凝土的最佳厚度，以確保橋梁結構在加固施工后滿足受力標準的要求，并實現最佳的施工效果。

根據此次施工要求，強調一次性噴射施工的厚度控制，以確保結構表面不會發生滑移、墜落等問題，這將作為合格的標準。另外，還需要避免噴射的厚度過大，以保證混凝土結構的凝聚力和黏結力等性能符合工程標準。在噴射施工中，厚度也不能過薄，否則會導致回彈值過大，影響施工效果。因此，在具體的噴射施工中，按照表1 的一次噴射厚度參數進行確定，以確保噴射混凝土的施工質量符合要求。

利用村莊附近自然出漏的山泉水，進行小范圍的開挖，開挖以不破壞泉水的自然出流為前提，開挖深度一般較淺，并砌筑集水前池，集水前池多采用漿砌石或混凝土結構，容積依泉水出水量而定，集水前池對泉水進行匯聚，可彌補泉水出水量的不足，同時提升自流引水時水頭壓力或者為提水泵站儲蓄充足的可利用水量。

表1 一次混凝土噴射厚度參數 單位：mm

在主拱圈進行錨噴加固施工時，通常采用向上的方向進行現場施工。因此，加強噴射厚度的控制至關重要，一般保持在60～140mm 之間。在此次施工中，為確定噴射厚度，進行有限元分析，考慮60mm、80mm、100mm、120mm、140mm 等不同尺寸，建立主跨有限元模型，并進行撓度和應力參數的計算分析，以優化主拱圈的錨噴厚度，確保其符合工程建設的標準[2]。

通過對表2 的數據分析，發現錨噴施工厚度在60～140mm 之間時，隨著噴射厚度的增加，截面的撓度和應力值逐漸減小，表明加固后結構的剛度性能得到提升，受力條件發生改變。然而，當厚度減小時，撓度和應力的增量也減小。因此，在加固厚度達到一定參數值后，截面撓度和應力將不會發生顯著的變化。另外，當厚度不斷增加時，撓度和應力也相應增加。基于以上分析，80～100mm 的加固厚度范圍內，材料性能未能充分發揮。因此，選擇80mm 的厚度進行主拱圈的加固，這不僅滿足新設計方案的要求，還充分展現材料的加固效果，改善受力性能，并具有較高的經濟價值。

表2 不同工況條件截面撓度計算值 單位：mm

3.4 錨噴混凝土施工工藝

在錨噴混凝土的施工過程中，首先進行腳手架的搭設施工，將受噴面進行清理、鑿毛處理，再進行鉆孔、安裝碰撞螺栓，并進行鋼筋網的掛設施工，然后是噴射混凝土以及養護施工，確保混凝土結構強度符合工程的標準要求。

3.4.1 受噴面清理與鑿毛

為確保噴射之后的混凝土結構和原結構之間穩定的連接，以及具備高強黏結力，確保兩者的連接性能符合工程標準，確保整體受力效果，需要在進行噴射加固之前對受噴面進行徹底清理和鑿毛施工。現場清理過程中，使用的主要工具包括鐵刷子、鐵錘、鏟子等，這些工具的任務是將加固結構表面的油氈、泥土、雜物等污物清理干凈，以確保受噴面達到清潔、無污垢、無松散顆粒物的標準要求[3]。

鑿毛操作使用電錘在加固結構表面鑿出深度約為5mm 的小坑，鑿毛的密度和深度根據現場混凝土結構表面的粗糙度確定，以確保滿足現場施工工作的標準要求。這一步驟的目的是增加受噴面的粗糙度，提供更好的附著力，使新噴射的混凝土材料能夠有效地與原結構黏結在一起，確保結構的牢固性和穩定性。

3.4.2 鉆孔和安裝膨脹螺栓或者錨固鋼筋、錨桿

在進行鉆孔操作之前，首先需要進行現場的孔位測量和放線工作，這是確保施工準確性和順利進行的關鍵一步。通常，施工人員會使用粉筆繪制出十字記號，以便在孔位定位時有明確的目標。孔位測量和放線完成，下一步是確定螺栓和錨固鋼筋的數量以及位置，這是加固工程的關鍵要素之一。根據設計方案的要求，確定適當數量的膨脹螺栓和錨固鋼筋，以確保它們能夠滿足掛設鋼筋網的標準要求。這些錨固元素的作用是確保新混凝土與原結構之間的連接效果合格，具備足夠的抗剪性能，從而實現共同抵抗結構變形的效果。一般情況下，錨桿的現場安裝間隔距離在30～40cm 之間，而錨固的標準長度通常約是錨桿直徑的15 倍，具體的尺寸會根據設計方案的要求而定。這樣的設計確保錨桿具有足夠的長度，以保持結構的牢固連接[4]。

錨桿安裝完成，需要特別注意禁止人員隨意敲擊或干擾錨桿。這是因為錨桿安裝后，需要一定的時間來確保膠黏劑或混凝土充分固化，以保證錨桿的牢固性。不合理的敲擊或干擾可能導致結構松動，甚至危及施工的安全。因此，在這一階段需要特別小心謹慎，嚴格按照工程規范和設計要求執行，以確保施工的順利進行和結構的穩定性。

為確保工程加固過程的質量和準確性，嚴格執行設計方案中規定的各個結構尺寸要求，并特別強調加固部件的形狀控制。這其中，鋼筋網的使用起到關鍵的作用。在施工現場，鋼筋網緊密貼合在結構部件的表面，以確保它們的保護層結構厚度符合工程標準。此外，還要進行鋼筋網與錨桿或錨固鋼筋連接部位的焊接工作，以確保它們之間的緊密連接，從而防止在第二次混凝土噴射施工中發生鋼筋材料的位移。在進行掛設鋼筋網的操作時，始終沿著前進方向逐步完成現場施工作業，從一側到另一側，確保每個部分都得到充分加固[5]。

3.4.4 噴射混凝土

在進行混凝土噴射施工前，必須在現場埋設厚度檢測標志，以確保施工達到工程標準。開始噴射作業前，首先對受噴面進行清水沖刷處理，確保坡面達到所需的清潔度標準，同時也確保巖面的濕潤度符合工程要求，這有助于確保混凝土與巖層結構之間的黏結效果符合工程標準。

混凝土噴射施工方法多種多樣，目前主要包括干噴法和濕噴法兩種，兩種施工方法使用的施工材料也有所不同。在干噴法中，使用水泥、砂子和骨料，按照特定的技術參數進行配比制作混合料，并添加一定比例的速凝劑，通常在2%～5%之間。然后將混合料送入干噴機進行施工。濕噴法施工則依據試驗配比參數制備混合料，直接將其輸送至濕噴機用于現場施工。

在噴射作業過程中，采用分段和分片的施工方式，按照自下而上的順序逐步進行施工。與此同時，還對現場環境進行全面勘察，考慮地形條件、風向等多方面因素，選擇從左到右或從右到左的噴射順序，以確保施工的高效性和安全性。

在混凝土噴射作業中，噴嘴與受噴面的距離始終保持在0.8～1.5m 范圍內。較大的距離會導致較多的回彈，從而降低密實度和強度。此外，噴嘴應垂直布置于受噴面上，以免對密實度和質量產生不利影響。對于存在鋼筋網的區域，盡量減小噴嘴與受噴面的距離，并確保其垂直度較低，以提高鋼筋握裹效果，排除回彈物，從而提高混凝土噴射施工的質量。

3.4.5 養護

通常情況下，在混凝土噴射施工結束后的2h 內，開始進行灑水養護工作。在養護初期，需要增加養護的頻率，以確保混凝土結構表面保持濕潤狀態，養護的持續時間通常在7d 以上。然而，在環境溫度低于5℃時，禁止進行澆水養護工作，以防止凍結對混凝土結構的影響。同樣，在混凝土強度未達到10MPa 時，也應禁止養護過程中受凍影響。對于水泥含量高、表面粗糙度良好的薄層結構，特別關注養護工作，以確保結構強度符合工程標準，防止結構出現開裂問題，以滿足工程施工性能要求。

4 結語

總體而言，該工程采用錨噴混凝土加固技術后，整體橋梁結構穩定性得到提升，避免橋梁不穩定性因素出現。今后，類似項目開展時，還要重視錨噴混凝土加固技術創新研究，選擇高性能材料、優化施工方案，做好工況等方面研究，為橋梁加固工程提供幫助。