既有桥梁墩身植筋加固技术

1 　工程概况 在桥梁维修加固中,常常需要将某个构件加 大,以此增加结构的安全。从节约投资、减小施工 难度、缩短工期等方面考虑,“植筋法”不失为一种 实用而有效的方法。 某车站大桥起讫里程为K358 + 638. 97～K358 + 870. 17,全桥长231. 2 m,由4座9孔24 m单线桥组成。桥梁植筋加固 该桥于2000年9月建成,Ⅰ、Ⅱ、3线大桥全部建成,目前 运营良好。4线大桥预留远期架梁条件,只建成墩台, 未架梁,目前结构良好。原桥为钢筋混凝土桥墩、耳台 式桥台,基础均为挖井基础,基础置于完整基岩中,经 设计核算,基底应力满足新线的使用要求。桥梁植筋加固 因本次新增铁路线设计行车速度为160 km /h, 既有线设计行车速度为120 km /h,经检算既有预留 4线桥墩已不能满足新线的使用要求,必须对既有4 线桥墩进行加固处理。通过对各种桥墩加固方案 的技术经济效果进行比较,择优选择加固方案,认 为“植筋法”可以节约成本、缩短工期,同时可满足 新线的使用要求。“植筋法”加固桥墩即在既有桥 梁墩身上植入一定深度、一定数量的钢筋,再支模, 浇筑混凝土,从而加大墩身的体积,增加桥墩的横 向刚度和竖向承载力。桥梁植筋加固 2 　植筋的施工方法桥梁植筋加固桥梁植筋加固 2. 1　基本原理及方案 植筋的基本原理是利用钻孔设备在混凝土中 钻孔,通过一定的技术措施保证成孔合格并钻至规 定的深度,再对孔道进行清理、烘干,然后注射植筋 胶,并及时进行植筋,经过一定时间的固化使钢筋 牢牢固定在混凝土里面,从而使钢筋在混凝土受力 中起到重要的作用,墩身表面凿毛冲洗干净后,钻孔采用植筋技术 植入长为26 cm、锚筋间距30 cm的<16钢筋,呈梅 花形布置。锚筋应垂直墩身表面植入,植入深度为 16d,且与对应位置的其他钢筋焊接。绑扎墩身护 面钢筋时要保证护面钢筋有足够的保护层,施工中 严格按设计要求和施工规范执行钢筋的绑扎及焊 接工艺。桥梁植筋加固 2. 2 植筋的施工工艺流程 放线定位→钻孔→清孔、烘干→钢筋处理→注 胶→植筋→养护固化→检测试验 2. 3 施工步骤 (1)放线定位。根据设计图纸准确定出钻孔位 置,并作出标记,钻孔中心位置与设计要求偏差 ≤2 mm。当遇有钢筋时,应将钻孔位置稍作移动,移 动距离≤20 mm。桥梁植筋加固 (2)凿除5 cm厚墩身混凝土,露出粗骨料,清 除混凝土残渣。桥梁植筋加固 (3)钻孔。钻孔一般要垂直混凝土构件平面, 倾斜度不大于8°(特殊要求除外) 。钻孔根据植筋 直径大小选择钻孔直径,孔径应较植筋钢筋直径 大,采用电锤钻(电动气锤原理) ,钻身与构件平面 垂直,随时复核孔深,确保孔深不大于设计深度的 0. 5 cm。钻孔过程中,若未达到设计孔深而碰到结 构主筋,不可打断或破坏,应另行在附近选孔位,原 孔位以无收缩水泥混凝土填实。桥梁植筋加固 (4)清孔、烘干。一般采用高压气冲洗(用空压 机、打气筒等) ,也可以用高压水冲洗(但是在植筋 前,孔内必须干燥) 。钻孔完毕后,用硬毛刷刷孔壁, 再用干净无油的压缩空气清除孔内杂物及灰尘,如 此反复进行3次以上。必要时可用干净棉布沾少量 丙酮或酒精擦净孔壁,用高压气体保持孔内干燥, 若孔内有水,则采用自然烘干或用烘干器将孔内水 烘干。桥梁植筋加固 (5)钢筋处理 ①植筋长度的确定,视情况而定。如外部加焊 钢筋,其最小长度为:孔深+搭焊长度+ 200 mm,以 免焊接时高温影响胶的强度。 桥梁植筋加固②钢筋表面处理。用电动钢丝刷或人工钢丝 刷清除钢筋表面的锈蚀,用丙酮或酒精清除钢筋表 面油污及灰尘,保证钢筋与胶的黏结性能。桥梁植筋加固 ③如植入基脚螺栓,应先将螺丝加工好,并将 螺丝段用塑料管套保护好。桥梁植筋加固 (6)注胶。采用金普森AT植筋胶施工,该产品 技术成熟,具有强度高、快速凝固、粘结力强、耐久 性优异等特点。首先把植筋胶直接放入胶枪中,将 搅拌头旋到胶的头部,扣动胶枪直到胶流出为止, 前两次打的胶不用。注胶时,将搅拌头插入孔的底 部开始注胶,逐渐向外移动,直至注满孔体积的2 /3 即可。注射下一个孔时,按下胶枪后面的舌头,因 为自动加压,避免胶继续流出,造成浪费。更换新 的胶时,拔下胶枪后面的舌头,拉出拉杆,将胶取出。 (7)植筋。为了不使植筋受影响,当植筋胶注 入完成后,应立即将加工好的钢筋旋转着缓缓插入 孔内至埋植深度,使得锚固剂均匀地附着在钢筋的 表面及缝隙中,必要时也可用锤子锤击进入,以免 时间长增加植筋的难度和影响植筋的效果。同时, 必须保证孔口溢胶并将溢胶刮净,使得钢筋与孔壁 间没有空隙。胶层是否饱满,将直接影响锚固力的 大小。 桥梁植筋加固(8)养护固化。钢筋植入定位后应加以保护, 铁道建筑技术 RA ILWAY CONSTRUCTION TECHNOLO GY 2010 (3) 39 ·桥 梁· 防止碰撞和移位,保持24 h,待结构胶固化后再进行 焊接,绑筋和其他各项工作。桥梁植筋加固 (9)检测试验。在植筋施工前,要对所用钢筋 及植筋胶进行现场拉拔实验,以确定钢筋及植筋胶 是否符合设计要求。 方法如下:制作与要植筋部位混凝土构件相同 强度等级的混凝土试件,按植筋步骤,植入3 组钢 筋,待植筋胶完全固化后,进行拉拔实验。实验用 专用的钢筋测力计,当加力达到Ⅱ级钢筋屈服强度 (445 N /mm2 )时,出现颈缩现象,继而拉断。 测试时测力计施加于卡具的力应符合FC ≥FYK ( FC :测力计施加的力, N /mm2 ; FYK :钢筋的屈服强 度,N /mm2 ) 。 实验证明,植筋用的植筋胶强度大于钢筋的屈 服强度,植筋的破坏是钢筋的屈服破坏,不是胶的 粘结破坏,这表明钢筋和植筋胶都是合格的。 植筋后进行非破损性拉拔试验,用来检测工作 状态下的植筋质量, 检测的数量是植筋总数 的10%。 检测中,测力计施加的力要小于钢筋的屈服强 度、大于由设计部门提供的植筋设计锚固力值。公 式为: FM < FC < FYK ( FC :测力计施加的力, N /mm2 ; FYK :钢筋的屈服强度, N /mm2 ; FM : 植筋设计锚固 力,N /mm2 ) 。 3 施工技术要点 (1)植筋胶材料(包括植筋胶枪)采用金普森 AT植筋产品,钻孔设备采用电锤钻,以确保孔的表 面有足够的粗糙度。 (2)植筋胶材料除满足轴向拉拔测试以外,还 应具备相关认证:抗震性能报告,室温下的长期性 能,高低温下的长期性能,冻融测试报告,孔中湿度 的影响。桥梁植筋加固 (3)采用AT植筋胶施工,施工前做植筋锚固强 度试验,植筋间距、埋深按图纸要求施工。桥梁植筋加固 (4)植筋采用的钢筋均为HRB335 钢筋,并要 求采用机械切断,端面不允许采用氧割。 (5)植筋前用钢筋探测仪对结构体内进行钢筋 探测,尽量避免伤及钢筋。 (6)植筋施工应控制时机,一般宜在连接部位 施工之前进行,避免植入钢筋长期暴露锈蚀,否则 要采取防锈措施,必须严格保证植筋与拼接钢筋的 可靠连接。桥梁植筋加固 (7)钢筋位置应控制实际值与理论设计值误差 小于1 cm,并要确保设计要求的保护层。桥梁植筋加固 4 注意事项 (1)施工中遇到混凝土尺寸不能满足要求的情 况(如边距、间距及厚度) ,为避免对混凝土工作面 产生过大震动,钻孔时应尽量避免使用依靠凸轮传 动原理工作的电锤,应使用电动气锤原理工作的 电锤。桥梁植筋加固 (2)在固化期内禁止扰动钢筋。桥梁植筋加固 (3)如夏季施工气温较高时,混凝土表面温度 可能达到60～70 ℃,如需要获得较长操作时间,可 在孔内灌水降温,吹干孔内水分后再进行灌胶植筋。 (4)尽量避免雨雪天施工。

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