某桥梁植筋加固施工技术探讨

【摘　要】: 植筋技术具有对原结构的破损小, 工艺简 单, 锚固后结构整体性好等特点。结合某高速公路扩建F2 标工程新、老桥梁的拼接, 较详细地介绍了植筋技术的施 工工艺及施工注意事项。 【关键词】: 桥梁拼接; 植筋技术; 施工 【中图分类号】: U445　　　【文献标识码】: B 某高速公路扩建工程HN - F2标起于FK240 + 000, 止 于K256 + 983128, 全长16198 km。全标段共有大、中、小 主线桥14座, 其中分离式立交2座, 上跨桥共11座, 涵 洞及通道共90道。桥面宽度为2 ×20175 m, 即2 ×1215 m (原桥) + 2 ×8125 m (扩建) 。桥梁的拼接模式采用同结 构、同类型、同跨径的梁片两边加宽, 上部构造连接, 下 部构造不连的方法予以拼接。标段内桥梁的拼接采用下部 分离, 上部连接的方案, 将老桥梁板的翼缘切除后, 在切 割位置植入钢筋, 与新桥梁板预留钢筋焊接, 浇筑混凝土, 将新老桥连接。新植入钢筋的粘接性能将是拓宽桥梁的受 力、安全的关键因素。 1 植筋技术简介 111 植筋原理 植筋, 即在设计部位按设计孔径钻至规定深度后, 进 行清孔, 再注入植筋胶, 插入钢筋, 使钢筋与混凝土通过 植筋胶可靠地锚固在一起。其锚固效果等同于预埋钢筋, 从而满足结构传递受力要求的一种施工技术。 112 植筋特点桥梁植筋加固 (1) 高粘结强度, 以小孔径、浅埋深, 达到高的负载 力; 桥梁植筋加固(2) 基材无应力, 可进行小边距及小间距施工; 桥梁植筋加固(3) 耐高温, 可近距离焊接施工; 桥梁植筋加固(4) 施工工艺简单, 操作简便, 固化时间短, 可快速 承载, 节省施工时间, 安全经济。桥梁植筋加固 2 植筋材料的选择 211 钢筋的选择 选择符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499 - 1998) 要求的热轧带肋钢筋, 钢筋的规格主要有Φ12, Φ16, Φ18, Φ20, Φ22, Φ25。 212 植筋胶 21211 植筋胶的技术要求桥梁植筋加固 (1) 植筋胶必须保证插入钢筋具有耐高温可焊性, 即 在被锚固钢筋根部焊接, 植筋胶不能因焊接而失效或降低 性能; 桥梁植筋加固(2) 植筋(胶) 应保证其相应的耐久性, 产品实践在 工程中应用年限不少于15年, 模拟老化试验寿命不少于50 年;桥梁植筋加固 (3) 植筋(胶) 应保证其相应的抗震性、抗疲劳性, 符合交通行业动荷载疲劳测试加载形式的疲劳测试报告, 不少于200万次;桥梁植筋加固 (4) 植筋(胶) 应满足在潮湿环境下可以施工而不降 低技术性能的要求;桥梁植筋加固 (5) 植筋(胶) 应保证在- 5～40℃室外温度环境可 施工, 结构表面在- 15 ℃～60 ℃的温度情况下均能正常使 用, 强度不降低; 桥梁植筋加固(6) 植筋胶固化后抗压强度> 80NPmm2 , 固化后粘结 强度> 18NPmm2 , 收缩率< 0102% , 耐温性能- 30 ℃～60 ℃, 耐湿性能> 90%;桥梁植筋加固 (7) 植筋胶材料厂商所要求的施工工艺技术参数、指 标与施工工艺本身相符; (8) 对于施工采用的植筋胶, 在全面施工之前, 做植 筋锚固强度试验, 以抗拔力为主要试验控制参数, 在满足 按设计所要求相应孔深的前提下, 钢筋达到屈服强度而不 被拔出的控制要求。试验结果满足植筋深度与抗拔力匹配, 方可全面实施。 21212 植筋胶的选用 采用进入我国市场的国际知名品牌事必达EPCONC6植 筋胶, 其性能、特点如下:桥梁植筋加固 (1) EPCONC6的系统组成EPCONC6化学植筋锚固剂 为双组份硬塑包装, 化学树脂与固化剂为1∶1等份(体积 比) 。使用EPCONC6专用手动或气动注射枪, 将双组份化 学树脂和固化剂通过专用混合喷嘴进行充分混合, 使得混 合后的锚固剂能达到最佳性能。桥梁植筋加固 (2) EPCONC6植筋胶的特点 ①固化时间短、快速承载, 可缩短工期; ②基材无应力, 可进行小边距及小间距施工; ③具有抗疲劳、抗老化、抗酸碱、无蠕变等特点; ④高闪点、抗高电压(1万伏绝缘) , 使用安全; ⑤通过百万次循环振动测试, 适用于地震多发区, 振 动机械的紧固等; ⑥经多次冻融重复循环试验, 锚固力未见显著降低; ⑦通过美国国家卫生组织NSF61饮用水标准, 产品安 145 ● 施工技术　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　《四川建材》2008年第1期 全无毒; ⑧黑色硬塑包装, 避免紫外线照射, 适合工地现场使 用条件。根据以上情况, 我公司选用事必达EPCONC6植筋 胶。 3 植筋施工 311 施工机具 施工机具: 电锤、钢筋探测仪、空气压缩机、气枪、 植筋胶注射器、毛刷(或钢丝刷) 。 312 施工工艺 准备→钻孔→清孔(孔除尘、孔干燥) →钢筋处理→ 配胶→注胶→插筋→养生。 31211 植筋前的准备工作 (1) 沥青混凝土桥面铺装的凿除: 用空压机破除沥青 混凝土, 人工将废渣装上汽车, 将废弃物运至指定地点堆 放。按照翼缘板预先划好的线, 采用手提金刚石切割机进 行切割。桥梁植筋加固 (2) 检查作业面有无缺陷: 对切割面及板梁顶面进行 检查, 看是否有裂缝。如有, 采取必要的修补、加固措施。桥梁植筋加固 (3) 检查被植筋的混凝土面是否完好: 用钢筋探测仪 测出植筋处混凝土内的钢筋位置, 核对、标记植筋部位, 以便钻孔时避让钢筋。桥梁植筋加固 (4) 按照设计图纸尺寸在被植筋结构的混凝土面上, 根据拼接的梁板配筋图, 用墨线弹出植筋的实际位置, 做 好标识。 31212 钻孔 (1) 按设计要求在施工面划出钻孔植筋的位置, 按照 技术参数利用电锤钻孔(严禁使用气锤, 防止混凝土出现 局部疏散、开裂) 。 (2) 孔深、孔径根据设计具体要求确定, 以植筋胶厂 商提供的配套资料作为参考, 见表1。 表1　植筋钻孔孔径、孔深及用胶量 钢筋/mm 孔径/mm 孔深/mm 用胶量/ cm3 10 13 100 8 12 16 120 1511 14 18 140 19 16 20 160 2719 20 25 200 4812 22 28 220 5515 25 32 250 7518 31213 清孔 利用压缩空气或用水清孔, 用毛刷刷3 遍, 吹3 遍, 确保孔壁无尘。清孔时不仅要采用吹气筒或气泵等工具, 同时也必须采用毛刷等设备清除附着在孔壁上的灰尘。在 雨天施工时, 要用清洁的水清洗孔壁。但注意, 经长时间 浸泡的孔, 要用电锤钻头扫一下孔壁后再洗孔。 31214 钢筋处理 (1) 检查钢筋是否顺直, 对锈蚀的钢筋用钢丝刷除去 锈渍, 用乙醇或丙酮清洗干净, 晾干使用; 桥梁植筋加固(2) 不同规格、不同长度的钢筋分开存放。 31215 配胶和注胶 首先将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。第一次打出的胶不用, 待 胶流出成均匀灰色方可使用。注胶时, 将搅拌头插入孔的 底部开始注胶, 注入孔内约2P3 即可。每次扣动胶枪后, 停顿5 s～6 s, 再扣动下一次胶枪。注射下一个孔时, 按下 胶枪后面的舌头。因为胶枪为自动加压, 避免胶继续流出, 造成浪费。更换新胶时, 按下胶枪后面的舌头, 拉出拉杆, 将胶枪取出。 31216 插筋 插入处理好的钢筋, 此时需用手将其旋转着缓缓插入 孔底, 使胶与钢筋全面粘结, 并防止孔内胶外溢。按照表2 植筋胶化学反应时间表规定时间进行操作, 使得植筋胶均 匀附着在钢筋的表面及缝隙中, 插好固定后的钢筋不可再 扰动, 待植筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接、绑扎及其 它各项工作。插筋、养护期间, 桥上避免振动。 表2　植筋胶化学反应时间 基材温度 /℃ 允许安装 时间/min 允许承载 拉力时间/h 允许拧紧 安装时间/h 完全固化时间 /h 32 5 1 3 24 20 7 1 3 24 16 10 115 315 24 10 20 2 4 36 4 45 3 5 48 注: 11以上数据为在不同基材温度时, 植筋胶达到强度所需的时 间, 试验表明, 当环境温度为30°时, 固化时间为6h。21由于混凝 土具有非常大的热容量, 即使环境温度很低, 混凝土内的温度也不 会太低, 只要在安装过程中注意对植筋胶及孔的保温, 同时尽量缩 短施工时间。 表3　现场拉抗破坏试验 钢筋/mm 孔径/mm 孔深/mm 屈服值/kN 实测极限力 平均值/kN <12 16 120 3916 6511 <16 20 160 7013 10513 <20 25 200 10919 15716 <22 28 220 133 20813 <25 30 250 17117 24617 <25 (烧焊) 30 250 17117 25119 注: 以上数据为工地现场屈服强度为350N /mm2 的Ⅱ级钢筋。试验 表明, 实测数据较屈服值而言有114的安全系数。 31217 养生 在室外温度下自然养护。温度低于5℃, 应改用耐低温 改性结构胶, 养生时间一般在24 h以上。桥梁植筋加固 313 施工注意事项 (1) 植筋孔位置和直径除应满足设计要求外, 还必须 满足下列基本要求: 净边距>钢筋保护层厚度, 并且必须 植入原构造箍筋内侧; 被植入钢筋的结构物深度≥植筋孔 深度+ 40 mm。桥梁植筋加固 (2) 注射胶粘剂时, 应从钻孔的底部开始, 并且使胶 粘剂注射均匀, 胶粘剂使用量以钢筋插入后有少许浆液溢 出为宜。桥梁植筋加固 (3) 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、 除锈措施。必须严格保证所植入钢筋与拼接新结构钢筋能 可靠焊接。桥梁植筋加固 (4) 施工中会遇到结构尺寸较小情况(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、 气动原理工作的冲击钻。桥梁植筋加固 (5) 在胶固化期内禁止扰动钢筋。桥梁植筋加固 (6) 尽量避免雨天施工。夏季施工气温较高时, 结构 表面温度可能达到60 ℃～70 ℃, 宜在日温差较低时施工。 如需要获得较长操作时间, 可在结构表面洒水、孔内灌水 降温, 吹干孔内水分后进行灌胶植筋。 4 现场质量验收 一般情况下, 现场只对植筋进行抗拔试验。 411 现场抗拔破坏试验1 (施工前试验) 现场选取不参与受力、非重要位置或将来凿除的混凝 土进行植筋, 达到强度要求后进行抗拔试验。检验标准是 钢筋达到屈服时不被拔出, 此时混凝土完好即为合格。工 地试验总结数据见表3, 植筋技术参数见表4。 412 现场抗拔拉破坏试验2 (施工前试验) 在植入钢筋的根部用同直径的钢筋进行绑条焊, 然后 进行411的试验, 达到相同的要求即为合格。 413 现场抗拔非破坏试验(施工后试验) 同规格的钢筋每100根随机抽样1组, 每组3根, 进 行试拉。如达到安全拉力钢筋不被拉出, 混凝土完好说明 植筋施工质量合格。 5　植筋分项工程的质量检验评定标准 植筋作为桥梁和结构物拼接施工的一道重要工序, 有 很高的施工技术要求和质量要求。因此, 将其作为一个分 项工程来进行验收和质量检验。建议该分项工程的“基本 要求”、“实测项目”、“外观鉴定”如下: 511 基本要求 (1) 植筋产品须采用质量可靠、性能指标符合前述要 求的产品, 同时须附有产品的国家、行业质量检测报告。桥梁植筋加固 (2) 现场试验每一批送样检查1组。用于植筋的钢筋 品种规格、技术性能应符合现行的国家标准, 用于植筋的 钢筋必须进行前述的除锈、清洗、晾干。 桥梁植筋加固(3) 植筋的数量, 必须保证设计要求的根数。 512 实测项目 表6　植筋安装实测项目 检测项目规定值或允许偏差检查方法和频率权重 植筋孔位/mm ±5 尺量: 抽查30% 1 植筋孔的深度/mm 0, + 20 尺量: 抽查30% 1 植筋孔的直径/mm ±2 尺量: 抽查30% 1 植筋孔的清孔无残余尘土和颗粒 洁净软布或毛刷 检查; 抽查30% 2 抗拔力大于设计值 现场抗拔试验, 1 组(3根) /100根 5 513 外观鉴定 植筋后的部位无混凝土破碎、无裂缝等现象。不符合 要求扣3分～5分。植筋孔填充饱满, 无松动的空洞和缝隙 等现象。不符合要求扣3分～5分。

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