基于錨噴射混凝土在橋梁加固中的應(yīng)用

朱娘柱

（東莞市茗鑫路橋建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司，廣東 東莞 523000）

錨噴混凝土在橋梁加固中的應(yīng)用，是借助高速噴射機(jī)械，將新混凝土混合料連續(xù)地噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上，凝結(jié)硬化而形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面并補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。

1 噴射混凝土設(shè)計

（1）噴射混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15；對于豎井及重要隧洞和斜井工程，噴射混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20；噴射混凝土1 d齡期的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于5 MPa；鋼釬維噴射混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級不應(yīng)低于 C20，其抗拉強(qiáng)度不應(yīng)低于2 MPa，抗彎強(qiáng)度不應(yīng)低于6 MPa。

（2）噴射混凝土的體積密度可取2 200 kg/m3，彈性模量應(yīng)按相關(guān)數(shù)據(jù)采用。

（3）噴射混凝土的厚度，最小不應(yīng)低于50 mm，最大不宜超過200 mm。

（4）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土中鋼筋網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)遵守下列規(guī)定：①鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑宜為4～12 mm；②鋼筋間距宜為150～300 mm；③鋼筋保護(hù)層厚度不宜小于20 mm。

2 噴射混凝土施工

2.1 原材料

（1）應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，必要時，采用特殊水泥。水泥強(qiáng)度等級不應(yīng)低于32.5 MPa。

（2）應(yīng)采用堅硬的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)宜大于 2.5。干法噴射時，砂的含水率宜控制在 5%～7%；當(dāng)采用防粘料噴射機(jī)時，砂的含水率可為7%～10%。

（3）應(yīng)采用堅硬的卵石或碎石，粒徑不宜大于15 cm；當(dāng)使用堿性速凝劑時，不得使用含有活性二氧化硅的石料。

（4）當(dāng)工程需要采用外摻料時，摻量應(yīng)通過試驗確定，加外摻料后的噴射混凝土性能必須滿足設(shè)計要求。

（5）拌和用水不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，不得使用污水及pH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按SO2－4計算超過混合用水重量1%的水。

2.2 施工工具

（1）干法噴射混凝土機(jī)的性能應(yīng)符合下列要求：密封性能良好，輸料連續(xù)均勻；生產(chǎn)能力（混合料）為3～5 m3/h，允許輸送的骨料最大粒徑為25 mm；輸送距離（混合料），水平不小于100 m，垂直不小于30 m。

（2）濕法噴射混凝土機(jī)的性能應(yīng)符合下列要求：密封性能良好，輸料連續(xù)均勻；生產(chǎn)率大于5 m/h，允許骨料最大粒徑為15 cm；混凝土輸料距離，水平不小于30 m，垂直不小于20 m，機(jī)旁粉塵小于10 mg/m3。

（3）選用的空壓機(jī)應(yīng)滿足噴射機(jī)工作風(fēng)壓和耗風(fēng)量的要求；當(dāng)工程需要選用單臺空壓機(jī)工作時，其排風(fēng)量不應(yīng)小于 9 m3/min；壓風(fēng)進(jìn)入噴射機(jī)前，必須進(jìn)行油水分離。

（4）混合料的攪拌宜采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。

（5）輸料管應(yīng)能承受0.8 MPa以上的壓力，并應(yīng)有良好的耐磨性能。

（6）干法噴射混凝土施工供水設(shè)施應(yīng)保證噴頭處的水壓為0.15～0.20 MPa。

2.3 混合料的配合比與拌制

（1）混合料配合比應(yīng)遵守下列規(guī)定：干法噴射水泥與砂、石之重量比宜為1.0∶4.0～1.0∶4.5；水灰比宜為0.40～0.45；濕法噴射水泥與砂、石之重量比宜為1.0∶3.5～1.0∶4.0；水灰比宜為 0.42～0.50，砂率宜為 50%～60%。速凝劑或其他外加劑的摻量應(yīng)通過試驗確定。外摻料的添加量應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并通過試驗確定。

（2）原材料按重量計，稱量的允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定：水泥和速凝劑均為±2%；砂、石均為±3%。

（3）混合料攪拌時間應(yīng)遵守下列規(guī)定：采用容量小于400 L的強(qiáng)制式攪拌機(jī)時，攪拌時間不得少于60 s；采用自落式或滾筒式攪拌機(jī)時，攪拌時間不得少于120 s；采用人工攪拌時，攪拌次數(shù)不得少于3次；混合料摻有外加劑或外摻料時，攪拌時間應(yīng)適當(dāng)延長。

（4）混合料在運(yùn)輸、存放過程中，應(yīng)嚴(yán)防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，裝入噴射機(jī)前應(yīng)過篩。

（5）干混合料宜隨拌隨用。無速凝劑摻入的混合料，存放時間不應(yīng)超過 2 h，干混合料摻速凝劑后，存放時間不應(yīng)超過20 min。

（6）用于濕法噴射的混合料拌制后，應(yīng)進(jìn)行坍落度測定，其坍落度宜為8～12 cm。

2.4 噴射前的準(zhǔn)備工作

（1）噴射作業(yè)現(xiàn)場，應(yīng)做好下列準(zhǔn)備工作：拆除作業(yè)面障礙物、清除拱圈表面風(fēng)化的部位；用高壓風(fēng)水沖洗受噴面；埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志；噴射機(jī)司機(jī)與噴射手不能直接聯(lián)系時，應(yīng)配備聯(lián)絡(luò)裝置；作業(yè)區(qū)應(yīng)有良好的通風(fēng)和足夠的照明裝置。

（2）噴射作業(yè)前，應(yīng)對機(jī)械設(shè)備、風(fēng)、水管路、輸料管路和電纜線路等進(jìn)行全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）采用濕法噴射時，宜備有液態(tài)速凝劑，并應(yīng)檢查速凝劑的泵送及計量裝置性能。

2.5 噴射作業(yè)

（1）噴射作業(yè)應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，噴射順序應(yīng)自下而上；素噴混凝土一次噴射厚度應(yīng)按照表1選用。

表1 素噴混凝土一次噴射厚度度 /mm

分層噴射時，后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行，若終凝1 h后再進(jìn)行噴射時，應(yīng)先用風(fēng)水清洗噴層表面；噴射作業(yè)緊跟開挖工作面時，混凝土終凝到下一循環(huán)放炮時間，不應(yīng)小于3 h。

（2）噴射機(jī)司機(jī)的操作應(yīng)遵守的規(guī)定：作業(yè)開始時，應(yīng)先送風(fēng)，后開機(jī)，再給料，結(jié)束時，應(yīng)待料噴完后，再關(guān)風(fēng)；向噴射機(jī)供料應(yīng)連續(xù)均勻，機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，料斗內(nèi)應(yīng)保持足夠的存料；噴射機(jī)的工作風(fēng)壓，應(yīng)滿足噴頭處的壓力在 0.1 MPa左右；噴射作業(yè)完畢或因故中斷噴射時，必須將噴射機(jī)和輸料管內(nèi)的積料清除干凈。

（3）噴射手的操作應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射手應(yīng)經(jīng)常保持噴頭具有良好的工作性能；噴頭與受噴面應(yīng)垂直，宜保持0.60～1.00 m的距離；干法噴射時，噴射手應(yīng)控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。

（4）噴射混凝土的回彈率，不應(yīng)大于25%。

（5）噴射混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射混凝土終凝2 h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)時間，一般工程不得少于7 d，重要工程不得少于14 d。氣溫低于＋5 ℃時，不得噴水養(yǎng)護(hù)。

（6）冬期施工應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不應(yīng)低于＋5 ℃；混合料進(jìn)入噴射機(jī)的溫度不應(yīng)低于＋5 ℃；噴射混凝土強(qiáng)度在下列數(shù)值時，不得受凍：①普通硅酸鹽水泥配制的噴射混凝土低于設(shè)計強(qiáng)度等級30%時；②礦渣水泥配制的噴射混凝土低于設(shè)計強(qiáng)度等級40%時。

2.6 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工

（1）噴射混凝土中鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)要遵守下列規(guī)定：鋼筋使用前應(yīng)清除污銹；采用雙層鋼筋網(wǎng)時，第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設(shè)；鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿或其他錨定裝置聯(lián)結(jié)牢固，噴射時鋼筋不得晃動。

（2）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土作業(yè)除應(yīng)符合本章有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)符合下列規(guī)定：開始噴射時，應(yīng)減小噴頭與受噴面的距離，并調(diào)節(jié)噴射角度，以保證鋼筋與壁面之間混凝土的密實性；噴射中如有脫落的混凝土被鋼筋網(wǎng)架住，應(yīng)及時清除。

2.7 質(zhì)量控制

（1）強(qiáng)度控制。重要工程的噴射混凝土施工，宜根據(jù)噴射混凝土現(xiàn)場28 d齡期抗壓強(qiáng)度的試驗結(jié)果，控制噴射混凝土抗壓強(qiáng)度。噴射混凝土施工中應(yīng)達(dá)到的平均抗壓強(qiáng)度可按下式計算：

fck＝fc＋S

式中，fck：施工階段混凝土應(yīng)達(dá)到的平均抗壓強(qiáng)度，MPa；

fc：噴射混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，MPa；

S：標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。

（2）勻質(zhì)性控制。噴射混凝土的勻質(zhì)性，可以現(xiàn)場 28 d齡期噴射混凝土抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，按表2的控制水平表示。

表2 噴射混凝土的勻質(zhì)性指標(biāo)

3 結(jié)束語

綜上所述，在橋梁維修加固中采用噴射混凝土與現(xiàn)澆混凝土加厚相比，該法主要優(yōu)點(diǎn)是不需要拆除原橋梁上建筑，節(jié)省工程量，提高了投資效益。