張麗萍
(甘肅省白銀公路管理局白銀公路管理段,甘肅 白銀730900)
隧道在營運期間常見的典型病害有:襯砌滲水、開裂、剝落,局部松散等。傳統(tǒng)的處理方法有注漿堵水、裂縫處理、空洞壓漿等工藝。本文主要介紹了利用錨固噴漿法進行加固的一種新工法,該工法是一項新的應用外粘高性能復合材料加固結構的技術。該工法實質是體外配筋,采用植筋錨固方式布沿拱圈布設在拱頂和側墻,用高強碳纖維棒作為受力配筋,提高原構件的配筋量與拱圈的整體性,從而相應的提高結構構件的剛度和承載力;以聚合物砂漿作為粘結劑和碳纖維棒的保護層,不僅具有良好的粘結性能,而且抗腐蝕、耐高溫。錨固噴漿加固法還可用于控制混凝土構件的裂縫寬度的發(fā)展及已有裂縫的封閉。結合南瓦隧道的實際應用,達到預期目標。
圖2 纖維棒加固詳圖
南瓦隧道位于貴州省國道G320線臺江至凱里段,為二級公路上的單洞室汽車雙向行駛隧道。隧道設計標準按《公路工程技術標準》山嶺重丘區(qū)二級公路隧道標準進行設計,于2000年建成通車。隧道全長100m,最大埋深37.52m。建筑限界設計值寬度為8.5m,凈高5.0m。
圖3 纖維棒錨固詳圖
根據(jù)現(xiàn)場調查資料,結合隧址區(qū)地形、地貌、地質情況、相應隧道的竣工資料及相關規(guī)范,在重點分析隧道襯砌裂縫及漏水病害原因的基礎上,參考國內外相關病害整治的成功經驗,提出以下病害整治方案:
拱頂基本連續(xù)破壞,故隧道內拱頂全幅使用碳纖維棒進行加固。在加固前處理完點漏、面漏、裂縫漏水以及施工縫漏水后,按照碳纖維棒加固的施工工藝和順序進行施工,具體施工方法見下節(jié)。
圖1 復合纖維棒材加固施工工藝流程
4.1 原構件混凝土表面處理及備料
采用復合纖維棒進行加固時,應根據(jù)原構件混凝土表面情況,采取相應措施進行處理:
①混凝土表面如出現(xiàn)剝落、蜂窩、空洞、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部 位應予剔除,對較大面積的劣質層,在剔除后,采用功能性聚合物砂漿進行修復,對已經生銹的鋼筋進行除銹;
②混凝土表面裂縫根據(jù)裂縫的性質及構件所處環(huán)境,按照規(guī)范《混凝土結構加固設計規(guī)范》(GB 50367-2006)中有關裂縫修補技術進行相應的處理;
③用電錘鉆按圖紙進行碳纖維棒的錨固孔鉆孔施工;
④用高壓噴水器以150bar的壓力高壓洗滌混凝土表面后干燥,干燥程度以手指觸感干燥為標準。
4.2 涂抹表面強化劑
混凝土表面強化劑用于增強原結構混凝土表面的密實性,提高與聚合物砂漿的粘結性。
4.3 噴涂功能性聚合物砂漿
①在混凝土表面涂抹表面強化及抑制生銹劑后,根據(jù)原結構的具體情況,對原構件表面進行修復,以便復合纖維棒的固定與粘合,保證復合纖維棒能與原構件協(xié)調變形,共同受力;
②采用噴涂機進行噴涂。在噴涂澆筑情況下,主機與噴涂機距離應保持在50 cm左右,為清除孔隙,提高粘結力,首先涂抹5 mm厚的聚合物砂漿進行打底,然后再進行噴涂;
③涂抹功能性聚合物砂漿后 (同時要求制作同條件的試塊),蓋上養(yǎng)護布以濕潤養(yǎng)護;若條件不允許,可使用液體噴涂機及刷子、滾筒在表面涂抹液體成膜養(yǎng)護劑以濕潤養(yǎng)護;
④聚合物砂漿在10°C以下應留有充足的養(yǎng)護時間,5°C 以下,35°C 以上應停止施工。
4.4 安裝錨具及復合纖維棒
①纖維棒材與構件表面應黏貼緊密,不留空隙;
②用于固定碳纖維棒的螺栓及螺母只起到固定復合纖維棒的作用,不作為受力構件;
③螺栓、螺母及固定錨具采用不銹鋼或不會生銹的材料,按1000 mm間距固定安裝,以防止纖維棒下垂,若發(fā)現(xiàn)纖維棒與構件表面有空隙,應適當減小錨具間距;
④根據(jù)計算確定的間距,采用固定錨具,將纖維棒固定在構件表面;
⑤把碳纖維棒的采用植筋膠錨固在拱圈上預留的錨固孔內,錨固施工應符合 《混凝土結構后錨固技術規(guī)程》(JGJ145-2004)之鋼筋錨固的規(guī)定。
經過加固后,從有效地治理了原有襯砌滲水、開裂、剝落,局部松散等病害,外觀修舊如新,采用植筋錨固方式布沿拱圈布設在拱頂和側墻,用高強碳纖維棒作為受力配筋,提高原構件的配筋量與拱圈的整體性,從而相應的提高結構構件的剛度和承載力達到加固目的。
本文通過對錨固噴漿加固法加固板隧道的工程實踐,得到以下結論:
6.1 整體強度高、早期強度增長快,大大提升結構承載能力
6.2 碳纖維棒的自重輕、設計厚度薄,對整體的結構重量影響小
6.3 采用錨固和噴射方式施工,施工簡便,無需支模板
6.4 施工方法簡單,工期短,不需要大型設備,不受空間限制
6.5 施工成型后干縮率低,抗開裂性能良好
6.6 粘結力強,與原結構形成一體
6.7 與混凝土性能一致,抗凍融性、耐久性、耐化學腐蝕性良好
6.8 材料環(huán)保,無毒害
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