鄭州黃河公路大橋橋面鋪裝維修中的植筋技術(shù)研究

趙化強

摘 要：目前，植筋技術(shù)已成為現(xiàn)有多種橋梁加固技術(shù)必需的技術(shù)環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量的好壞至關(guān)橋梁加固施工的成敗。 本文根據(jù)工程實例分析了橋梁維修加固中應(yīng)用植筋技術(shù)，并詳細闡述了植筋技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用流程。

關(guān)鍵詞：橋梁；鋪裝維修；植筋技術(shù)；混凝土；深度

1.前言

植筋技術(shù)又稱為錨筋技術(shù)，是一種新型混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。該技術(shù)采用沖擊電鉆在現(xiàn)有混凝土等結(jié)構(gòu)上鉆孔，然后用植筋專用結(jié)構(gòu)膠填塞，最后栽植鋼筋，使鋼筋和混凝土緊密結(jié)合，以達到增強新增加固材料與老結(jié)構(gòu)的連接性能，同時又可使所植鋼筋起到剪力鋼筋的作用。該技術(shù)常用在橋梁加固領(lǐng)域，錨噴混凝土加固、套拱加固、增大截面加固以及橋面補強改造等橋梁加固維修工程中。本文結(jié)合工程實踐對該技術(shù)探討如下。

2.工程實例

2.1技術(shù)標準 鄭州黃河公路大橋是G107國道北京至深圳，省道鄭州至滑縣，鄭州至常平路線的樞紐，跨越黃河，也是河南省連接黃河南北的一級公路。鄭州黃河公路大橋全長為5549.86m，為特大型橋梁，跨徑組合為：47×40m+62×50m+28×20m（孔數(shù)×跨徑），上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、框架式橋臺，雙柱式橋墩，橋面簡易連續(xù)，間隔150m至250m，設(shè)一道梳齒型鋼板伸縮縫，板式橡膠支座。

設(shè)計荷載：汽車-超20級，掛車-120級，人群荷載350kg/m2。

橋面凈寬：凈16+2×1.25m人行道。

2.2 主要病害，鄭州黃河公路大橋1984年開始建設(shè)，1986年10月1日通車，到目前為止已運營27年，其主要病害有：1）出現(xiàn)了T梁腹板豎向裂縫，橫隔板混凝土脫落、脫焊、開裂及橋面縱縫等病害。2）橋面系病害，T梁翼緣板聯(lián)接處出現(xiàn)縱向裂縫，跨間連接處出現(xiàn)橫向裂縫，橋面鋪裝出現(xiàn)網(wǎng)裂、松散、坑槽，伸縮縫鋼板松動、斷裂，人行道板混凝土開裂、露筋，泄水管缺失等。

2.3 橋面鋪裝加固方案，對全橋混凝土橋面鋪裝鑿除后進行重鋪，采用雙層鋼筋網(wǎng)片或并筋，在橋面板上植入短鋼筋；施工時盡可能避免對T梁橋面板造成不必要的損壞。橋面鋪裝方案：保持總厚度不變，混凝土鋪裝改為8～16cm厚C50雙層鋼筋網(wǎng)片或并筋無收縮混凝土，加鋪3cm厚改性瀝青混凝土。

3.植筋技術(shù)植筋材料力學(xué)指標

3.1 植筋用結(jié)構(gòu)膠

膠粘劑應(yīng)符合設(shè)計要求和現(xiàn)行國家或行業(yè)材料標準的規(guī)定，并附有廠家所提供的材料檢驗合格證明和產(chǎn)品鑒定文件，經(jīng)抽樣檢驗合格后方可使用。結(jié)構(gòu)膠與加固構(gòu)件相當強度等級混凝土錨固件的抗拔粘接強度，必須大于相應(yīng)混凝土的設(shè)計抗剪強度值，混凝土抗剪強度設(shè)計值 fcv 可按《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25z90）規(guī)定值取用。其性能見表1。

3.2植筋深度

在工程實際中， 錨筋的埋植深度可按新舊混凝土可靠粘接要求和錨筋屈服強度兩種情況來確定。一般而言，對于原“公橋規(guī)”一級鋼筋（現(xiàn)為11235鋼筋），錨固深度可采用10 d，Ⅱ級鋼筋可采用15 d，其抗拉拔強度可接近鋼筋的屈服強度。也有文獻建議植筋對原《公橋規(guī)>Ⅱ級鋼筋（現(xiàn)為HRB335）的錨固長度不小于12 d即可保證錨筋發(fā)生屈服破壞。同時，在橋梁加固中，植筋位置距構(gòu)件邊緣尚應(yīng)保證有一定距離，通常不小于3 d和45 mm，并應(yīng)位于錨固構(gòu)件主筋的內(nèi)側(cè)?？紤]鉆孔施工方便，相鄰植筋凈距應(yīng)適當加大。

3.3植筋孔道孔徑

從植筋-混凝土錨固件受力角度，進行實驗研究，建議孔道直徑等于鋼筋公稱直徑加 6mm，根據(jù)近年來的工程經(jīng)驗，采用這一孔徑規(guī)定是可行的。

3.4植筋的施工環(huán)境與要求

常見結(jié)構(gòu)膠在常溫下固化。一般20℃以上時，固化時間為4—5 h，24 h后可達到一定強度并卸除支撐，一般3-4 d可達到最終強度。低溫下可采用相應(yīng)的低溫專用膠或采用升溫措施，以確保結(jié)構(gòu)膠的正常固化。同時，為保證結(jié)構(gòu)膠粘劑與混凝土的粘合，植筋前應(yīng)對鉆孔進行清理，采用壓縮空氣清孔后，再用脫脂棉沾丙酮擦洗孔壁，并保持孔內(nèi)干燥。按膠種配膠并向鉆孔注膠，注膠時應(yīng)注意排除鉆孔內(nèi)的空氣，并以鋼筋植入后略有被擠出為度。采用無銹的鋼筋植入鉆孔，旋轉(zhuǎn)鋼筋以利結(jié)構(gòu)膠與鉆孔壁的粘合，植入的鋼筋在結(jié)構(gòu)膠凝固前必須做臨時固定，以免鋼筋移位。

4.植筋技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用流程

4.1 混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合面要求：

（1）混凝土構(gòu)件的粘合面有污物時，應(yīng)先用非金屬砂干法噴砂吹除，或用硬毛刷粘高效洗滌劑刷除表面油垢。當混凝土表面有的松散層，則應(yīng)先刮除，用清潔壓縮空氣吹掉灰塵和顆粒，對粘合面進行打磨，除去表層，直至露出新面，并用無油壓縮空氣吹除粉粒。待完全干燥后用丙酮擦拭表面。

（2）如混凝土表面較為干凈，則可直接對粘合面打磨，去掉表層，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用丙酮擦拭表面即可。

4.2成孔

根據(jù)箱梁中心線測設(shè)結(jié)果和加固施工圖設(shè)計，標注出植筋具體位置，用沖擊電錘進行植筋孔洞鉆施工。植筋孔洞的鉆孔施工完畢，當鉆孔遇到鋼筋時適當調(diào)整孔位，重新進行鉆孔，直至成孔為止。 要按照設(shè)計選定鉆孔位置， 嚴格控制誤差，保證誤差在 2cm 之內(nèi)。鉆孔時要小心注意，以免碰到鋼筋。鉆孔時要根據(jù)孔徑和對應(yīng)深度要求。在鉆孔形成批量后，應(yīng)該逐個清除孔內(nèi)的灰塵，利用清水或者壓縮空氣清孔，然后反復(fù)應(yīng)毛刷清理，以確?？妆跓o灰塵。

4.3鋼筋處理

用鋼刷清除外露在鋼筋表面的氧化層， 對鋼筋銹蝕區(qū)域的混凝土表面進行清潔處理。

4.4配膠及注膠

配膠時要嚴格按照使用說明進行，而且要一次性完成注膠。具體操作為先將植筋膠直接放入膠槍，旋轉(zhuǎn)攪拌頭到頭部，扣動膠槍直到膠流出，待到流出的膠呈均勻灰色時即可使用。注膠時，注膠嘴盡量保證插入孔底，根據(jù)注膠速度緩慢拔出注膠嘴，注入孔內(nèi) 2/3 即可。

4.5插筋

（1）注膠前應(yīng)對新膠進行預(yù)注，把沒有混合的膠打出，使混合嘴內(nèi)的膠充分混合，出膠色澤一致即可，完畢后植筋膠直接注入即可。

（2）插筋是一項至關(guān)重要的工序，操作為要在注膠后對鋼筋施加壓力，同方向旋動使之緩緩植入孔內(nèi)，在排出孔出殘余空氣的同時，將鋼筋植入到設(shè)計深度， 讓膠溢出些許，保證膠飽滿。鋼筋可采用旋轉(zhuǎn)方式人孔，插入孔底以保證植入深度。

（3）植筋膠填充量應(yīng)保證插入鋼筋后周邊有少許膠溢出。

（4）植筋膠用量：可根據(jù)注膠理論用量確定出膠次數(shù)，

注膠時注射膠槍注膠行程可做適當調(diào)整。

（5）每個孔注膠結(jié)束后應(yīng)松開緊固閥，以使膠囊卸壓。插筋是一項至關(guān)重要的工序，操作為要在注膠后對鋼筋施加壓力，同方向旋

動使之緩緩植入孔內(nèi)，在排出孔出殘余空氣的同時，將鋼筋植入到設(shè)計深度， 讓膠溢出些許，保證膠飽滿。

4.6養(yǎng)生

如果是室外溫度自然養(yǎng)護，當溫度過低時，要改用耐低溫改性結(jié)構(gòu)膠，養(yǎng)生時間一般在 24h 以上。要在插好固定后的鋼筋膠養(yǎng)生期結(jié)束后再進行鋼筋焊接綁扎及其它各項工作，在養(yǎng)生期間莫要盡量避免橋的震蕩。

4.7質(zhì)量控制

植筋技術(shù)中鋼筋錨固質(zhì)量直接影響錨固鋼筋的抗拔粘結(jié)強度，從而影響加固工程的安全性?？拱握辰訌姸扰c包括結(jié)構(gòu)膠在內(nèi)的多種因素有關(guān)。植筋后隨機抽檢，檢驗用拉拔儀作拉拔試驗。班組先進行自檢，然后質(zhì)檢員抽檢，最后報監(jiān)理工程師檢驗。實測項目見表2。

摘 要：目前，植筋技術(shù)已成為現(xiàn)有多種橋梁加固技術(shù)必需的技術(shù)環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量的好壞至關(guān)橋梁加固施工的成敗。 本文根據(jù)工程實例分析了橋梁維修加固中應(yīng)用植筋技術(shù)，并詳細闡述了植筋技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用流程。

關(guān)鍵詞：橋梁；鋪裝維修；植筋技術(shù)；混凝土；深度

1.前言

植筋技術(shù)又稱為錨筋技術(shù)，是一種新型混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。該技術(shù)采用沖擊電鉆在現(xiàn)有混凝土等結(jié)構(gòu)上鉆孔，然后用植筋專用結(jié)構(gòu)膠填塞，最后栽植鋼筋，使鋼筋和混凝土緊密結(jié)合，以達到增強新增加固材料與老結(jié)構(gòu)的連接性能，同時又可使所植鋼筋起到剪力鋼筋的作用。該技術(shù)常用在橋梁加固領(lǐng)域，錨噴混凝土加固、套拱加固、增大截面加固以及橋面補強改造等橋梁加固維修工程中。本文結(jié)合工程實踐對該技術(shù)探討如下。

2.工程實例

2.1技術(shù)標準 鄭州黃河公路大橋是G107國道北京至深圳，省道鄭州至滑縣，鄭州至常平路線的樞紐，跨越黃河，也是河南省連接黃河南北的一級公路。鄭州黃河公路大橋全長為5549.86m，為特大型橋梁，跨徑組合為：47×40m+62×50m+28×20m（孔數(shù)×跨徑），上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、框架式橋臺，雙柱式橋墩，橋面簡易連續(xù)，間隔150m至250m，設(shè)一道梳齒型鋼板伸縮縫，板式橡膠支座。

設(shè)計荷載：汽車-超20級，掛車-120級，人群荷載350kg/m2。

橋面凈寬：凈16+2×1.25m人行道。

2.2 主要病害，鄭州黃河公路大橋1984年開始建設(shè)，1986年10月1日通車，到目前為止已運營27年，其主要病害有：1）出現(xiàn)了T梁腹板豎向裂縫，橫隔板混凝土脫落、脫焊、開裂及橋面縱縫等病害。2）橋面系病害，T梁翼緣板聯(lián)接處出現(xiàn)縱向裂縫，跨間連接處出現(xiàn)橫向裂縫，橋面鋪裝出現(xiàn)網(wǎng)裂、松散、坑槽，伸縮縫鋼板松動、斷裂，人行道板混凝土開裂、露筋，泄水管缺失等。

2.3 橋面鋪裝加固方案，對全橋混凝土橋面鋪裝鑿除后進行重鋪，采用雙層鋼筋網(wǎng)片或并筋，在橋面板上植入短鋼筋；施工時盡可能避免對T梁橋面板造成不必要的損壞。橋面鋪裝方案：保持總厚度不變，混凝土鋪裝改為8～16cm厚C50雙層鋼筋網(wǎng)片或并筋無收縮混凝土，加鋪3cm厚改性瀝青混凝土。

3.植筋技術(shù)植筋材料力學(xué)指標

3.1 植筋用結(jié)構(gòu)膠

膠粘劑應(yīng)符合設(shè)計要求和現(xiàn)行國家或行業(yè)材料標準的規(guī)定，并附有廠家所提供的材料檢驗合格證明和產(chǎn)品鑒定文件，經(jīng)抽樣檢驗合格后方可使用。結(jié)構(gòu)膠與加固構(gòu)件相當強度等級混凝土錨固件的抗拔粘接強度，必須大于相應(yīng)混凝土的設(shè)計抗剪強度值，混凝土抗剪強度設(shè)計值 fcv 可按《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25z90）規(guī)定值取用。其性能見表1。

3.2植筋深度

在工程實際中， 錨筋的埋植深度可按新舊混凝土可靠粘接要求和錨筋屈服強度兩種情況來確定。一般而言，對于原“公橋規(guī)”一級鋼筋（現(xiàn)為11235鋼筋），錨固深度可采用10 d，Ⅱ級鋼筋可采用15 d，其抗拉拔強度可接近鋼筋的屈服強度。也有文獻建議植筋對原《公橋規(guī)>Ⅱ級鋼筋（現(xiàn)為HRB335）的錨固長度不小于12 d即可保證錨筋發(fā)生屈服破壞。同時，在橋梁加固中，植筋位置距構(gòu)件邊緣尚應(yīng)保證有一定距離，通常不小于3 d和45 mm，并應(yīng)位于錨固構(gòu)件主筋的內(nèi)側(cè)。考慮鉆孔施工方便，相鄰植筋凈距應(yīng)適當加大。

3.3植筋孔道孔徑

從植筋-混凝土錨固件受力角度，進行實驗研究，建議孔道直徑等于鋼筋公稱直徑加 6mm，根據(jù)近年來的工程經(jīng)驗，采用這一孔徑規(guī)定是可行的。

3.4植筋的施工環(huán)境與要求

常見結(jié)構(gòu)膠在常溫下固化。一般20℃以上時，固化時間為4—5 h，24 h后可達到一定強度并卸除支撐，一般3-4 d可達到最終強度。低溫下可采用相應(yīng)的低溫專用膠或采用升溫措施，以確保結(jié)構(gòu)膠的正常固化。同時，為保證結(jié)構(gòu)膠粘劑與混凝土的粘合，植筋前應(yīng)對鉆孔進行清理，采用壓縮空氣清孔后，再用脫脂棉沾丙酮擦洗孔壁，并保持孔內(nèi)干燥。按膠種配膠并向鉆孔注膠，注膠時應(yīng)注意排除鉆孔內(nèi)的空氣，并以鋼筋植入后略有被擠出為度。采用無銹的鋼筋植入鉆孔，旋轉(zhuǎn)鋼筋以利結(jié)構(gòu)膠與鉆孔壁的粘合，植入的鋼筋在結(jié)構(gòu)膠凝固前必須做臨時固定，以免鋼筋移位。

4.植筋技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用流程

4.1 混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合面要求：

（1）混凝土構(gòu)件的粘合面有污物時，應(yīng)先用非金屬砂干法噴砂吹除，或用硬毛刷粘高效洗滌劑刷除表面油垢。當混凝土表面有的松散層，則應(yīng)先刮除，用清潔壓縮空氣吹掉灰塵和顆粒，對粘合面進行打磨，除去表層，直至露出新面，并用無油壓縮空氣吹除粉粒。待完全干燥后用丙酮擦拭表面。

（2）如混凝土表面較為干凈，則可直接對粘合面打磨，去掉表層，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用丙酮擦拭表面即可。

4.2成孔

根據(jù)箱梁中心線測設(shè)結(jié)果和加固施工圖設(shè)計，標注出植筋具體位置，用沖擊電錘進行植筋孔洞鉆施工。植筋孔洞的鉆孔施工完畢，當鉆孔遇到鋼筋時適當調(diào)整孔位，重新進行鉆孔，直至成孔為止。 要按照設(shè)計選定鉆孔位置， 嚴格控制誤差，保證誤差在 2cm 之內(nèi)。鉆孔時要小心注意，以免碰到鋼筋。鉆孔時要根據(jù)孔徑和對應(yīng)深度要求。在鉆孔形成批量后，應(yīng)該逐個清除孔內(nèi)的灰塵，利用清水或者壓縮空氣清孔，然后反復(fù)應(yīng)毛刷清理，以確?？妆跓o灰塵。

4.3鋼筋處理

用鋼刷清除外露在鋼筋表面的氧化層， 對鋼筋銹蝕區(qū)域的混凝土表面進行清潔處理。

4.4配膠及注膠

配膠時要嚴格按照使用說明進行，而且要一次性完成注膠。具體操作為先將植筋膠直接放入膠槍，旋轉(zhuǎn)攪拌頭到頭部，扣動膠槍直到膠流出，待到流出的膠呈均勻灰色時即可使用。注膠時，注膠嘴盡量保證插入孔底，根據(jù)注膠速度緩慢拔出注膠嘴，注入孔內(nèi) 2/3 即可。

4.5插筋

（1）注膠前應(yīng)對新膠進行預(yù)注，把沒有混合的膠打出，使混合嘴內(nèi)的膠充分混合，出膠色澤一致即可，完畢后植筋膠直接注入即可。

（2）插筋是一項至關(guān)重要的工序，操作為要在注膠后對鋼筋施加壓力，同方向旋動使之緩緩植入孔內(nèi)，在排出孔出殘余空氣的同時，將鋼筋植入到設(shè)計深度， 讓膠溢出些許，保證膠飽滿。鋼筋可采用旋轉(zhuǎn)方式人孔，插入孔底以保證植入深度。

（3）植筋膠填充量應(yīng)保證插入鋼筋后周邊有少許膠溢出。

（4）植筋膠用量：可根據(jù)注膠理論用量確定出膠次數(shù)，

注膠時注射膠槍注膠行程可做適當調(diào)整。

（5）每個孔注膠結(jié)束后應(yīng)松開緊固閥，以使膠囊卸壓。插筋是一項至關(guān)重要的工序，操作為要在注膠后對鋼筋施加壓力，同方向旋

動使之緩緩植入孔內(nèi)，在排出孔出殘余空氣的同時，將鋼筋植入到設(shè)計深度， 讓膠溢出些許，保證膠飽滿。

4.6養(yǎng)生

如果是室外溫度自然養(yǎng)護，當溫度過低時，要改用耐低溫改性結(jié)構(gòu)膠，養(yǎng)生時間一般在 24h 以上。要在插好固定后的鋼筋膠養(yǎng)生期結(jié)束后再進行鋼筋焊接綁扎及其它各項工作，在養(yǎng)生期間莫要盡量避免橋的震蕩。

4.7質(zhì)量控制

植筋技術(shù)中鋼筋錨固質(zhì)量直接影響錨固鋼筋的抗拔粘結(jié)強度，從而影響加固工程的安全性?？拱握辰訌姸扰c包括結(jié)構(gòu)膠在內(nèi)的多種因素有關(guān)。植筋后隨機抽檢，檢驗用拉拔儀作拉拔試驗。班組先進行自檢，然后質(zhì)檢員抽檢，最后報監(jiān)理工程師檢驗。實測項目見表2。