化學植筋在隧道主體結構中的應用

何 新 邵海龍

(中交隧道工程局有限公司，北京 100088)

化學植筋在隧道主體結構中的應用

何 新 邵海龍

(中交隧道工程局有限公司，北京 100088)

簡要介紹了化學植筋在隧道工程中的特點，并通過其在施工中的應用詳細介紹了化學植筋施工工藝、植筋材料以及拉拔檢測方法，最后對化學植筋技術在隧道主體結構中的應用作了總結闡述，為植筋技術的應用積累了經(jīng)驗。

化學植筋，隧道，主體結構，試驗

0 引言

化學植筋是通過化學粘合劑將植筋上的拉力傳遞到混凝土中，并使新增錨固鋼筋能發(fā)揮設計所期望的性能。

混凝土結構植筋技術在膨脹螺栓的基礎上慢慢發(fā)展起來。膨脹螺栓是一種用來固定管路支架設備的特殊螺紋連接件，由于受到動力荷載時，錨固區(qū)周圍產(chǎn)生應力集中，極易造成膨脹螺栓松動。1959年樹脂膠裹技術應運而生，取代了膨脹螺栓的不足。此后這一技術廣泛應用到礦山、隧道等工程中，并逐漸發(fā)展成為一種新的錨固連接——后錨鋼筋，即混凝土結構植筋技術。目前，植筋技術普遍應用于隧道主體結構中，因不必預留預埋筋，方便管片運輸及拼裝，提高了預制化結構施工速度，同時給隧道工程后續(xù)同步施工創(chuàng)造了條件，不僅縮短了工期，還提升了經(jīng)濟效益。

對于隧道(雙層四車道)上層結構來說，二層車道板基礎采用現(xiàn)澆混凝土施工，為確保管片與車道基礎有效連接，在管片內壁上預先進行植筋，埋置于管片中連接筋采用化學植筋錨固(化學植筋在隧道內部結構中應用于梁、板、柱和墻等構件的連接)。

1 植筋技術在隧道工程中的特點

1)隧道內部結構復雜、凈空利用率高、施工環(huán)境差、空間狹小。

2)計劃工期短，現(xiàn)場施工條件不利。同時還要求各個施工工序(隧道盾構掘進、管片安裝、管線安裝、植筋施工、內部主體混凝土澆筑及車道板安裝等)采用同步作業(yè)，交叉施工。

3)設計錨固力大，可靠性高，技術要求高(成孔時嚴禁切斷管片內鋼筋),位置、角度要求嚴格。

2 施工工藝

施工工藝為：測量放樣→確定孔位→鉆孔→檢查孔深→清孔→配置結構膠→鋼筋處理→鋼筋錨固→養(yǎng)護→檢查驗收。

1)測量放樣：根據(jù)設計圖紙對各項分類工程結構設計邊線進行定點放樣。

2)確定孔位：按照設計與施工質量驗收規(guī)范要求、測量放樣點在管片上畫好各結構鋼筋位置線，確定鉆孔位置。

3)鉆孔：植筋位置標記好后，用鋼筋掃描儀對管片進行鋼筋掃描，孔位與管片鋼筋相沖突時，孔位宜做調整，避開管片鋼筋，不能破壞原結構主筋，若位置在管片上存在受力鋼筋，經(jīng)設計、監(jiān)理、質檢、建設部門協(xié)商適當增加植筋根數(shù)，以抵消移位帶來的不利影響(以增加15%為宜)。保證植筋對管片上的主筋沒有損傷。鉆孔采用電錘或風鉆成孔，鉆孔深度符合設計圖紙的深度要求，相應規(guī)格大小鋼筋對應的植筋鉆孔直徑為d+(4～8)mm，鉆孔的方向要與水平線向下傾斜3°角左右，其目的是在灌注建筑結構膠時防止膠在未固化時流出。

4)檢查孔深：孔眼深度、直徑要求如表1所示。

5)清孔：檢查完孔深、孔徑合格后進行清孔，清孔的時間應在鋼筋錨固前進行，采用鼓風機將混凝土粉塵吹出，然后用毛刷將孔壁刷凈，再次吹塵，應反復進行3次～5次，不得遺留混凝土粉末和混凝土塊，孔洞須干燥。可采用自然干燥的方法進行。最后用脫脂棉蘸酒精或丙酮擦洗孔壁。若有廢孔，清凈后用植筋膠或相應強度的水泥砂漿填充(為了保證隧道內空氣通暢，用吸塵器進行吸塵)。

6)注膠：錨固膠要選用植筋專用膠水，保證孔內膠液飽滿并不外溢，并計算孔內用膠量應扣除植入鋼筋體積或膠液量達到孔深1/3，孔內注完膠后應立即植筋。

7)鋼筋處理：鋼筋表面必須清理干凈不得有銹跡、油污，Ⅰ級鋼筋(光圓鋼筋)應用砂紙將鋼筋表面銹跡、油污等清除干凈。

8)植筋：首先將植筋膠按一定比例摻配好注入孔內，將錨固端涂膠后緩慢插入，使孔內空氣排出后結構膠從孔口溢出,并保證鋼筋外露工作長度。

9)養(yǎng)護：植筋完成后，12 h內，在日平均氣溫25 ℃以上不得擾動鋼筋，24 h內，在日平均氣溫25 ℃以下不得擾動鋼筋，植筋結束后要對成品進行保護并警示，避免在植筋固化之前擾動影響植筋效果。

10)檢驗：在膠完全固化后進行強度抽樣檢查，合格后再進行下一工序施工。

表1 植筋孔位深度一覽表

3 植筋材料

植筋膠材料采用符合相關規(guī)范規(guī)定的A級膠，主要成分是由合成環(huán)氧樹脂膠、聚酯樹脂膠、乙烯基樹膠等，其性能應滿足：抗震性能、抗疲勞性能、室溫下的長期性能、高溫下的長期性能、防火—混凝土植筋結構在火燃燒中的表現(xiàn)等(植筋膠嚴禁摻加揮發(fā)性有害溶劑和反應性稀釋劑、乙二胺做改性環(huán)氧樹脂固化劑、氯離子及金屬膨脹物等)。

植筋膠應滿足在潮濕的環(huán)境下可以施工而不降低技術性能的要求，吸水率不大于0.06%(24 h)，植筋膠必須有抗腐蝕性能。

植筋采用的鋼筋必須與構件配筋相匹配，并保證表面潔凈，無銹蝕和油污(植筋鋼筋應避免焊接，如確需焊接，焊點距注膠頂面距離不小于20d，且不小于300 mm，并采取有效降溫措施，防止植筋膠失效)。

準備適當數(shù)量的丙酮溶液，用于清洗油污和膠體污染。

4 施工現(xiàn)場試驗檢測

植筋拉拔現(xiàn)場試驗檢測可分為破壞性試驗和非破壞性試驗。重要結構及生命線工程結構構件采用破壞性試驗。

試驗取樣要求：拉拔現(xiàn)場試驗采用隨機取樣，同一規(guī)格、同一型號的錨筋組成一個試驗批，抽取數(shù)量按相關規(guī)范規(guī)程嚴格抽取。

試樣拉力計算：拉力值取單根(HRB400)熱軋帶肋鋼筋截面面積乘以1.15倍鋼筋抗拉強度設計值。

試驗加載程序：植筋48 h后，進行現(xiàn)場原位測試拉拔檢測，采用拉力計(千斤頂)對所植鋼筋進行拉拔試驗，加載方式見圖1。

為減少千斤頂對錨固筋周圍混凝土的影響，在千斤頂?shù)紫聣|槽鋼或用支架將其架空，支點距離不小于max(60 mm，3d)。以穩(wěn)定速度加荷，觀察鋼筋是否達到屈服極限。若鋼筋達到屈服極限，則暫停加荷，穩(wěn)定3 min，觀察是否有破壞或位移持續(xù)變大，當荷載達到鋼筋屈服極限或超過時，然后以勻速加荷直到植筋錨固破壞，記錄破壞荷載和破壞狀態(tài)。植筋膠強度高于鋼筋的屈服強度時，植筋膠沒有破壞，鋼筋達到極限后會被拉斷，這說明鋼筋和植筋膠都符合要求。

植筋破壞形式：

1)鋼筋達到極限荷載拉斷(鋼筋破壞);

2)混合破壞(上部混凝土錐體破壞，下部沿結構膠、混凝土界面拔出)；

3)膠筋截面破壞(鋼筋沿結構膠、鋼筋界面拔出)結構構件植筋，破壞形式宜控制為鋼筋達到極限荷載拉斷。

5 結語

由于隧道主體結構化學植筋錨固便捷、施工快、工期短，所以在隧道工程施工中，采用內部結構預制化與現(xiàn)澆結構鋼筋錨固相結合，確保了同步施工工藝的成功運用,并取得了明顯的社會和經(jīng)濟效益。為植筋技術在隧道工程的應用，提供了借鑒與參考。

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Utilization of chemically plated bar in the construction of main tunnel structure

He Xin Shao Hailong

(CCCCTunnelEngineeringCo.，Ltd,Beijing100088,China)

The paper briefly introduces chemically plated bar features in tunnel engineering, introduces its construction technology, plated bar material and pulling detection methods through its construction application, and finally summarizes its application in major tunnel structure, which has accumulated experience for plated bar technology.

chemically plated bar, tunnel, major structure, test

1009-6825(2015)02-0170-02

2014-11-08

何 新(1988- )，男，助理工程師； 邵海龍(1985- )，男，助理工程師

U451

A