高速公路改擴(kuò)建橋梁工程中植筋技術(shù)的實(shí)踐分析

魏應(yīng)和

摘要：植筋技術(shù)具有較為簡(jiǎn)單的施工工藝和較高的施工效率，且具有較強(qiáng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，在高速公路改擴(kuò)建橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用。文章介紹了植筋技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合柳南高速公路改擴(kuò)建工程實(shí)例，分析了植筋技術(shù)在高速公路改擴(kuò)建橋梁工程中的施工工藝與注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：高速公路;改擴(kuò)建橋梁;植筋技術(shù)

The rebar planting technology has relatively simple construction technology and high construction efficiency，and has strong safety and economy，thus it has been widely used in the expressway bridge reconstruction and expansion projects.This article introduces the advantages of rebar planting technology，then，combining the example of Liunan Expressway reconstruction and expansion project，it analyzes the construction technology and precautions of rebar planting technology in expressway bridge reconstruction and expansion project.

Expressway;Bridge reconstruction and expansion;Rebar planting technology

0 引言

植筋是在施工部位實(shí)施鉆孔，并將植筋膠注入鉆孔中，再將鋼筋插入其中，以滿足結(jié)構(gòu)傳遞受力要求。在高速公路改擴(kuò)建橋梁工程中，采用植筋技術(shù)，能通過(guò)簡(jiǎn)單的施工步驟，取得良好的施工效果，并減少破損，降低施工成本。對(duì)此，要基于高速公路改擴(kuò)建橋梁工程的實(shí)際情況，遵循施工工藝要求，對(duì)植筋技術(shù)進(jìn)行靈活應(yīng)用。

1 植筋技術(shù)概述

1.1 技術(shù)原理

植筋技術(shù)是在指定部位通過(guò)沖擊鉆按照預(yù)先確定的深度以及孔徑實(shí)施鉆孔，然后清孔，在孔內(nèi)注入植筋膠，并將鋼筋插入其中，借助植筋膠實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土的有效錨固，促進(jìn)預(yù)埋鋼筋形成良好的錨固效果，并滿足結(jié)構(gòu)傳遞受力相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的具體要求[1]的施工技術(shù)。植筋固化時(shí)間如表1所示。

1.2 植筋技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

在鋼混結(jié)構(gòu)中應(yīng)用植筋技術(shù)，能有效防止開(kāi)鑿?fù)诙吹膶?shí)際范圍過(guò)大。對(duì)植筋部位進(jìn)行鉆孔，并將植筋膠注入孔中，能促進(jìn)鋼筋與混凝土實(shí)現(xiàn)有效錨固，大幅度減少改造工程的實(shí)際工程量和資源消耗，且能避免嚴(yán)重?fù)p傷結(jié)構(gòu)部件。植筋膠通過(guò)自身具備的黏性對(duì)鋼筋與混凝土進(jìn)行錨固，而不是依靠?jī)烧呙泬阂约澳Σ列纬傻牧?。植筋深度與受拉荷載量成正比，能產(chǎn)生較大的抗拔力，有效保障錨固強(qiáng)度[2]。另外，植筋施工僅需直徑較小的鉆孔，且具有較大的黏結(jié)強(qiáng)度和較高的負(fù)載力。植筋膠具有較強(qiáng)的耐熱性，能在近距離下實(shí)施有效的焊接作業(yè)?？傮w而言，植筋技術(shù)具有施工工藝簡(jiǎn)單且操作便捷的優(yōu)點(diǎn)。植筋膠在短時(shí)間內(nèi)即可固化，能及時(shí)有效地承受荷載，具有較強(qiáng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2 植筋技術(shù)在高速公路改擴(kuò)建橋梁工程中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 工程簡(jiǎn)介

柳南高速公路改擴(kuò)建工程N(yùn)o.5標(biāo)段路面施工長(zhǎng)度為58 km。本項(xiàng)目改擴(kuò)建采用在原路基基礎(chǔ)上兩側(cè)（原車道為四車道）加寬成標(biāo)準(zhǔn)八車道的形式，路基寬度為42 m，設(shè)計(jì)速度為120 km/h。汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí);設(shè)計(jì)洪水頻率：特大橋?yàn)?/300，一般橋涵及路基為1/100。本項(xiàng)目為“邊通車，邊施工”的高速公路改擴(kuò)建工程，為在不中斷交通的前提下進(jìn)行高速公路擴(kuò)寬施工，本項(xiàng)目采用了植筋技術(shù)。

設(shè)計(jì)要求規(guī)定，橋涵結(jié)構(gòu)物相應(yīng)的加寬部分與原有結(jié)構(gòu)物通過(guò)植筋方式進(jìn)行連接，采用C25等級(jí)的混凝土以及C30等級(jí)的混凝土。按設(shè)計(jì)要求，植筋屈服強(qiáng)度與鋼筋強(qiáng)度相同，均為335 N/mm2，采用“喜得利”植筋膠進(jìn)行施工。該植筋膠的主要組成成分是膠粘劑和固化劑，在施工現(xiàn)場(chǎng)按照說(shuō)明書提供的配合比對(duì)植筋膠進(jìn)行配制。

在開(kāi)展植筋施工前，施工單位首先進(jìn)行了抗拔力試驗(yàn)。施工單位對(duì)原有結(jié)構(gòu)物所需的混凝土植筋部位分別植入3根12 mm鋼筋和16 mm鋼筋。植筋1 d后，對(duì)其進(jìn)行抗拔力試驗(yàn)。試驗(yàn)主要對(duì)象是各類預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備，諸如預(yù)應(yīng)力穿心式千斤頂、壓力表以及高壓油泵等。試驗(yàn)滿足如下條件，則表明植筋抗拔力試驗(yàn)合格：（1）鋼筋屈服強(qiáng)度為335 N/mm2，達(dá)到該強(qiáng)度時(shí)，所植入的12 mm鋼筋呈現(xiàn)出37.89 kN的軸向拉力，16 mm鋼筋呈現(xiàn)出67.36 kN的軸向拉力。千斤頂設(shè)備形成的張拉力比上述拉力值低，且植筋錨固點(diǎn)未出現(xiàn)鋼筋錯(cuò)位、混凝土松動(dòng)以及變形。（2）當(dāng)千斤頂對(duì)12 mm鋼筋形成的張拉力為41.80 kN，對(duì)16 mm鋼筋形成的張拉力為75.43 kN時(shí)，植筋錨固點(diǎn)相應(yīng)的混凝土出現(xiàn)表面開(kāi)裂現(xiàn)象，且鋼筋出現(xiàn)頸縮變形，但混凝土未發(fā)生松動(dòng)。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工流程

植筋技術(shù)的主要施工流程如下：準(zhǔn)備工作→實(shí)施鉆孔→實(shí)施清孔→對(duì)鉆孔進(jìn)行除灰→對(duì)鉆孔進(jìn)行干燥處理→成孔→處理鋼筋→配制植筋膠→注入植筋膠→插入鋼筋→養(yǎng)生[3]。

2.2.2 施工方案

2.2.2.1 施工準(zhǔn)備工作

將舊橋面以及相關(guān)附屬物有效拆除，并遵循設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)舊橋外側(cè)邊梁50 cm的懸臂進(jìn)行切割，并對(duì)其進(jìn)行清理。對(duì)需要植筋的相應(yīng)混凝土面進(jìn)行檢查，判斷其是否完好，通過(guò)鋼筋探測(cè)儀將相應(yīng)混凝土植筋部位中鋼筋的具體位置準(zhǔn)確測(cè)出，并對(duì)植筋部位進(jìn)行準(zhǔn)確核對(duì)和清晰標(biāo)記，確保鉆孔施工有效避開(kāi)鋼筋。遵循設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定尺寸，并將拼接而成的箱梁配筋圖作為依據(jù)，通過(guò)墨線在相應(yīng)的混凝土植筋部位上彈出具體位置，形成清晰準(zhǔn)確的標(biāo)識(shí)[4]。

2.2.2.2 鉆孔

要遵循設(shè)計(jì)要求，對(duì)鉆孔深度進(jìn)行確定，并參考植筋膠相應(yīng)的配套資料。在完成一定數(shù)量的鉆孔后，要逐個(gè)對(duì)鉆孔內(nèi)存在的灰塵進(jìn)行清除，通過(guò)空氣壓縮機(jī)對(duì)其進(jìn)行清洗，并實(shí)施干燥處理，有效清除孔壁內(nèi)存在的灰塵。

2.2.2.3 鋼筋處理

對(duì)鋼筋進(jìn)行檢查，確保鋼筋順直，通過(guò)鋼絲刷將銹蝕鋼筋表面存在的銹漬進(jìn)行有效刷除，并借助乙醇對(duì)其進(jìn)行清洗，晾干鋼筋后再使用。按照規(guī)格和長(zhǎng)度，對(duì)鋼筋進(jìn)行分開(kāi)存放。

2.2.2.4 配膠和注膠

參考植筋膠使用說(shuō)明，考慮其種類特點(diǎn)，對(duì)植筋膠進(jìn)行配制，確保一次完成注膠。在膠槍內(nèi)直接放入植筋膠，對(duì)攪拌頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使之到達(dá)植筋膠頭部，扣動(dòng)膠槍，使植筋膠流出。前三次打出的植筋膠，通常不能使用，待膠槍流出均勻灰色的植筋膠后，才能正常使用。注膠過(guò)程中，將攪拌頭對(duì)孔底進(jìn)行插入，實(shí)施注膠，大約注入孔內(nèi)2/3?？蹌?dòng)膠槍后，要保持5～6 s的停頓，然后再次扣動(dòng)膠槍，對(duì)下一鉆孔進(jìn)行注膠，要按住膠槍后面設(shè)置的舌頭，防止植筋膠流出，避免造成浪費(fèi)。對(duì)植筋膠進(jìn)行更換，要按動(dòng)膠槍后面設(shè)置的舌頭，將拉桿拉出，并取出膠槍。

2.2.2.5 插入鋼筋

對(duì)鋼筋進(jìn)行妥善處理后，通過(guò)手工方式緩慢旋轉(zhuǎn)鋼筋，將其插入孔底，確保植筋膠全面粘合鋼筋，避免鉆孔內(nèi)的植筋膠出現(xiàn)外溢。為有效保障植筋膠實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋表面以及鋼筋縫隙的均勻附著，要嚴(yán)格遵循植筋膠相應(yīng)的固化時(shí)間表的各項(xiàng)規(guī)定，實(shí)施規(guī)范操作，避免對(duì)插好的鋼筋造成擾動(dòng)，待植筋結(jié)束和養(yǎng)生期結(jié)束后，再對(duì)鋼筋進(jìn)行綁扎以及焊接等施工。

2.2.2.6 養(yǎng)生

在室外溫度條件下，實(shí)施自然養(yǎng)護(hù)。溫度在5 ℃以下時(shí)，使用耐低溫改性結(jié)構(gòu)膠，并確保養(yǎng)生超過(guò)24 h。

2.3 施工注意事項(xiàng)

（1）要遵循設(shè)計(jì)具體要求，對(duì)植筋孔直徑以及具體位置進(jìn)行確定，并符合如下要求：要控制鋼筋保護(hù)層的實(shí)際厚度，確保其小于凈邊距，并確保鋼筋植入位置在原結(jié)構(gòu)箍筋相應(yīng)的內(nèi)側(cè)部位;被植入鋼筋結(jié)構(gòu)物實(shí)際深度要等于植筋孔實(shí)際深度，或者比植筋孔深度>40 mm。

（2）要從鉆孔底部對(duì)膠粘劑進(jìn)行注射，并有效確保均勻注射。要對(duì)膠粘劑的實(shí)際使用量進(jìn)行有效控制，通常插入鋼筋后，溢出少量漿液即可。

（3）開(kāi)展植筋施工，要對(duì)時(shí)機(jī)進(jìn)行科學(xué)控制。通常對(duì)連接部位進(jìn)行施工前，適宜開(kāi)展植筋施工。要防止植入鋼筋出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的暴露，避免鋼筋銹蝕，要采取有效措施進(jìn)行防銹和除銹工作。同時(shí)，要確保植入鋼筋能實(shí)現(xiàn)與新結(jié)構(gòu)鋼筋的良好焊接。

（4）在植筋施工過(guò)程中，遇到邊距、厚度以及間距較小的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，為防止對(duì)混凝土工作面形成的震動(dòng)過(guò)大，在鉆孔過(guò)程中，要盡量少用電錘，盡量使用沖擊鉆。

（5）要遵循設(shè)計(jì)具體要求，對(duì)鋼筋植入的實(shí)際深度進(jìn)行嚴(yán)格控制。植入深度應(yīng)將混凝土表面存在的剝落層以及裂縫層有效扣除。

（6）在植筋膠進(jìn)行固化期間，要禁止對(duì)鋼筋造成擾動(dòng)。

（7）避免在雨天和夏季高溫期間開(kāi)展植筋施工。在日溫差較低的情況下，適合開(kāi)展植筋施工。當(dāng)所需的操作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可對(duì)結(jié)構(gòu)表面實(shí)施灑水，或者對(duì)鉆孔進(jìn)行灌水，實(shí)現(xiàn)有效降溫。將孔內(nèi)水分有效吹干后，再灌注植筋膠，并植入鋼筋。

2.4 質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)

實(shí)施質(zhì)量驗(yàn)收，適合在施工現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展抗拔非破壞性試驗(yàn)。對(duì)每100根規(guī)格相同的鋼筋，進(jìn)行一組隨機(jī)抽樣，每組鋼筋數(shù)量為3根，開(kāi)展試?yán)?。若未能拔出鋼筋，則表明其滿足安全拉力要求，植筋質(zhì)量合格。另外，可采取如下方法實(shí)施錨栓抗拔檢驗(yàn)：（1）連續(xù)加載。將連續(xù)加載時(shí)間控制為23 min，通過(guò)勻速加載的方式達(dá)到設(shè)定荷載，或達(dá)到錨固破壞。（2）分級(jí)加載。將預(yù)計(jì)極限荷載的10%劃分為一級(jí)，逐級(jí)實(shí)施加載，每級(jí)荷載時(shí)間保持為1～2 min，達(dá)到設(shè)定荷載，或者達(dá)到錨固破壞。

對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)非破壞性檢驗(yàn)荷載而言，混凝土基材不存在裂縫，錨栓以及植筋不存在滑移現(xiàn)象，在時(shí)長(zhǎng)2 min的持荷期內(nèi)，實(shí)際荷載降低<5%時(shí)，判定合格。若檢驗(yàn)不合格，需另外抽取3個(gè)以上的錨栓，實(shí)施破壞性檢驗(yàn)，并作出科學(xué)判斷。實(shí)施破壞性檢驗(yàn)，要確保所抽取的錨栓具備良好的極限抗拔力，能滿足相關(guān)規(guī)范的具體要求。常見(jiàn)破壞形式包括混凝土錐體破壞、混合破壞以及膠筋界面破壞等。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，植筋技術(shù)能促進(jìn)鋼筋與混凝土實(shí)現(xiàn)有效錨固，能大幅度減少改造工程的實(shí)際工程量和資源消耗，且能避免嚴(yán)重?fù)p傷結(jié)構(gòu)部件，具有較強(qiáng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在高速公路改擴(kuò)建橋梁工程中，對(duì)植筋技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，要嚴(yán)格遵循植筋施工流程，并制定科學(xué)合理的施工方案，做好施工準(zhǔn)備工作和鉆孔、鋼筋處理、配膠和注膠、插入鋼筋以及養(yǎng)生等各項(xiàng)工作，同時(shí)做好各項(xiàng)施工注意事項(xiàng)，實(shí)施科學(xué)有效的質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)，有效保障植筋施工質(zhì)量。

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