摘要:錨噴混凝土在舊橋加固中應用廣泛,結合工程實踐,總結分析其在雙曲拱橋加固中的施工工藝及質量控制,為我國同類橋型的加固施工提供參考。
關鍵詞:雙曲拱橋;錨噴加固,施工工藝;質量控制
1 錨噴混凝土加固原理
錨噴混凝土是借助噴射機械,利用壓縮空氣將混凝土拌合料,通過管道高速噴射到已錨固好鋼筋網的受噴面上,使其凝結硬化形成一種鋼筋混凝土結構。噴射混凝土具有高速、高壓的作用,可將混凝土射入寬度2㎜以上的裂縫,加上鋼筋網的共同作用,可以使新舊混凝土緊密結合,形成一個整體。
2 錨噴混凝土加固雙曲拱橋施工工藝
2.1 植筋技術
植筋錨固技術是一種新型的鋼筋混凝土結構加固技術,是一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術,現今廣泛應用于各種鋼筋混凝土結構的加固改造中,它較好的解決了新舊混凝土結構上的剛性聯接問題,能使連接結構中的鋼筋達到如同預埋的效果,且被充分利用,使鋼筋具有優越的負載-位移特性。錨噴混凝土加固雙曲拱橋的植筋施工,就沿用了隧道施工中的錨桿錨固技術,錨桿植筋施工質量的優劣將影響加固主鋼筋的定位及焊接,間接影響到加固效果。
植筋錨固施工工藝主要包括:錨孔定位放線、鉆孔、清理鉆孔塵渣、驗收鉆孔及清孔質量、配置結構植筋膠、注膠、插入錨桿固定好、水泥砂漿封堵孔眼、養護等。
2.2掛設鋼筋網施工工藝及控制
當錨桿插定兩天后可開始掛設鋼筋網。掛設時,單根鋼筋緊靠錨桿就位,先綁扎后點焊于錨桿上;鋼筋接頭為搭接焊,掛設鋼筋網的順序,為沿著施工的前進方向,從一端拱腳開始逐段完成至另一端。為便于掛設,將拱肋底面的錨桿尾端帶直鉤。
2.3噴射混凝土施工
噴射混凝土是借助噴射機械,利用壓縮空氣,將水泥、砂、石、外摻劑等按一定比例配合好的拌合料,通過管道輸送,并以高速噴射到受噴面上凝結硬化成一層混凝土。目前常用的方法有干噴法和濕噴法,其中干噴法發展較早,應用也最廣泛。它是將干料拌合后送至噴頭與水混合,再噴到受噴面上的一種方法。具有適應性強、場地需求小、機器成本低及操作方便等優勢,其施工工藝流程如下圖:
2.3.1風壓及水壓的控制總結
實踐表明當噴嘴處的風壓穩定在0.1~0.2MPa范圍內,對回彈量控制最為有利。施工中發現,當壓送距離變動時,空氣壓力要視噴射的狀況和易粘附程度加以修正。風壓過大或過小,都將導致回彈量增大。
噴水嘴處水壓應控制在比輸料管風壓高0.1~0.15 MPa范圍內,且噴射作業區的系統水壓應大于0.4 MPa,此時的噴射混凝土效果較好。水壓過小,干辦料不能充分濕潤水化,表面出現干斑,粉塵、回彈量都顯著增大,并且混凝土硬化后強度大大降低;如果水壓過大,噴射混凝土在未凝固前被水沖洗形成“淌流”,下垂甚至脫落。
2.3.2噴射混凝土配合比的控制
配合比設計應滿足下列要求:必須能保證混凝土向上噴射到指定的厚度,并且回彈最少;4~8h的強度應具有能控制變形的能力;在速凝劑用量滿足可噴性和早期強度的要求下,必須達到設計的28d強度;有良好的耐久性;回彈量少;不發生堵管。
水灰比是影響噴射混凝土強度的主要因素,一般來說,當噴射混凝土表面出現流淌、滑移、拉裂時,表明水灰比太大;若噴射混凝土表面出現干斑、作業中粉塵大,回彈多,則表明水灰比太小;適宜的水灰比為0.4~0.5,在這范圍內,混凝土表面平整,成水亮光澤,粉塵和回彈量均較少,偏離這一范圍,不僅降低噴射混凝土強度,也使回彈量增大。
施工現場使用的配合比如下:水泥 :砂:礫石:水=1:2:2:0.4
圖6.9(a)水灰比過小 圖6.9(b)水灰比過大
2.3.3噴射距離及噴射角度的調試總結
噴射距離的遠近對噴射混凝土的質量和回彈量有很大的影響。距離太遠,會使噴射混凝土的回彈量增大,密實度降低,從而降低了強度;距離太近,不僅回彈率加大,且回彈顆粒會傷害到噴射手。當風壓適宜時,噴嘴與受噴面的最佳距離一般為0.8~1.5m左右。
在噴射平整的受噴面時,噴嘴也應與受噴面垂直。在對有鋼筋網的受噴面進行噴射時,噴嘴應更靠近受噴面一些,且與垂直方向偏離一個小角度,以便獲得較好的握裹效果,同時便于排出回彈物。
3 噴射混凝土的質量控制
錨噴混凝土加固舊橋是近幾年才發展起來的舊橋加固技術,噴射混凝土不需要振搗,而是在高速噴射時,由水泥與骨料的反復連續撞擊而使混凝土壓密。其高速噴射形成的噴射混凝土的作用是將錨固好的鋼筋網與原結構聯結組成整體受力結構,并與錨桿一道在結合面上傳遞拉應力和剪應力。因此,噴射混凝土的質量將直接影響到舊橋的加固效果,在加固過程中對其進行質量控制是非常關鍵的。
影響噴射混凝土質量的因素很多,現從噴射混凝土施工技術和施工管理方面分析,結合施工過程中遇到的問題及應對措施,分析幾個主要因素對混凝土噴射質量的影響。
⑴混合料應拌制均勻,顏色一致,尤其是速凝劑,其摻量較少,加入的時候很不容易拌制;混合料應隨拌隨用,摻速凝劑后,存放時間不超過30min。
⑵噴射方向與受噴面垂直并稍微向剛噴射部位傾斜,噴射時噴槍可對受噴面按順時針方向螺旋轉動,螺旋直徑大約在20~30㎝之間,以使混凝土噴射密實。
⑶噴射時可分層進行,每層厚度3~5㎝左右,并且在噴射過程中,對過橋的重車,安排專人進行限速指揮,以免過大的震動影響噴射效果。
⑷噴射面要保持自然平整,這不但有利于結構強度和耐久性,而且外形美觀。因此,在噴射混凝土初凝后(即噴射后20~30 min)用刮刀將設計線以外多余的材料刮掉,然后再噴或抹一層砂漿。
⑸噴射混凝土終凝2h后,及時噴水養生,養生時間不少于7d,確保其強度的形成并可以避免表面開裂。
4 結語
采用噴射混凝土加固雙曲拱橋,從實施情況看,其效果是明顯的。主要表現在:施工快速簡便、經濟可靠、不中斷交通,工期短等方面,具有明顯的經濟效益和發展前景。但也有其不足之處:回彈量還是較大、噴料時有脈沖現象且均勻度差、水灰比不易準確控制、生產效率不高等,需經過后期的實踐予以解決。
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