基于锚喷射混凝土在桥梁加固中的应用

朱娘柱

（东莞市茗鑫路桥建设养护有限公司，广东 东莞 523000）

锚喷混凝土在桥梁加固中的应用，是借助高速喷射机械，将新混凝土混合料连续地喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面并补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。

1 喷射混凝土设计

（1）喷射混凝土的设计强度等级不应低于C15；对于竖井及重要隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；喷射混凝土1 d龄期的抗压强度不应低于5 MPa；钢钎维喷射混凝土的设计强度等级不应低于 C20，其抗拉强度不应低于2 MPa，抗弯强度不应低于6 MPa。

（2）喷射混凝土的体积密度可取2 200 kg/m3，弹性模量应按相关数据采用。

（3）喷射混凝土的厚度，最小不应低于50 mm，最大不宜超过200 mm。

（4）钢筋网喷射混凝土中钢筋网的设计应遵守下列规定：①钢筋网的钢筋直径宜为4～12 mm；②钢筋间距宜为150～300 mm；③钢筋保护层厚度不宜小于20 mm。

2 喷射混凝土施工

2.1 原材料

（1）应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，必要时，采用特殊水泥。水泥强度等级不应低于32.5 MPa。

（2）应采用坚硬的中砂或粗砂，细度模数宜大于 2.5。干法喷射时，砂的含水率宜控制在 5%～7%；当采用防粘料喷射机时，砂的含水率可为7%～10%。

（3）应采用坚硬的卵石或碎石，粒径不宜大于15 cm；当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。

（4）当工程需要采用外掺料时，掺量应通过试验确定，加外掺料后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。

（5）拌和用水不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不得使用污水及pH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按SO2－4计算超过混合用水重量1%的水。

2.2 施工工具

（1）干法喷射混凝土机的性能应符合下列要求：密封性能良好，输料连续均匀；生产能力（混合料）为3～5 m3/h，允许输送的骨料最大粒径为25 mm；输送距离（混合料），水平不小于100 m，垂直不小于30 m。

（2）湿法喷射混凝土机的性能应符合下列要求：密封性能良好，输料连续均匀；生产率大于5 m/h，允许骨料最大粒径为15 cm；混凝土输料距离，水平不小于30 m，垂直不小于20 m，机旁粉尘小于10 mg/m3。

（3）选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求；当工程需要选用单台空压机工作时，其排风量不应小于 9 m3/min；压风进入喷射机前，必须进行油水分离。

（4）混合料的搅拌宜采用强制式搅拌机。

（5）输料管应能承受0.8 MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能。

（6）干法喷射混凝土施工供水设施应保证喷头处的水压为0.15～0.20 MPa。

2.3 混合料的配合比与拌制

（1）混合料配合比应遵守下列规定：干法喷射水泥与砂、石之重量比宜为1.0∶4.0～1.0∶4.5；水灰比宜为0.40～0.45；湿法喷射水泥与砂、石之重量比宜为1.0∶3.5～1.0∶4.0；水灰比宜为 0.42～0.50，砂率宜为 50%～60%。速凝剂或其他外加剂的掺量应通过试验确定。外掺料的添加量应符合有关技术标准的要求，并通过试验确定。

（2）原材料按重量计，称量的允许偏差应符合下列规定：水泥和速凝剂均为±2%；砂、石均为±3%。

（3）混合料搅拌时间应遵守下列规定：采用容量小于400 L的强制式搅拌机时，搅拌时间不得少于60 s；采用自落式或滚筒式搅拌机时，搅拌时间不得少于120 s；采用人工搅拌时，搅拌次数不得少于3次；混合料掺有外加剂或外掺料时，搅拌时间应适当延长。

（4）混合料在运输、存放过程中，应严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前应过筛。

（5）干混合料宜随拌随用。无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过 2 h，干混合料掺速凝剂后，存放时间不应超过20 min。

（6）用于湿法喷射的混合料拌制后，应进行坍落度测定，其坍落度宜为8～12 cm。

2.4 喷射前的准备工作

（1）喷射作业现场，应做好下列准备工作：拆除作业面障碍物、清除拱圈表面风化的部位；用高压风水冲洗受喷面；埋设控制喷射混凝土厚度的标志；喷射机司机与喷射手不能直接联系时，应配备联络装置；作业区应有良好的通风和足够的照明装置。

（2）喷射作业前，应对机械设备、风、水管路、输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。

（3）采用湿法喷射时，宜备有液态速凝剂，并应检查速凝剂的泵送及计量装置性能。

2.5 喷射作业

（1）喷射作业应遵守的规定：喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上；素喷混凝土一次喷射厚度应按照表1选用。

表1 素喷混凝土一次喷射厚度度 /mm

分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1 h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面；喷射作业紧跟开挖工作面时，混凝土终凝到下一循环放炮时间，不应小于3 h。

（2）喷射机司机的操作应遵守的规定：作业开始时，应先送风，后开机，再给料，结束时，应待料喷完后，再关风；向喷射机供料应连续均匀，机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料；喷射机的工作风压，应满足喷头处的压力在 0.1 MPa左右；喷射作业完毕或因故中断喷射时，必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。

（3）喷射手的操作应遵守的规定：喷射手应经常保持喷头具有良好的工作性能；喷头与受喷面应垂直，宜保持0.60～1.00 m的距离；干法喷射时，喷射手应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。

（4）喷射混凝土的回弹率，不应大于25%。

（5）喷射混凝土养护应遵守的规定：喷射混凝土终凝2 h后，应喷水养护；养护时间，一般工程不得少于7 d，重要工程不得少于14 d。气温低于＋5 ℃时，不得喷水养护。

（6）冬期施工应遵守的规定：喷射作业区的气温不应低于＋5 ℃；混合料进入喷射机的温度不应低于＋5 ℃；喷射混凝土强度在下列数值时，不得受冻：①普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土低于设计强度等级30%时；②矿渣水泥配制的喷射混凝土低于设计强度等级40%时。

2.6 钢筋网喷射混凝土施工

（1）喷射混凝土中钢筋网的铺设要遵守下列规定：钢筋使用前应清除污锈；采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设；钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固，喷射时钢筋不得晃动。

（2）钢筋网喷射混凝土作业除应符合本章有关规定外，还应符合下列规定：开始喷射时，应减小喷头与受喷面的距离，并调节喷射角度，以保证钢筋与壁面之间混凝土的密实性；喷射中如有脱落的混凝土被钢筋网架住，应及时清除。

2.7 质量控制

（1）强度控制。重要工程的喷射混凝土施工，宜根据喷射混凝土现场28 d龄期抗压强度的试验结果，控制喷射混凝土抗压强度。喷射混凝土施工中应达到的平均抗压强度可按下式计算：

fck＝fc＋S

式中，fck：施工阶段混凝土应达到的平均抗压强度，MPa；

fc：喷射混凝土抗压强度设计值，MPa；

S：标准差，MPa。

（2）匀质性控制。喷射混凝土的匀质性，可以现场 28 d龄期喷射混凝土抗压强度的标准差和变异系数，按表2的控制水平表示。

表2 喷射混凝土的匀质性指标

3 结束语

综上所述，在桥梁维修加固中采用喷射混凝土与现浇混凝土加厚相比，该法主要优点是不需要拆除原桥梁上建筑，节省工程量，提高了投资效益。