郑州黄河公路大桥桥面铺装维修中的植筋技术研究

赵化强

摘 要：目前，植筋技术已成为现有多种桥梁加固技术必需的技术环节，其施工质量的好坏至关桥梁加固施工的成败。 本文根据工程实例分析了桥梁维修加固中应用植筋技术，并详细阐述了植筋技术在桥梁工程中的应用流程。

关键词：桥梁；铺装维修；植筋技术；混凝土；深度

1.前言

植筋技术又称为锚筋技术，是一种新型混凝土结构加固技术。该技术采用冲击电钻在现有混凝土等结构上钻孔，然后用植筋专用结构胶填塞，最后栽植钢筋，使钢筋和混凝土紧密结合，以达到增强新增加固材料与老结构的连接性能，同时又可使所植钢筋起到剪力钢筋的作用。该技术常用在桥梁加固领域，锚喷混凝土加固、套拱加固、增大截面加固以及桥面补强改造等桥梁加固维修工程中。本文结合工程实践对该技术探讨如下。

2.工程实例

2.1技术标准 郑州黄河公路大桥是G107国道北京至深圳，省道郑州至滑县，郑州至常平路线的枢纽，跨越黄河，也是河南省连接黄河南北的一级公路。郑州黄河公路大桥全长为5549.86m，为特大型桥梁，跨径组合为：47×40m+62×50m+28×20m（孔数×跨径），上部结构采用预应力混凝土简支T梁，下部结构为钻孔灌注桩基础、框架式桥台，双柱式桥墩，桥面简易连续，间隔150m至250m，设一道梳齿型钢板伸缩缝，板式橡胶支座。

设计荷载：汽车-超20级，挂车-120级，人群荷载350kg/m2。

桥面净宽：净16+2×1.25m人行道。

2.2 主要病害，郑州黄河公路大桥1984年开始建设，1986年10月1日通车，到目前为止已运营27年，其主要病害有：1）出现了T梁腹板竖向裂缝，横隔板混凝土脱落、脱焊、开裂及桥面纵缝等病害。2）桥面系病害，T梁翼缘板联接处出现纵向裂缝，跨间连接处出现横向裂缝，桥面铺装出现网裂、松散、坑槽，伸缩缝钢板松动、断裂，人行道板混凝土开裂、露筋，泄水管缺失等。

2.3 桥面铺装加固方案，对全桥混凝土桥面铺装凿除后进行重铺，采用双层钢筋网片或并筋，在桥面板上植入短钢筋；施工时尽可能避免对T梁桥面板造成不必要的损坏。桥面铺装方案：保持总厚度不变，混凝土铺装改为8～16cm厚C50双层钢筋网片或并筋无收缩混凝土，加铺3cm厚改性沥青混凝土。

3.植筋技术植筋材料力学指标

3.1 植筋用结构胶

胶粘剂应符合设计要求和现行国家或行业材料标准的规定，并附有厂家所提供的材料检验合格证明和产品鉴定文件，经抽样检验合格后方可使用。结构胶与加固构件相当强度等级混凝土锚固件的抗拔粘接强度，必须大于相应混凝土的设计抗剪强度值，混凝土抗剪强度设计值 fcv 可按《混凝土结构加固技术规范》（CECS25z90）规定值取用。其性能见表1。

3.2植筋深度

在工程实际中， 锚筋的埋植深度可按新旧混凝土可靠粘接要求和锚筋屈服强度两种情况来确定。一般而言，对于原“公桥规”一级钢筋（现为11235钢筋），锚固深度可采用10 d，Ⅱ级钢筋可采用15 d，其抗拉拔强度可接近钢筋的屈服强度。也有文献建议植筋对原《公桥规>Ⅱ级钢筋（现为HRB335）的锚固长度不小于12 d即可保证锚筋发生屈服破坏。同时，在桥梁加固中，植筋位置距构件边缘尚应保证有一定距离，通常不小于3 d和45 mm，并应位于锚固构件主筋的内侧。考虑钻孔施工方便，相邻植筋净距应适当加大。

3.3植筋孔道孔径

从植筋-混凝土锚固件受力角度，进行实验研究，建议孔道直径等于钢筋公称直径加 6mm，根据近年来的工程经验，采用这一孔径规定是可行的。

3.4植筋的施工环境与要求

常见结构胶在常温下固化。一般20℃以上时，固化时间为4—5 h，24 h后可达到一定强度并卸除支撑，一般3-4 d可达到最终强度。低温下可采用相应的低温专用胶或采用升温措施，以确保结构胶的正常固化。同时，为保证结构胶粘剂与混凝土的粘合，植筋前应对钻孔进行清理，采用压缩空气清孔后，再用脱脂棉沾丙酮擦洗孔壁，并保持孔内干燥。按胶种配胶并向钻孔注胶，注胶时应注意排除钻孔内的空气，并以钢筋植入后略有被挤出为度。采用无锈的钢筋植入钻孔，旋转钢筋以利结构胶与钻孔壁的粘合，植入的钢筋在结构胶凝固前必须做临时固定，以免钢筋移位。

4.植筋技术在桥梁工程中的应用流程

4.1 混凝土结构结合面要求：

（1）混凝土构件的粘合面有污物时，应先用非金属砂干法喷砂吹除，或用硬毛刷粘高效洗涤剂刷除表面油垢。当混凝土表面有的松散层，则应先刮除，用清洁压缩空气吹掉灰尘和颗粒，对粘合面进行打磨，除去表层，直至露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒。待完全干燥后用丙酮擦拭表面。

（2）如混凝土表面较为干净，则可直接对粘合面打磨，去掉表层，用压缩空气除去粉尘或用清水冲洗干净，待完全干燥后用丙酮擦拭表面即可。

4.2成孔

根据箱梁中心线测设结果和加固施工图设计，标注出植筋具体位置，用冲击电锤进行植筋孔洞钻施工。植筋孔洞的钻孔施工完毕，当钻孔遇到钢筋时适当调整孔位，重新进行钻孔，直至成孔为止。 要按照设计选定钻孔位置， 严格控制误差，保证误差在 2cm 之内。钻孔时要小心注意，以免碰到钢筋。钻孔时要根据孔径和对应深度要求。在钻孔形成批量后，应该逐个清除孔内的灰尘，利用清水或者压缩空气清孔，然后反复应毛刷清理，以确保孔壁无灰尘。

4.3钢筋处理

用钢刷清除外露在钢筋表面的氧化层， 对钢筋锈蚀区域的混凝土表面进行清洁处理。

4.4配胶及注胶

配胶时要严格按照使用说明进行，而且要一次性完成注胶。具体操作为先将植筋胶直接放入胶枪，旋转搅拌头到头部，扣动胶枪直到胶流出，待到流出的胶呈均匀灰色时即可使用。注胶时，注胶嘴尽量保证插入孔底，根据注胶速度缓慢拔出注胶嘴，注入孔内 2/3 即可。

4.5插筋

（1）注胶前应对新胶进行预注，把没有混合的胶打出，使混合嘴内的胶充分混合，出胶色泽一致即可，完毕后植筋胶直接注入即可。

（2）插筋是一项至关重要的工序，操作为要在注胶后对钢筋施加压力，同方向旋动使之缓缓植入孔内，在排出孔出残余空气的同时，将钢筋植入到设计深度， 让胶溢出些许，保证胶饱满。钢筋可采用旋转方式人孔，插入孔底以保证植入深度。

（3）植筋胶填充量应保证插入钢筋后周边有少许胶溢出。

（4）植筋胶用量：可根据注胶理论用量确定出胶次数，

注胶时注射胶枪注胶行程可做适当调整。

（5）每个孔注胶结束后应松开紧固阀，以使胶囊卸压。插筋是一项至关重要的工序，操作为要在注胶后对钢筋施加压力，同方向旋

动使之缓缓植入孔内，在排出孔出残余空气的同时，将钢筋植入到设计深度， 让胶溢出些许，保证胶饱满。

4.6养生

如果是室外温度自然养护，当温度过低时，要改用耐低温改性结构胶，养生时间一般在 24h 以上。要在插好固定后的钢筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接绑扎及其它各项工作，在养生期间莫要尽量避免桥的震荡。

4.7质量控制

植筋技术中钢筋锚固质量直接影响锚固钢筋的抗拔粘结强度，从而影响加固工程的安全性。抗拔粘接强度与包括结构胶在内的多种因素有关。植筋后随机抽检，检验用拉拔仪作拉拔试验。班组先进行自检，然后质检员抽检，最后报监理工程师检验。实测项目见表2。

摘 要：目前，植筋技术已成为现有多种桥梁加固技术必需的技术环节，其施工质量的好坏至关桥梁加固施工的成败。 本文根据工程实例分析了桥梁维修加固中应用植筋技术，并详细阐述了植筋技术在桥梁工程中的应用流程。

关键词：桥梁；铺装维修；植筋技术；混凝土；深度

1.前言

植筋技术又称为锚筋技术，是一种新型混凝土结构加固技术。该技术采用冲击电钻在现有混凝土等结构上钻孔，然后用植筋专用结构胶填塞，最后栽植钢筋，使钢筋和混凝土紧密结合，以达到增强新增加固材料与老结构的连接性能，同时又可使所植钢筋起到剪力钢筋的作用。该技术常用在桥梁加固领域，锚喷混凝土加固、套拱加固、增大截面加固以及桥面补强改造等桥梁加固维修工程中。本文结合工程实践对该技术探讨如下。

2.工程实例

2.1技术标准 郑州黄河公路大桥是G107国道北京至深圳，省道郑州至滑县，郑州至常平路线的枢纽，跨越黄河，也是河南省连接黄河南北的一级公路。郑州黄河公路大桥全长为5549.86m，为特大型桥梁，跨径组合为：47×40m+62×50m+28×20m（孔数×跨径），上部结构采用预应力混凝土简支T梁，下部结构为钻孔灌注桩基础、框架式桥台，双柱式桥墩，桥面简易连续，间隔150m至250m，设一道梳齿型钢板伸缩缝，板式橡胶支座。

设计荷载：汽车-超20级，挂车-120级，人群荷载350kg/m2。

桥面净宽：净16+2×1.25m人行道。

2.2 主要病害，郑州黄河公路大桥1984年开始建设，1986年10月1日通车，到目前为止已运营27年，其主要病害有：1）出现了T梁腹板竖向裂缝，横隔板混凝土脱落、脱焊、开裂及桥面纵缝等病害。2）桥面系病害，T梁翼缘板联接处出现纵向裂缝，跨间连接处出现横向裂缝，桥面铺装出现网裂、松散、坑槽，伸缩缝钢板松动、断裂，人行道板混凝土开裂、露筋，泄水管缺失等。

2.3 桥面铺装加固方案，对全桥混凝土桥面铺装凿除后进行重铺，采用双层钢筋网片或并筋，在桥面板上植入短钢筋；施工时尽可能避免对T梁桥面板造成不必要的损坏。桥面铺装方案：保持总厚度不变，混凝土铺装改为8～16cm厚C50双层钢筋网片或并筋无收缩混凝土，加铺3cm厚改性沥青混凝土。

3.植筋技术植筋材料力学指标

3.1 植筋用结构胶

胶粘剂应符合设计要求和现行国家或行业材料标准的规定，并附有厂家所提供的材料检验合格证明和产品鉴定文件，经抽样检验合格后方可使用。结构胶与加固构件相当强度等级混凝土锚固件的抗拔粘接强度，必须大于相应混凝土的设计抗剪强度值，混凝土抗剪强度设计值 fcv 可按《混凝土结构加固技术规范》（CECS25z90）规定值取用。其性能见表1。

3.2植筋深度

在工程实际中， 锚筋的埋植深度可按新旧混凝土可靠粘接要求和锚筋屈服强度两种情况来确定。一般而言，对于原“公桥规”一级钢筋（现为11235钢筋），锚固深度可采用10 d，Ⅱ级钢筋可采用15 d，其抗拉拔强度可接近钢筋的屈服强度。也有文献建议植筋对原《公桥规>Ⅱ级钢筋（现为HRB335）的锚固长度不小于12 d即可保证锚筋发生屈服破坏。同时，在桥梁加固中，植筋位置距构件边缘尚应保证有一定距离，通常不小于3 d和45 mm，并应位于锚固构件主筋的内侧。考虑钻孔施工方便，相邻植筋净距应适当加大。

3.3植筋孔道孔径

从植筋-混凝土锚固件受力角度，进行实验研究，建议孔道直径等于钢筋公称直径加 6mm，根据近年来的工程经验，采用这一孔径规定是可行的。

3.4植筋的施工环境与要求

常见结构胶在常温下固化。一般20℃以上时，固化时间为4—5 h，24 h后可达到一定强度并卸除支撑，一般3-4 d可达到最终强度。低温下可采用相应的低温专用胶或采用升温措施，以确保结构胶的正常固化。同时，为保证结构胶粘剂与混凝土的粘合，植筋前应对钻孔进行清理，采用压缩空气清孔后，再用脱脂棉沾丙酮擦洗孔壁，并保持孔内干燥。按胶种配胶并向钻孔注胶，注胶时应注意排除钻孔内的空气，并以钢筋植入后略有被挤出为度。采用无锈的钢筋植入钻孔，旋转钢筋以利结构胶与钻孔壁的粘合，植入的钢筋在结构胶凝固前必须做临时固定，以免钢筋移位。

4.植筋技术在桥梁工程中的应用流程

4.1 混凝土结构结合面要求：

（1）混凝土构件的粘合面有污物时，应先用非金属砂干法喷砂吹除，或用硬毛刷粘高效洗涤剂刷除表面油垢。当混凝土表面有的松散层，则应先刮除，用清洁压缩空气吹掉灰尘和颗粒，对粘合面进行打磨，除去表层，直至露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒。待完全干燥后用丙酮擦拭表面。

（2）如混凝土表面较为干净，则可直接对粘合面打磨，去掉表层，用压缩空气除去粉尘或用清水冲洗干净，待完全干燥后用丙酮擦拭表面即可。

4.2成孔

根据箱梁中心线测设结果和加固施工图设计，标注出植筋具体位置，用冲击电锤进行植筋孔洞钻施工。植筋孔洞的钻孔施工完毕，当钻孔遇到钢筋时适当调整孔位，重新进行钻孔，直至成孔为止。 要按照设计选定钻孔位置， 严格控制误差，保证误差在 2cm 之内。钻孔时要小心注意，以免碰到钢筋。钻孔时要根据孔径和对应深度要求。在钻孔形成批量后，应该逐个清除孔内的灰尘，利用清水或者压缩空气清孔，然后反复应毛刷清理，以确保孔壁无灰尘。

4.3钢筋处理

用钢刷清除外露在钢筋表面的氧化层， 对钢筋锈蚀区域的混凝土表面进行清洁处理。

4.4配胶及注胶

配胶时要严格按照使用说明进行，而且要一次性完成注胶。具体操作为先将植筋胶直接放入胶枪，旋转搅拌头到头部，扣动胶枪直到胶流出，待到流出的胶呈均匀灰色时即可使用。注胶时，注胶嘴尽量保证插入孔底，根据注胶速度缓慢拔出注胶嘴，注入孔内 2/3 即可。

4.5插筋

（1）注胶前应对新胶进行预注，把没有混合的胶打出，使混合嘴内的胶充分混合，出胶色泽一致即可，完毕后植筋胶直接注入即可。

（2）插筋是一项至关重要的工序，操作为要在注胶后对钢筋施加压力，同方向旋动使之缓缓植入孔内，在排出孔出残余空气的同时，将钢筋植入到设计深度， 让胶溢出些许，保证胶饱满。钢筋可采用旋转方式人孔，插入孔底以保证植入深度。

（3）植筋胶填充量应保证插入钢筋后周边有少许胶溢出。

（4）植筋胶用量：可根据注胶理论用量确定出胶次数，

注胶时注射胶枪注胶行程可做适当调整。

（5）每个孔注胶结束后应松开紧固阀，以使胶囊卸压。插筋是一项至关重要的工序，操作为要在注胶后对钢筋施加压力，同方向旋

动使之缓缓植入孔内，在排出孔出残余空气的同时，将钢筋植入到设计深度， 让胶溢出些许，保证胶饱满。

4.6养生

如果是室外温度自然养护，当温度过低时，要改用耐低温改性结构胶，养生时间一般在 24h 以上。要在插好固定后的钢筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接绑扎及其它各项工作，在养生期间莫要尽量避免桥的震荡。

4.7质量控制

植筋技术中钢筋锚固质量直接影响锚固钢筋的抗拔粘结强度，从而影响加固工程的安全性。抗拔粘接强度与包括结构胶在内的多种因素有关。植筋后随机抽检，检验用拉拔仪作拉拔试验。班组先进行自检，然后质检员抽检，最后报监理工程师检验。实测项目见表2。