化学植筋在隧道主体结构中的应用

何 新 邵海龙

(中交隧道工程局有限公司，北京 100088)

化学植筋在隧道主体结构中的应用

何 新 邵海龙

(中交隧道工程局有限公司，北京 100088)

简要介绍了化学植筋在隧道工程中的特点，并通过其在施工中的应用详细介绍了化学植筋施工工艺、植筋材料以及拉拔检测方法，最后对化学植筋技术在隧道主体结构中的应用作了总结阐述，为植筋技术的应用积累了经验。

化学植筋，隧道，主体结构，试验

0 引言

化学植筋是通过化学粘合剂将植筋上的拉力传递到混凝土中，并使新增锚固钢筋能发挥设计所期望的性能。

混凝土结构植筋技术在膨胀螺栓的基础上慢慢发展起来。膨胀螺栓是一种用来固定管路支架设备的特殊螺纹连接件，由于受到动力荷载时，锚固区周围产生应力集中，极易造成膨胀螺栓松动。1959年树脂胶裹技术应运而生，取代了膨胀螺栓的不足。此后这一技术广泛应用到矿山、隧道等工程中，并逐渐发展成为一种新的锚固连接——后锚钢筋，即混凝土结构植筋技术。目前，植筋技术普遍应用于隧道主体结构中，因不必预留预埋筋，方便管片运输及拼装，提高了预制化结构施工速度，同时给隧道工程后续同步施工创造了条件，不仅缩短了工期，还提升了经济效益。

对于隧道(双层四车道)上层结构来说，二层车道板基础采用现浇混凝土施工，为确保管片与车道基础有效连接，在管片内壁上预先进行植筋，埋置于管片中连接筋采用化学植筋锚固(化学植筋在隧道内部结构中应用于梁、板、柱和墙等构件的连接)。

1 植筋技术在隧道工程中的特点

1)隧道内部结构复杂、净空利用率高、施工环境差、空间狭小。

2)计划工期短，现场施工条件不利。同时还要求各个施工工序(隧道盾构掘进、管片安装、管线安装、植筋施工、内部主体混凝土浇筑及车道板安装等)采用同步作业，交叉施工。

3)设计锚固力大，可靠性高，技术要求高(成孔时严禁切断管片内钢筋),位置、角度要求严格。

2 施工工艺

施工工艺为：测量放样→确定孔位→钻孔→检查孔深→清孔→配置结构胶→钢筋处理→钢筋锚固→养护→检查验收。

1)测量放样：根据设计图纸对各项分类工程结构设计边线进行定点放样。

2)确定孔位：按照设计与施工质量验收规范要求、测量放样点在管片上画好各结构钢筋位置线，确定钻孔位置。

3)钻孔：植筋位置标记好后，用钢筋扫描仪对管片进行钢筋扫描，孔位与管片钢筋相冲突时，孔位宜做调整，避开管片钢筋，不能破坏原结构主筋，若位置在管片上存在受力钢筋，经设计、监理、质检、建设部门协商适当增加植筋根数，以抵消移位带来的不利影响(以增加15%为宜)。保证植筋对管片上的主筋没有损伤。钻孔采用电锤或风钻成孔，钻孔深度符合设计图纸的深度要求，相应规格大小钢筋对应的植筋钻孔直径为d+(4～8)mm，钻孔的方向要与水平线向下倾斜3°角左右，其目的是在灌注建筑结构胶时防止胶在未固化时流出。

4)检查孔深：孔眼深度、直径要求如表1所示。

5)清孔：检查完孔深、孔径合格后进行清孔，清孔的时间应在钢筋锚固前进行，采用鼓风机将混凝土粉尘吹出，然后用毛刷将孔壁刷净，再次吹尘，应反复进行3次～5次，不得遗留混凝土粉末和混凝土块，孔洞须干燥。可采用自然干燥的方法进行。最后用脱脂棉蘸酒精或丙酮擦洗孔壁。若有废孔，清净后用植筋胶或相应强度的水泥砂浆填充(为了保证隧道内空气通畅，用吸尘器进行吸尘)。

6)注胶：锚固胶要选用植筋专用胶水，保证孔内胶液饱满并不外溢，并计算孔内用胶量应扣除植入钢筋体积或胶液量达到孔深1/3，孔内注完胶后应立即植筋。

7)钢筋处理：钢筋表面必须清理干净不得有锈迹、油污，Ⅰ级钢筋(光圆钢筋)应用砂纸将钢筋表面锈迹、油污等清除干净。

8)植筋：首先将植筋胶按一定比例掺配好注入孔内，将锚固端涂胶后缓慢插入，使孔内空气排出后结构胶从孔口溢出,并保证钢筋外露工作长度。

9)养护：植筋完成后，12 h内，在日平均气温25 ℃以上不得扰动钢筋，24 h内，在日平均气温25 ℃以下不得扰动钢筋，植筋结束后要对成品进行保护并警示，避免在植筋固化之前扰动影响植筋效果。

10)检验：在胶完全固化后进行强度抽样检查，合格后再进行下一工序施工。

表1 植筋孔位深度一览表

3 植筋材料

植筋胶材料采用符合相关规范规定的A级胶，主要成分是由合成环氧树脂胶、聚酯树脂胶、乙烯基树胶等，其性能应满足：抗震性能、抗疲劳性能、室温下的长期性能、高温下的长期性能、防火—混凝土植筋结构在火燃烧中的表现等(植筋胶严禁掺加挥发性有害溶剂和反应性稀释剂、乙二胺做改性环氧树脂固化剂、氯离子及金属膨胀物等)。

植筋胶应满足在潮湿的环境下可以施工而不降低技术性能的要求，吸水率不大于0.06%(24 h)，植筋胶必须有抗腐蚀性能。

植筋采用的钢筋必须与构件配筋相匹配，并保证表面洁净，无锈蚀和油污(植筋钢筋应避免焊接，如确需焊接，焊点距注胶顶面距离不小于20d，且不小于300 mm，并采取有效降温措施，防止植筋胶失效)。

准备适当数量的丙酮溶液，用于清洗油污和胶体污染。

4 施工现场试验检测

植筋拉拔现场试验检测可分为破坏性试验和非破坏性试验。重要结构及生命线工程结构构件采用破坏性试验。

试验取样要求：拉拔现场试验采用随机取样，同一规格、同一型号的锚筋组成一个试验批，抽取数量按相关规范规程严格抽取。

试样拉力计算：拉力值取单根(HRB400)热轧带肋钢筋截面面积乘以1.15倍钢筋抗拉强度设计值。

试验加载程序：植筋48 h后，进行现场原位测试拉拔检测，采用拉力计(千斤顶)对所植钢筋进行拉拔试验，加载方式见图1。

为减少千斤顶对锚固筋周围混凝土的影响，在千斤顶底下垫槽钢或用支架将其架空，支点距离不小于max(60 mm，3d)。以稳定速度加荷，观察钢筋是否达到屈服极限。若钢筋达到屈服极限，则暂停加荷，稳定3 min，观察是否有破坏或位移持续变大，当荷载达到钢筋屈服极限或超过时，然后以匀速加荷直到植筋锚固破坏，记录破坏荷载和破坏状态。植筋胶强度高于钢筋的屈服强度时，植筋胶没有破坏，钢筋达到极限后会被拉断，这说明钢筋和植筋胶都符合要求。

植筋破坏形式：

1)钢筋达到极限荷载拉断(钢筋破坏);

2)混合破坏(上部混凝土锥体破坏，下部沿结构胶、混凝土界面拔出)；

3)胶筋截面破坏(钢筋沿结构胶、钢筋界面拔出)结构构件植筋，破坏形式宜控制为钢筋达到极限荷载拉断。

5 结语

由于隧道主体结构化学植筋锚固便捷、施工快、工期短，所以在隧道工程施工中，采用内部结构预制化与现浇结构钢筋锚固相结合，确保了同步施工工艺的成功运用,并取得了明显的社会和经济效益。为植筋技术在隧道工程的应用，提供了借鉴与参考。

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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，助理工程师； 邵海龙(1985- )，男，助理工程师

U451

A