桥梁加固处理锚喷混凝土加固技术研究

韩建明

（江西省景德镇市公路事业发展中心，江西景德镇 333000）

0 引言

桥梁作为基础设施的重要组成部分，长期的使用和自然环境的影响可能导致桥梁结构的老化、损坏和减载，给其安全性和稳定性带来影响。在这个背景下，锚喷混凝土加固技术得到广泛应用。但是在桥梁加固处理中，尽管锚喷混凝土加固技术在桥梁维护和修复方面取得显著的成就，但具体应用环节还存在不同桥梁结构的加固需求各不相同，需要根据具体情况制订相应的加固方案，加固施工过程中需要考虑到现场环境、施工条件以及材料的选择等多方面问题。因此，深入探讨桥梁加固锚喷混凝土加固技术，明确其技术要点对提升桥梁加固工程稳定有促进作用。

1 锚喷混凝土加固技术概述

锚喷混凝土加固技术是一种重要的结构加固方法，通常应用于桥梁等混凝土结构的维护和修复工程中。这项技术的核心思想是通过在原有混凝土结构表面喷射高强度混凝土，以增加结构的承载能力、耐久性和稳定性，从而延长其使用寿命。锚喷混凝土加固技术的关键步骤包括表面处理、混凝土喷射、钢筋网安装、洒水养护等。首先，需要对加固区域进行清理和准备工作，确保表面清洁、无污垢和松散物，以促进混凝土的黏结。其次，通过专用设备将高性能混凝土以一定的速度和压力喷射到结构表面，形成新的混凝土层。在此过程中，通常会添加钢筋网以增加结构的强度和抗裂性。最后，进行充分的养护，保持混凝土湿润状态，有助于其早期强度的发展。锚喷混凝土加固技术在提高结构性能、延长使用寿命、降低维护成本等方面具有显著的优势，因此在桥梁加固领域得到广泛应用。它为结构的可持续性和安全性提供可靠的解决方案，能够应对不断增长的交通和负荷需求，确保桥梁在长期使用中保持高水平的性能和安全[1]。

2 工程概况

某桥梁项目的总长度为500m，桥面的净宽为(7+2×1)m，桥梁采用(30+70+20)m 的钢筋混凝土双曲拱桥结构，主孔的跨度与矢跨比为1/7。为适应当地经济社会高速发展以及交通通行量不断增加的需求，决定对该项目进行加固工程。原始设计的荷载标准包括汽车荷载为15 级，挂车荷载为80 级。而在加固后的设计中，汽车荷载标准提高到20 级，挂车荷载提高到100 级。

3 桥梁加固处理锚喷混凝土加固技术应用

3.1 试验荷载

根据此次桥梁加固施工的需求，为确保结构的强度和稳定性得到加强并符合工程标准，需要进行加载试验。认真分析试验荷载，保证施工效果的合格性。

3.2 荷载工况

在进行现场加载试验时，结合各个结构控制断面影响线和实际加载的技术指标，对加载车辆的位置进行调整，以确定不同工况。这将确保各个断面的荷载系数介于0.8～1.5 之间，同时也会进行偏载试验，以防止对观测造成不利影响。

采用以下三种工况进行加载试验。

工况1：跨中中载

在这个工况下，使用三辆车进行加载处理，以控制拱顶截面的最大正弯矩和拱脚截面的最大水平力。

工况2：跨中偏载

在这个工况下，同样使用三辆车，以控制拱顶截面的最大正弯矩和拱脚截面的最大水平力。

工况3：控制车

在这个工况下，同样使用三辆车，主要以控制左侧拱脚截面的最小负弯矩和L/4 处的最大正弯矩为目标。

3.3 主拱圈锚喷厚度优化设计

根据加固方案的标准，继续采用锚喷混凝土加固方法，这种方法仍然依赖于增大构件截面尺寸。因此，在加固设计中，需要合理地增加截面尺寸，并进行内力参数的技术评估。恒载内力将根据原有构件截面模量数据计算和分析，这意味着新喷射的混凝土将与原结构部件一起承受恒载。对于活载内力，采用增加组合截面模量的方式来实现，即将新旧混凝土结构视为整体进行分析。因此，在设计中，需要计算确定主拱圈锚喷混凝土的最佳厚度，以确保桥梁结构在加固施工后满足受力标准的要求，并实现最佳的施工效果。

根据此次施工要求，强调一次性喷射施工的厚度控制，以确保结构表面不会发生滑移、坠落等问题，这将作为合格的标准。另外，还需要避免喷射的厚度过大，以保证混凝土结构的凝聚力和黏结力等性能符合工程标准。在喷射施工中，厚度也不能过薄，否则会导致回弹值过大，影响施工效果。因此，在具体的喷射施工中，按照表1 的一次喷射厚度参数进行确定，以确保喷射混凝土的施工质量符合要求。

利用村庄附近自然出漏的山泉水，进行小范围的开挖，开挖以不破坏泉水的自然出流为前提，开挖深度一般较浅，并砌筑集水前池，集水前池多采用浆砌石或混凝土结构，容积依泉水出水量而定，集水前池对泉水进行汇聚，可弥补泉水出水量的不足，同时提升自流引水时水头压力或者为提水泵站储蓄充足的可利用水量。

表1 一次混凝土喷射厚度参数 单位：mm

在主拱圈进行锚喷加固施工时，通常采用向上的方向进行现场施工。因此，加强喷射厚度的控制至关重要，一般保持在60～140mm 之间。在此次施工中，为确定喷射厚度，进行有限元分析，考虑60mm、80mm、100mm、120mm、140mm 等不同尺寸，建立主跨有限元模型，并进行挠度和应力参数的计算分析，以优化主拱圈的锚喷厚度，确保其符合工程建设的标准[2]。

通过对表2 的数据分析，发现锚喷施工厚度在60～140mm 之间时，随着喷射厚度的增加，截面的挠度和应力值逐渐减小，表明加固后结构的刚度性能得到提升，受力条件发生改变。然而，当厚度减小时，挠度和应力的增量也减小。因此，在加固厚度达到一定参数值后，截面挠度和应力将不会发生显著的变化。另外，当厚度不断增加时，挠度和应力也相应增加。基于以上分析，80～100mm 的加固厚度范围内，材料性能未能充分发挥。因此，选择80mm 的厚度进行主拱圈的加固，这不仅满足新设计方案的要求，还充分展现材料的加固效果，改善受力性能，并具有较高的经济价值。

表2 不同工况条件截面挠度计算值 单位：mm

3.4 锚喷混凝土施工工艺

在锚喷混凝土的施工过程中，首先进行脚手架的搭设施工，将受喷面进行清理、凿毛处理，再进行钻孔、安装碰撞螺栓，并进行钢筋网的挂设施工，然后是喷射混凝土以及养护施工，确保混凝土结构强度符合工程的标准要求。

3.4.1 受喷面清理与凿毛

为确保喷射之后的混凝土结构和原结构之间稳定的连接，以及具备高强黏结力，确保两者的连接性能符合工程标准，确保整体受力效果，需要在进行喷射加固之前对受喷面进行彻底清理和凿毛施工。现场清理过程中，使用的主要工具包括铁刷子、铁锤、铲子等，这些工具的任务是将加固结构表面的油毡、泥土、杂物等污物清理干净，以确保受喷面达到清洁、无污垢、无松散颗粒物的标准要求[3]。

凿毛操作使用电锤在加固结构表面凿出深度约为5mm 的小坑，凿毛的密度和深度根据现场混凝土结构表面的粗糙度确定，以确保满足现场施工工作的标准要求。这一步骤的目的是增加受喷面的粗糙度，提供更好的附着力，使新喷射的混凝土材料能够有效地与原结构黏结在一起，确保结构的牢固性和稳定性。

3.4.2 钻孔和安装膨胀螺栓或者锚固钢筋、锚杆

在进行钻孔操作之前，首先需要进行现场的孔位测量和放线工作，这是确保施工准确性和顺利进行的关键一步。通常，施工人员会使用粉笔绘制出十字记号，以便在孔位定位时有明确的目标。孔位测量和放线完成，下一步是确定螺栓和锚固钢筋的数量以及位置，这是加固工程的关键要素之一。根据设计方案的要求，确定适当数量的膨胀螺栓和锚固钢筋，以确保它们能够满足挂设钢筋网的标准要求。这些锚固元素的作用是确保新混凝土与原结构之间的连接效果合格，具备足够的抗剪性能，从而实现共同抵抗结构变形的效果。一般情况下，锚杆的现场安装间隔距离在30～40cm 之间，而锚固的标准长度通常约是锚杆直径的15 倍，具体的尺寸会根据设计方案的要求而定。这样的设计确保锚杆具有足够的长度，以保持结构的牢固连接[4]。

锚杆安装完成，需要特别注意禁止人员随意敲击或干扰锚杆。这是因为锚杆安装后，需要一定的时间来确保胶黏剂或混凝土充分固化，以保证锚杆的牢固性。不合理的敲击或干扰可能导致结构松动，甚至危及施工的安全。因此，在这一阶段需要特别小心谨慎，严格按照工程规范和设计要求执行，以确保施工的顺利进行和结构的稳定性。

为确保工程加固过程的质量和准确性，严格执行设计方案中规定的各个结构尺寸要求，并特别强调加固部件的形状控制。这其中，钢筋网的使用起到关键的作用。在施工现场，钢筋网紧密贴合在结构部件的表面，以确保它们的保护层结构厚度符合工程标准。此外，还要进行钢筋网与锚杆或锚固钢筋连接部位的焊接工作，以确保它们之间的紧密连接，从而防止在第二次混凝土喷射施工中发生钢筋材料的位移。在进行挂设钢筋网的操作时，始终沿着前进方向逐步完成现场施工作业，从一侧到另一侧，确保每个部分都得到充分加固[5]。

3.4.4 喷射混凝土

在进行混凝土喷射施工前，必须在现场埋设厚度检测标志，以确保施工达到工程标准。开始喷射作业前，首先对受喷面进行清水冲刷处理，确保坡面达到所需的清洁度标准，同时也确保岩面的湿润度符合工程要求，这有助于确保混凝土与岩层结构之间的黏结效果符合工程标准。

混凝土喷射施工方法多种多样，目前主要包括干喷法和湿喷法两种，两种施工方法使用的施工材料也有所不同。在干喷法中，使用水泥、砂子和骨料，按照特定的技术参数进行配比制作混合料，并添加一定比例的速凝剂，通常在2%～5%之间。然后将混合料送入干喷机进行施工。湿喷法施工则依据试验配比参数制备混合料，直接将其输送至湿喷机用于现场施工。

在喷射作业过程中，采用分段和分片的施工方式，按照自下而上的顺序逐步进行施工。与此同时，还对现场环境进行全面勘察，考虑地形条件、风向等多方面因素，选择从左到右或从右到左的喷射顺序，以确保施工的高效性和安全性。

在混凝土喷射作业中，喷嘴与受喷面的距离始终保持在0.8～1.5m 范围内。较大的距离会导致较多的回弹，从而降低密实度和强度。此外，喷嘴应垂直布置于受喷面上，以免对密实度和质量产生不利影响。对于存在钢筋网的区域，尽量减小喷嘴与受喷面的距离，并确保其垂直度较低，以提高钢筋握裹效果，排除回弹物，从而提高混凝土喷射施工的质量。

3.4.5 养护

通常情况下，在混凝土喷射施工结束后的2h 内，开始进行洒水养护工作。在养护初期，需要增加养护的频率，以确保混凝土结构表面保持湿润状态，养护的持续时间通常在7d 以上。然而，在环境温度低于5℃时，禁止进行浇水养护工作，以防止冻结对混凝土结构的影响。同样，在混凝土强度未达到10MPa 时，也应禁止养护过程中受冻影响。对于水泥含量高、表面粗糙度良好的薄层结构，特别关注养护工作，以确保结构强度符合工程标准，防止结构出现开裂问题，以满足工程施工性能要求。

4 结语

总体而言，该工程采用锚喷混凝土加固技术后，整体桥梁结构稳定性得到提升，避免桥梁不稳定性因素出现。今后，类似项目开展时，还要重视锚喷混凝土加固技术创新研究，选择高性能材料、优化施工方案，做好工况等方面研究，为桥梁加固工程提供帮助。