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1、桥梁桩基运用植筋加固技术探讨摘 要：通过对某新建高速公路某标段的桥梁桩基问题进行加扁担桩处理的实践，采用植筋的方法进行连接，介绍了桥梁加固中植筋的施工工艺流程、施工方法、施工步骤，以及施工技术要点，为植筋在桥梁桩基加固中提供了一个实例。关键词：桥梁工程；桩基加固；植筋；施工工艺；施工方法；步骤；施工技术要点 0 前 言0.1 背 景随着桥梁建设的迅速发展，桥梁施工的新技术、新工艺不断得到引进、改进、创造和发展。桥梁施工是野外作业，受作业条件和地质条件等多种因素的影响，在施工过程或运营过程中或多或少的会存在一些问题；而当这些问题不足于对桥梁产生很大影响时，一般可以采用技术处理的措施加以解决。这样
2、不需对整个结构进行报废处理，不但问题得到了解决；同时，节省了资金、争取了时间，有时甚至比原设计的安全系数大大提高。0.2 工程情况简介某高速公路作为该省重要的高速出省通道之一，在一片崇山峻岭间延伸，它穿越群山，跨过深沟，施工难度艰险万分。该项目有一个显著特点和难点：一是地形、地质复杂。该段属东南地槽系南岭地槽东向斜的边缘活动带，区域构造经历了长期频繁的活动而发育形成北东向、南北向、北西向构造体系。在中一新生代出现了更为强烈的活动，并引起了地壳下算性熔岩的多次侵入。受此影响，区内的岩层产状变化很大，断裂构造多。某标段正处于该复杂的地形、地质条件中，其中一座互通桥的桩基础全部采用人工挖孔桩。挖孔桩
3、的设计深度一般在20m至25m之间，施工全部采用混凝土护壁。1 问题的产生该桥的某根挖孔桩按设计要求为嵌岩桩并定为钻孔抽芯检验桩。设计桩径1500mm，混凝土设计强度等级为C25，嵌岩为3m，桩端持力层为弱风化花岗岩。按规定要求钻芯取样应超过桩底1m。钻芯结果桩身本身完好，但钻至桩底以下60cm时发现有软弱夹层，于是继续钻进结果是软弱夹层为5m厚，再往下又是弱风化岩层。问题出现后业主即安排专家和设计代表及其它有关单位进行会诊，原因很明显，由于该桩正处于节理、风化裂隙较发育复杂的地质结构层上，而在设计时只对该基础的另外一根桩作了地质钻探，在挖孔过程中各项指标合格，没能发现桩底60cm以下的软弱夹
4、层。所以采取有效的措施对该桩基进行处理。2 方案的选择由于该桩所属的桥是该项目的控制性工程，而且该桩又是影响该桥进度的关键性工序，其结构为双桩双柱。所以，如何在确保质量的前提下经济合理的加快处理速度尤其显得重要。监理工程师认为进行返工，从时间上考虑不允许，而且桩长25m从施工难度和经济上也不合理；有人提出采用高压旋喷注浆法进行桩底软弱夹层的处理，但因软弱夹层厚，旋喷的施工难度大、且效果未必理想；设计代表提出进行加桩，这样在处理桩基的同时也可进行墩柱的施工，为下一步的工作赢得了宝贵的时间。其主要原理是通过系梁连接把原桩与新加桩基连接在一起，这样本应由原桩基承受的来自墩柱的力通过系梁转换由两根新加
5、桩来承受。由于新增系梁起到了很重要的传力作用，因此能否牢固的连接墩柱是很关键，由于做系梁时墩柱已经施工完成，故需采用植筋的方法来使墩柱与系梁结合成一个很好的整体。对于加桩与系梁的施工这里不做介绍，本文主要介绍植筋的施工技术和要点。3 植筋的施工方法3.1 基本原理植筋的基本原理是利用钻孔设备在混凝土中钻孔，通过一定的技术措施保证成孔合格并钻至规定的深度，再对孔道进行清理、烘干，然后注射植筋胶，并及时进行植筋，经过一定时间的固化使钢筋牢牢的固定在混凝土里面，从而使钢筋在混凝土受力中起到重要的作用。3.2 植筋的施工工艺流程放线定位钻孔清孔烘干钢筋处理配胶注胶植筋固化3.3 施工步骤3.3.1放线
6、定位 根据设计图纸准确定出钻孔位置，并作出标记，钻孔中心位置与设计要求偏差2mm。当遇有钢筋时，应将钻孔位置稍作移动，移动距离20mm。3.3.2钻孔 根据植筋直径大小选择钻孔直径，孔径应较植筋钢筋直径大，采用水钻(该钻机均具有产品成熟，可导向定位，震动小，不损害结构表面，孔径、孔深准确等特点, 一般电钻不能达到该效果)。本次植筋直径有25和28两种直径的螺纹钢筋，其钻孔直径查表1知分别为：32mm、36mm两种；钻孔深度同时查表1知分别为：38cm、42cm两种。成孔水钻需用钢管搭设操作支架，使钻机机身与眼孔轴线平行，成孔时在钻杆上标明钻孔深度，钻身与眼孔轴线平行钻进，随时复核孔深，确保孔深
7、不大于设计深度的0.5cm。施工时不得随意增大钻孔直径，防止超钻、偏钻现象发生。凿除5cm厚墩身混凝土，露出粗骨料，清除混凝土残渣（在钻孔之前应完成）。各种规格型号用量说明对照表1如下：表1 各种规格型号用量说明对照表锚固胶型号 规格（直径长度）（mm） 钢筋直径（mm） 钻孔直径（mm） 钻孔深度（mm） 用量（支） WZJI-07 0770 6（圆钢） 8 90 1WZJI-09 0985 6（圆钢） 10 90 1 8（圆钢） 10 120 1WZJI-11 11125 8 12 120 1 10 14 150 1WZJI-14 14145 12 16 180 1 14 18 210 1
8、.5 16 20 240 1WZJI-20 20250 16 20 240 1 18 22 270 1 20 25 300 1WZJI-24 24250 22 28 330 1WZJI-30 30250 25 32 380 1 28 36 420 1.3 32 40 480 1.63.3.3清孔、烘干 钻孔完毕后，用硬毛刷刷孔壁再用干净无油的压缩空气清除孔内杂物及灰尘，如此反复进行3次。必要时可用干净棉布沾少量丙酮或酒精擦净孔壁用高压气体，保持孔内干燥，若孔内有水，则采用自然烘干或用烘干器将孔内水烘干。3.3.4钢筋处理 首先根据设计图纸尺寸对钢筋进行加工，配料时应注意相邻左右、上下的钢筋应当
9、错位处理；然后对钢筋表面用丙酮或酒精擦拭干净，保证钢筋与胶的黏结性能。对于钢筋表面则尚须进行除锈处理并标记埋深。3.3.5配胶、注胶 植筋胶采用GOOLIT固立特WZJI型植筋锚固胶，该产品技术成熟，具有强度高，高触变性、粘结力特强，耐久性优异等特点。将植筋胶外包装打开，打开前检查其生产日期和有效日期。植筋胶还有一防护包装，其单位以支计量，每支的长度与直径又根据孔径的大小有不同的规格；取出后把植筋胶放入水中浸泡至无气泡冒出，参见表2。表2 各种规格型号浸水时间规格型号(mm) 0770 0970 1185 14145 20250 24250 30250浸水时间(s) 155s 205s 255
10、s 305s 405s 5010s 6010s由表1结合表2知本次使用的固立特植筋胶规格为30250(mm)，其浸水时间为6010s；每孔植筋胶的用量分别为1支和1.3支。当植筋胶达到所规定的浸水时间时，应迅速的取出植筋胶将泡好的植筋胶放入待植筋孔内，剂量多少以钢筋植入时微有溢出为宜；表2仅作参考。3.3.6植筋 为了不使植筋受影响，当植筋胶注入完成后，应立即将加工好的直径为28mm、25mm，长度为42cm和38cm的钢筋分别缓缓插入孔内至埋植深度，转动钢筋，使胶与钢筋以及胶与孔壁之间充分粘贴，必要时也可用锤子锤击进入；以免时间长增加植筋的难度和影响植筋的效果。同时，必须保证孔口溢胶并将溢胶
11、刮净，使得钢筋与孔壁间没有空隙。胶层是否饱满，将直接影响锚固力的大小。3.3.7固化 钢筋植好后需保养24h，进行固化，；期间不得晃动或扰动钢筋。3.4 施工技术要点3.4.1施工前试验 在开始施工前应进行抗拔试验，检查其锚固力是否满足设计要求。也可取得相应的操作经验和施工参数。本工程在结构条件类似的墩柱上做了2根植筋试验。3天后进行拉拔试验其结果完全符合设计要求，在拉拔到设计拉拔力时试验植筋没有一点拔出的迹象，再用大于设计力5t拉拔时，仍没有反应，至此没有再继续拉。充分证明其锚固力符合规定要求。3.4.2成孔控制 在成孔过程中一定要控制好成孔的质量。把握好成孔的位置、孔距、孔径大小、孔的深度
12、等指标，这些指标直接影响植筋质量的好坏；同时要做好清孔的工作，并在注胶前保持孔内干燥，清孔不彻底和孔内不干燥容易影响植筋的质量。3.4.3注胶控制 植筋胶是一种化学产品，容易变质直接影响锚固力；因此在施工前应当检查植筋胶的有效性，不能使用变质和过期产品。在施工过程中也要注意防潮工作。在浸泡时间上应按要求控制好时间，不能少泡也不能多泡。同时，植筋胶注孔内应饱满，如有溢出应及时补充。3.4.4植筋控制 在注胶好后应及时进行植筋，植筋钢筋在植入前应做好除锈工作，并做好植入深度标记。植筋完成后应至少保证24h不能摇动或晃动，保证其固化。4 结 语通过本项目2根加桩共200多根直径为25mm和28mm的
13、按上述步骤和要求进行植筋，2台钻机进行钻孔施工，每天一般可植筋60-80根，并经过施工前的两根试验筋和施工完成后的抽样检查，植筋的各项指标和抗拔力均大于设计要求，合格率达百分之百。通过植筋使新加桩基与墩柱进行了很好的连接，为桩基处理提供了很好的技术保障。本项目运用植筋对新加桩基与墩柱进行了很好的连接。同时，植筋也可运用于桥梁和其它建筑物的缺陷加固，为提高结构物的安全系数和使用寿命起到了很好的作用。植筋施工方案植筋施工方案 一、施工准备 1. 工程量确认：熟悉图纸，设计对施工单位进行交底，解决图纸上不明确的问题，详细确认我公司承担的工程量，如实际工程量与图纸和洽商有较大出入时，及时办理洽商。 2
14、. 劳动力及施工机具的配置要根据工期要求进行，以保证工期和质量要求为宗旨，并根据现场情况及时调整。 3. 施工用水、电、及材料机械到位。 4. 落实剔凿、拆除等工作量。 二、施工部署 1. 施工组织：根据可施工作业面的大小和工期要求合理组织施工人员及机具材料。 2. 施工顺序：根据合同要求进行施工。 3. 工期安排：根据合同要求的工期进行施工。 三、施工方法 1放线： 开始钻孔施工前，必须要将结构面清理干净，由技术人员放线标明钢筋锚固点的钻孔位置，钻孔位置查标明后由现场负责人验线。 2钻孔： 钻孔时严格按设计要求施工，钻孔时要尽量避开原结构钢筋。钻孔周围灰尘清理干净,用气泵、毛刷清孔，清刷完毕
15、后，要使孔洞内最终达到清洁干燥。 3清孔： 用干净棉丝将清洁过的孔洞严密封堵，以防有灰尘和异物落入。 4钢筋清理： 1) 锚固用钢筋必须做好除锈清理，除锈长度大于锚固长度5左右，锚固用钢筋的型号、规格要严格按图纸设计要求选用。 2) 用钢丝刷将除锈清理长度范围内的钢筋表面打打磨出光泽。 3) 将所有处理完的钢筋码放整齐，现场负责人检查清理工作，请监理验收。5锚固： 将注胶枪嘴插入孔内，缓慢将胶注入孔内，注胶量以钢筋插入后锚固胶将孔内填满，锚固胶从孔内溢出为准。根据植入深度（12d15d，d为钢筋的直径）在处理好的钢筋除锈端做明显标记，然后插向孔洞，一边插一边向同一方向缓慢旋转，直至到过孔洞底部
16、为止，此时应有锚固胶从孔洞内溢出。 6成品保护： 对埋植好的钢筋应做好保护工作，以防在锚固用胶固化时间内，钢筋被摇摆或碰撞。 7验收： 埋植工作完成后，现场负责人按部位请甲方、监理、设计及政府质检相关部门对植筋质量进行检查验收，按照1的抽检率随机对植筋进行拉拔试验，并做好拉拔试验记录，填写分项工程报验单。 四、质量保证措施 1) 严格按照有关规范的质量要求及设计的要求进行施工。 2) 钻孔位置线放完后，报请有关单位验线。 3) 钻孔完成后，必须将孔清理干净，做到孔内清洁干燥，基本无粉尘，埋植用钢筋必须清理，打磨出光泽，清孔和钢筋清理完成后，报监理验收，做好隐检记录。 4) 锚固用胶需有产品合格
17、证，各项技术指标应达到规范定的数值，锚固用胶必须严格按产品说明配制使用。 5) 钢筋锚固工作完成后，经自检合格后，报请有关单位验收，请政府质检部门按照1的抽检率随机对植筋进行拉拔试验，并做好拉拔试验记录，并填写分项工程报验单。原结构表面植筋施工工艺 本桥植筋部位有拱座、拱肋顶板、纵梁底部及两侧、横置板铰缝两侧水平面以及实腹段垫墙部位。植筋钢筋为普通II级钢筋。植筋所采用的化学剂为Ha81稀剂胶；结构底面（倒植筋）采用Ha81干剂胶。该产品具有极强的粘接力，优异的机械性能，抗振动负载力强，主要用于桥梁植筋锚固。由于Ha81锚固剂与钢筋的粘接强度远大于混凝土的抗剪强度，因此无必要对Ha81锚固剂进
18、行检测。对于植筋12钻孔采用日立牌（HITACHL）冲击电锤。对于拱肋顶板、纵梁等结构植筋，由于原结构内钢筋位置不便量取，植筋钻孔前，采用钢筋保护层厚度探测仪对原结构内的钢筋位置进行判定，保证钻孔不损坏原结构内的钢筋。当按设计文件钻孔会损坏原结构内钢筋时，则采取沿纵向主筋两侧调整孔位，孔内植筋与补强混凝土内主筋连接间差距，则由植筋加焊短钢筋与补强混凝土内主筋焊接形成其钢筋骨架。对于拱肋拱座植筋钻孔，由于植筋多，孔径大（D37）、孔深（L=1000mm），采取逐根钻孔、植筋，待达到强度后，再钻第二孔及植筋。拱座处植筋32为受力主筋，因此对钻孔及植筋药剂均有特殊的要求。本桥采用进口喜利得（HILT
19、I）钻孔系列钻机，该钻机为薄壁空芯钻机，其产品具有可导向定位，震动小，不损坏原结构表面，成孔快速，成型孔径、孔深准确的特点。钻孔成型后，用高压水反复冲洗孔内尘土，待冲净后，用电阻发热管烘干钻孔，采用喜利得专用空压机植筋枪压入进口喜利得（HILTI）植筋粘接剂HITHY150（因植筋粘接剂粘接力远大于混凝土抗剪强度，无必要对粘接剂进行检测），将植筋插入胶孔内，并排出孔内空气，形成真空，使植筋更为牢固可靠，详见下列植筋施工顺序图：4、桥面横置板的处理 对原桥面横置板的利用，由西南交通大学工程检测中心逐块板进行全面检查确认。为保证板间铰缝的传力作用，将无法利用的原横置板伸出之搭接钢筋重新植入12钢筋
20、，增设铰缝纵向受力筋。对原可利用的桥面横置板的顶面、侧面进行凿毛、露出石子、冲洗干净；待铰缝风干后，用10砂浆填实下部1.0cm缝隙，再用40小石子混凝土浇筑全部板间企口缝。横置板与纵梁或垫墙支承处间隙，采用Ha64化学粘接胶液压注填塞。用钢刷清除表面杂物，再用高压气泵吹去间隙内及表面尘土，修补表面必须干燥，不带水。采用环氧树脂5份乙二氨1份二丁脂1份水泥调成胶状，将注胶管嘴按40cm50cm间距埋入缝内，预埋注胶管嘴之间缝隙仍用环氧树脂封闭，待达到强度后；采用Ha64胶液的甲乙组分按甲：乙3：1重量比均匀混合，将混合胶装入专用恒压灌注器内芯中，并将恒压灌注器套装在裂缝预埋灌胶嘴上进行灌注，直
21、到相邻灌嘴溢胶为止，取下灌注器，用快封胶封闭灌胶嘴。待23小时Ha64固化后，再去除灌胶嘴，用砂石及水泥、修补剂调配成原结构表面颜色进行罩面，待达到强度后，用砂轮机打磨表面，使其表面恢复如新。5、桥面铺装层处理 桥面铺装层浇注前，全面认真冲洗，去除杂质。在拱顶及端板现浇段，为保证在铺装层混凝土浇注过程中钢筋网的安装位置准确，不使钢筋网下塌，采用50cm50cm间距设置短钢筋支撑钢筋网，并与之焊接，以确保钢筋网不下塌，最后对桥面进行刻纹防滑处理。五、质量检测 本文对濑溪河大桥维修加固工程施工中的裂缝压浆饱满度及植筋抗拔检测进行论述；该项检测由西南交通大学工程检测中心进行，相关检测情况如下：1、压
22、浆饱满度检测 检测依据：CECS21：200超声波检测混凝土缺陷技术规程。当超声波跨越裂缝传播速度与无裂纹混凝土（裂缝附近）中的传播速度之比大于90时，压浆饱和度即大于90。经检测：对裂缝在0.15mm以上的裂缝采用恒定低压压注改性环氧化学浆液灌注后，对全部其压浆饱和度进行超声波检测，最大声速比99.5，最小声速比91.4，全桥裂缝压浆饱和度平均声速比95.6，压浆饱和度均大于90，满足上述技术规程要求。2、植筋抗拔检测 检测依据：GBJ500862001锚杆喷射混凝土支护技术规范，本桥对拱肋拱脚、顶板，纵梁及桥面横置板铰缝两侧进行植筋，植筋规格分别为32及12承包商按植筋总数的0.6进行自检，业主按自检总数的20进行抽检。32植筋设计抗拔力203KN，检测中按8.8KN、17.6KN、26.4KN、211.2KN四级恒载各5分钟进行抗拔检测。12植筋设计抗拔力29.9KN，检测中按29.9KN恒载5分钟进行，对全桥自检及抽检的所有植筋均满足设计要求。