噴射混凝土在橋梁維修加固工程中的應(yīng)用

孔志強

（廣州市番禺區(qū)地方公路管理總站，廣東 廣州 511400）

噴射混凝土在橋梁維修加固工程中的應(yīng)用

孔志強

（廣州市番禺區(qū)地方公路管理總站，廣東 廣州 511400）

筆者主要闡述了錨噴混凝土在橋梁維修加固工程中的應(yīng)用，并從噴射混凝土設(shè)計、噴射混凝土施工兩方面分析了噴射混凝土施工工藝的經(jīng)濟性及實用性。

噴射混凝土；設(shè)計；施工；橋梁維修加固

錨噴混凝土是借助噴射機械，利用壓縮空氣將混凝土拌合料，通過管道高速噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上，使其凝結(jié)硬化形成一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。噴射混凝土具有高速、高壓的作用，可將混凝土射入寬度2 mm以上的裂縫，加上鋼筋網(wǎng)的共同作用，可以使新舊混凝土緊密結(jié)合，形成一個整體。錨噴混凝土通常用于橋梁維修加固，本文對噴射混凝土在橋梁維修加固中的設(shè)計和施工做了詳細的分析。

1 噴射混凝土設(shè)計

（1）噴射混凝土的設(shè)計強度等級不應(yīng)低于C15；對于豎井及重要隧洞和斜井工程，噴射混凝土的設(shè)計強度等級不應(yīng)低于C20；噴射混凝土1 d齡期的抗壓強度不應(yīng)低于5 MPa；鋼釬維噴射混凝土的設(shè)計強度等級不應(yīng)低于 C20，其抗拉強度不應(yīng)低于2 MPa，抗彎強度不應(yīng)低于6 MPa。

（2）噴射混凝土的體積密度可取2 200 kg/m3，彈性模量應(yīng)按相關(guān)數(shù)據(jù)采用。

（3）噴射混凝土的厚度最小不應(yīng)低于50 mm，最大不宜超過200 mm。

（4）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土中鋼筋網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)遵守下列規(guī)定：①鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑宜為4～12 mm；②鋼筋間距宜為150～300 mm；③鋼筋保護層厚度不宜小于20 mm。

2 噴射混凝土施工

2.1 原材料

（1）應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，必要時，采用特殊水泥。水泥強度等級不應(yīng)低于32.5 MPa。

（2）應(yīng)采用堅硬的中砂或粗砂，細度模數(shù)宜大于 2.5。干法噴射時，砂的含水率宜控制在 5%～7%；當采用防粘料噴射機時，砂的含水率可為7%～10%。

（3）應(yīng)采用堅硬的卵石或碎石，粒徑不宜大于15 cm；當使用堿性速凝劑時，不得使用含有活性二氧化硅的石料。

（4）應(yīng)采用符合質(zhì)量要求的外加劑，摻外加劑后的噴射混凝土性能必須滿足設(shè)計要求。在使用速凝劑前，應(yīng)做與水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗，初凝不應(yīng)大于5 min，終凝不應(yīng)大于10 min。在采用其他類型的外加劑或幾種外加劑復合使用時，也應(yīng)做相應(yīng)的性能試驗和使用效果試驗。

（5）當工程需要采用外摻料時，摻量應(yīng)通過試驗確定，加外摻料后的噴射混凝土性能必須滿足設(shè)計要求。

（6）拌和用水不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按SO2－4計算超過混合用水重量1%的水。

2.2 施工工具

（1）干法噴射混凝土機的性能應(yīng)符合下列要求：密封性能良好，輸料連續(xù)均勻；生產(chǎn)能力（混合料）為3～5 m3/h，允許輸送的骨料最大粒徑為25 mm；輸送距離（混合料），水平不小于100 m，垂直不小于30 m。

（2）濕法噴射混凝土機的性能應(yīng)符合下列要求：密封性能良好，輸料連續(xù)均勻；生產(chǎn)率大于5 m/h，允許骨料最大粒徑為15 cm；混凝土輸料距離，水平不小于30 m，垂直不小于20 m，機旁粉塵小于10 mg/m3。

（3）選用的空壓機應(yīng)滿足噴射機工作風壓和耗風量的要求；當工程需要選用單臺空壓機工作時，其排風量不應(yīng)小于9m3/min；壓風進入噴射機前，必須進行油水分離。

（4）混合料的攪拌宜采用強制式攪拌機。

（5）輸料管應(yīng)能承受0.8 MPa以上的壓力，并應(yīng)有良好的耐磨性能。

（6）干法噴射混凝土施工供水設(shè)施應(yīng)保證噴頭處的水壓為0.15～0.20 MPa。

2.3 混合料的配合比與拌制

（1）混合料配合比應(yīng)遵守下列規(guī)定。干法噴射水泥與砂、石之重量比宜為1.0∶4.0～1.0∶4.5；水灰比宜為 0.40～0.45；濕法噴射水泥與砂、石之重量比宜為1.0∶3.5～1.0∶4.0；水灰比宜為 0.42～0.50，砂率宜為 50%～60%。速凝劑或其他外加劑的摻量應(yīng)通過試驗確定。外摻料的添加量應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)標準的要求，并通過試驗確定。

（2）原材料按重量計，稱量的允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定。水泥和速凝劑均為±2%；砂、石均為±3%。

（3）混合料攪拌時間應(yīng)遵守下列規(guī)定。采用容量小于400L的強制式攪拌機時，攪拌時間不得少于60 s；采用自落式或滾筒式攪拌機時，攪拌時間不得少于120 s；采用人工攪拌時，攪拌次數(shù)不得少于3次；混合料摻有外加劑或外摻料時，攪拌時間應(yīng)適當延長。

（4）混合料在運輸、存放過程中，應(yīng)嚴防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，裝入噴射機前應(yīng)過篩。

（5）干混合料宜隨拌隨用。無速凝劑摻入的混合料，存放時間不應(yīng)超過 2 h，干混合料摻速凝劑后，存放時間不應(yīng)超過20 min。

（6）用于濕法噴射的混合料拌制后，應(yīng)進行坍落度測定，其坍落度宜為8～12 cm。

2.4 噴射前的準備工作

（1）噴射作業(yè)現(xiàn)場，應(yīng)做好下列準備工作。拆除作業(yè)面障礙物、清除拱圈表面風化的部位；用高壓風水沖洗受噴面；埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標志；噴射機司機與噴射手不能直接聯(lián)系時，應(yīng)配備聯(lián)絡(luò)裝置；作業(yè)區(qū)應(yīng)有良好的通風和足夠的照明裝置。

（2）噴射作業(yè)前，應(yīng)對機械設(shè)備、風、水管路、輸料管路和電纜線路等進行全面檢查及試運轉(zhuǎn)。

（3）采用濕法噴射時，宜備有液態(tài)速凝劑，并應(yīng)檢查速凝劑的泵送及計量裝置性能。

2.5 噴射作業(yè)

（1）噴射作業(yè)應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進行，噴射順序應(yīng)自下而上；素噴混凝土一次噴射厚度應(yīng)按照表1選用。

表1 素噴混凝土一次噴射厚度 （mm）

分層噴射時，后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進行，若終凝1 h后再進行噴射時，應(yīng)先用風水清洗噴層表面；噴射作業(yè)緊跟開挖工作面時，混凝土終凝到下一循環(huán)放炮時間，不應(yīng)小于3 h。

（2）噴射機司機的操作應(yīng)遵守的規(guī)定：作業(yè)開始時，應(yīng)先送風，后開機，再給料，結(jié)束時，應(yīng)待料噴完后，再關(guān)風；向噴射機供料應(yīng)連續(xù)均勻，機器正常運轉(zhuǎn)時，料斗內(nèi)應(yīng)保持足夠的存料；噴射機的工作風壓，應(yīng)滿足噴頭處的壓力在 0.1 MPa左右；噴射作業(yè)完畢或因故中斷噴射時，必須將噴射機和輸料管內(nèi)的積料清除干凈。

（3）噴射手的操作應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射手應(yīng)經(jīng)常保持噴頭具有良好的工作性能；噴頭與受噴面應(yīng)垂直，宜保持0.60～1.00 m的距離；干法噴射時，噴射手應(yīng)控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。

（4）噴射混凝土的回彈率，不應(yīng)大于25%。

（5）噴射混凝土養(yǎng)護應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射混凝土終凝2 h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護；養(yǎng)護時間，一般工程不得少于7 d，重要工程不得少于14 d。氣溫低于＋5 ℃時，不得噴水養(yǎng)護。

（6）冬期施工應(yīng)遵守的規(guī)定：噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不應(yīng)低于＋5 ℃；混合料進入噴射機的溫度不應(yīng)低于＋5 ℃；噴射混凝土強度在下列數(shù)值時，不得受凍：①普通硅酸鹽水泥配制的噴射混凝土低于設(shè)計強度等級30%時；②礦渣水泥配制的噴射混凝土低于設(shè)計強度等級40%時。

2.6 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工

（1）噴射混凝土中鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)要遵守下列規(guī)定：鋼筋使用前應(yīng)清除污銹；采用雙層鋼筋網(wǎng)時，第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設(shè)；鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿或其他錨定裝置聯(lián)結(jié)牢固，噴射時鋼筋不得晃動。

（2）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土作業(yè)除應(yīng)符合本章有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)符合下列規(guī)定：開始噴射時，應(yīng)減小噴頭與受噴面的距離，并調(diào)節(jié)噴射角度，以保證鋼筋與壁面之間混凝土的密實性；噴射中如有脫落的混凝土被鋼筋網(wǎng)架住，應(yīng)及時清除。

2.7 質(zhì)量控制

2.7.1 強度控制

重要工程的噴射混凝土施工，宜根據(jù)噴射混凝土現(xiàn)場28 d齡期抗壓強度的試驗結(jié)果，控制噴射混凝土抗壓強度。噴射混凝土施工中應(yīng)達到的平均抗壓強度可按下式計算：

式中：fck：施工階段混凝土應(yīng)達到的平均抗壓強度，MPa；

fc：噴射混凝土抗壓強度設(shè)計值，MPa；

S：標準差，MPa。

2.7.2 勻質(zhì)性控制

噴射混凝土的勻質(zhì)性，可以現(xiàn)場28 d齡期噴射混凝土抗壓強度的標準差和變異系數(shù)，按表2的控制水平表示。

表2 噴射混凝土的勻質(zhì)性指標

3 結(jié)束語

在橋梁維修加固中噴射混凝土與現(xiàn)澆混凝土加厚相比，噴射混凝土的主要優(yōu)點是不需要拆除原橋梁上建筑，節(jié)省工程量，提高了投資效益。

1 汪 純.拱圈噴射混凝土施工工藝及操作經(jīng)驗［J］.湖南交通科技，2008（3）

2 王淑華、于春雷.用錨噴混凝土方法加固雙曲拱橋［J］.山西建筑，2008（19）

The Shotcrete’s Application in the Bridge Repair and Reinforcement Project

Kong Zhiqiang

The author mainly expounds shotcrete’s application in the bridge repair and reinforcement project, and analyzes shotcrete construction technology’s economical and practical value from two aspects including the shotcrete design and construction.

shotcrete; design; construction; bridge repair and reinforcement

U445.7

A

1000－8136（2011）03－0063－02