阿富汗磚拱橋噴網加固施工技術

1、<p>　　阿富汗磚拱橋噴網加固施工技術</p><p>　　摘要：本文主要論述了利用拱橋加固理論，采用錨固筋鋼筋網噴射混凝土聯合加固技術加固阿富汗磚拱橋的施工技術，并且采用高性能噴射混凝土來提高工程質量，達到加固和提高橋的承載力和延長使用期限的目的。 </p><p>　　關鍵詞：磚拱橋；高性能噴射混凝土；加固技術；錨固筋 </p><p>　　中圖分類

2、號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　1，工程概況：阿富汗喀布爾―賈拉拉巴德―圖可汗木公路修復工程，位于阿富汗喀布爾以東，是一條連接阿富汗與巴基斯坦通往中亞各國的主干道，是一條集貿易、資源開發(fā)、人道主義援助及阿富汗難民遣返的生命線，具有極端重要性。地勢西高東低，海拔從2000米至200米。地貌特征，山區(qū)、丘陵分布，地表土為巖石及砂礫發(fā)育，巖石分類多為片麻巖、石英巖、花崗巖、角閃巖及頁巖。

3、 </p><p>　　K67+700――K142+000，從蘇魯比到賈拉拉巴德，位于該通道中段，自然環(huán)境變化顯著，一側峻山，一側臨峽谷的崇山峻嶺中，穿越丘陵、平川的四面環(huán)山的類盆地地段，海拔由500米至950米。最高氣溫高達55度（低溫在零度以上），干熱時間長達半年，降水少，降雨集中在一至三月份。工程以路面工程為主；橋涵結構物以橋涵修復為主。 </p><p>　　磚拱橋在當地老橋中應用

4、比較普遍，磚拱橋以造型優(yōu)美、取材便利、造價低廉、施工簡單的特點, 在上世紀阿富汗得到廣泛應用。經過多年營運, 許多拱橋都出現了一定的損壞跡象，如裂縫、局部變形等。經過合理的維修加固后, 這些破壞現象得到了有效的遏制。拱橋的加固一般通過拱圈的加固來實現。拱圈可以用增加厚度和橫向聯系、或設置代替承載力的補充結構的方法來加固。 </p><p>　　此次磚拱橋加固的目的是通過加固實現加大承載能力，延長橋的服務使用期限，

5、滿足當地社會發(fā)展需要。加固方案采用鋼筋掛網噴射混凝土下套拱技術。該方案簡便易行，安全可靠，滿足邊施工邊通行的要求。 </p><p>　　2.拱橋加固的理論依據；拱橋在荷載作用下, 除了承受荷載產生的軸向壓力外, 還承受荷載對其產生的彎矩和剪力, 由于剪力影響較小, 所以拱橋結構是以壓彎構件作為承重結構。根據材料力學的基本原理, 其計算式為： </p><p>　　σ= N/A±

6、M/W </p><p>　　式中:σ――主拱截面拉( 壓) 應力 </p><p>　　N―― 主拱截面軸向力 </p><p>　　A―― 主拱圈截面面積 </p><p>　　M―― 主拱截面彎矩 </p><p>　　W――主拱圈截面抗彎幾何彈性模量 </p><p>　　由上式可知,

7、拱橋主拱圈結構受力狀況由3個要素決定,即: 荷載產生的內力( 軸力、彎矩) ; 主拱圈截面的面積和抗彎彈性模量; 主拱圈材料的自身強度。 </p><p>　　橋梁加固的方法較多, 無非是從外因和內因兩個角度對進行加固補強。從外因角度是通過結構的性能改變, 即增大主拱圈截面面積和增加主拱圈的強度, 以此來提高主拱圈的承載力。從內因角度就是采用改變結構體系、減輕拱上建筑恒載,即改變結構體系, 減少主拱圈的內力和減輕

8、拱上建筑恒載重量, 減少主拱圈的內力, 以此來提高主拱圈的承載力。無論采取何種加固方法和加固技術, 采取改變主拱圈外部條件或改變橋梁自身狀況, 或調整主拱圈承受的內力途徑, 其基本原理都是為了減少主拱圈承受的拉應力。 </p><p>　　由此可知磚拱橋所能采取的加固措施有：加大主拱圈截面面積以及進而增大主拱圈截面抗彎幾何彈性模量，改善提高主拱圈材料的自身強度等兩個方面著手進行加固方案的設計施工。 </p&

9、gt;<p>　　3.磚拱橋加固方案 </p><p>　　3.1磚拱橋的現狀，磚拱橋在上世紀中后期建造，使用時間較長，拱圈內壁存在不同程度老化、剝落、松散現象，需要進行拱圈內壁表面處理，然后再進行加固。 </p><p>　　3.2拱圈內壁表面處理方案。 </p><p>　　3.2.1拱圈表面的處理，砌縫、裂縫的修理。用鑿子剔除灰縫，深度2-3厘米

10、，用水沖洗干凈，用瑞士西卡Sikalatex100 外加劑與水按1：1比例拌水泥漿，用毛刷刷縫；然后用外加劑與水1：1拌和，水泥與細砂按1:2比例拌制的砂漿填縫。由于Sikalatex外加劑具有良好的粘結性能，具有高抗壓、抗拉強度，低收縮率，避免干后開裂。使用簡便，高效、快捷，外方監(jiān)理極力推薦使用。對于表面的空洞等缺陷，鑿毛清理干凈，用該外加劑拌制的高強砂漿填塞封堵。 </p><p>　　對于受力裂縫, 尤其是

11、縱向裂縫, 要特別處理。首先根據各處受力裂縫的具體情況, 使用小釘錘、鑿子等對裂縫兩邊各2cm 左右的硬物進行剔除, 將裂縫鑿成V 形槽, 再用鋼刷清除槽內浮沉, 然后用干凈棉花沾丙酮將V 形槽表面擦凈, 再用環(huán)氧砂漿進行填塞封閉。 </p><p>　　3.2.2用鋼絲網水泥拱圈內壁噴固法初步加固處理 </p><p>　　當磚拱圈表面處理完成后, 采用鋼絲水泥拱圈內壁噴射加固的方法進行

12、初步維修加固。進行維修加固時, 先除去剝落、松散層, 并用水沖凈, 當其處于潮濕狀態(tài)且無水珠時, 在拱內圈設置鋼絲網格, 用水泥噴槍噴射高強水泥砂漿, 厚度3-5厘米。這樣經過初步加固，既有拱圈整體性得到加強，對于磚拱圈尤其必要。 </p><p>　　3.3 拱圈鋼筋掛網噴射混凝土進一步增強拱圈承載力。本項目設計加固處理的方案是,錨固植入鋼筋、鋼筋網、噴射混凝土聯合加固方案，主要工作要點是植入筋的施工和噴射混凝

13、土的施作，采用合理的施工工藝，保證工程質量。 </p><p>　　3.3.1 植入錨固筋的施工，錨固鋼筋長度設計為40厘米，錨入長度30厘米，鋼筋采用直徑20mm的螺紋鋼筋，梅花形布置，間距60厘米。用沖擊鉆鉆出錨固孔，孔徑26 -30mm，清理空洞中的灰塵，錨固膠黏劑采用瑞士HILTI喜得利公司生產的HIT-HY150型，將HIT-HY150藥劑擠入，通過氨基甲酸酯和特殊固化劑和水泥快速反應凝固，形成鋼筋與混

14、凝土之間的足夠強度和粘合力，將錨固筋牢牢固定于既有拱圈上。 </p><p>　　3.3.2鋼筋網片采用16mm的螺紋鋼加工安裝，網格間就為200mm,安裝固定在錨固筋上，采用電焊點焊或扎絲綁扎連接。 </p><p>　　3.3.3噴射混凝土作業(yè)，為了保證工程質量，要求采用高性能噴射混凝土加固補強拱圈。 </p><p>　　高性能噴射混凝土是指具有高工作性(低回

15、彈、低粉塵)、高耐久性(高強度、高抗?jié)B、高抗碳化、高耐腐蝕)等性能的優(yōu)質噴射混凝土。 </p><p>　　為了達到高工作性能和高耐久性的目標，采取以下技術措施：A.降低用水量，降低孔隙率密實的混凝土明顯具有較高的強度。研究表明，硅酸鹽水泥在水化過程中所需的水灰比僅為0.22。因此，用水量大導致后期水分蒸發(fā)后孔隙率加大，將會降低混凝土強度?；炷粱w的孔隙率每減少1%，其強度幾乎可以增長10%；基體的孔隙主要來自

16、拌和水過多而產生的凝膠孔與毛細孔。由于在高性能噴射混凝土中要使用許多活性摻和料和多種外加劑，用水量要增加，僅用水泥水化的水灰比是不夠的，要根據水泥用量和摻和料的品種、數量確定合適的用水量。實驗中，水灰比采用0.45左右。B.選擇適宜的骨料(1)骨料的強度。采用高強度巖石碎粒做骨料，無疑是高性能噴射混凝土的首要選擇。混凝土的強度除了取決于骨料本身的強度外，還取決于水泥漿與骨料的粘結強度。骨料表面粗糙，界面粘結強度高。 (2)骨料的粒徑?；?/p>

17、凝土的強度隨著骨料粒徑的減小而提高。骨料最大粒徑減小，不僅增加了骨料與水泥漿的粘結面積，而且容易拌和均勻，骨料周圍有害氣體減少，水膜減薄，從而提高了混凝土強度。骨料形狀以正方形為好，針片狀含量越少越好，因此，使用小粒徑的骨料較好。大粒徑骨料產生的回彈率</p><p>　　無堿速凝劑，是一種突破傳統速凝劑的實用新型無堿液態(tài)速凝劑，是新型濕噴混凝土外加劑。無堿液體速凝劑不含氯離子、不含堿金屬的K+、Na+離子、不銹

18、蝕鋼筋、不污染環(huán)境和傷害作業(yè)人員的身體；在噴射水泥漿、水泥砂漿、混凝土中摻入高性能無堿液體速凝劑，能加快水泥的凝結和硬化速度，提高早期強度，不降低后期強度，對強度影響較?。徊⒋蠓忍岣呋炷良吧皾{的粘聚性和粘接強度、回彈率降低量達80%以上，有效的降低了回彈造成的材料損失，提高了經濟效益。由于回彈率大幅度降低，空氣中污染和傷害人體的堿性水泥粉塵大幅度減少，保護了環(huán)境、加快了施工進度；具有微膨脹減縮抗裂功效，大幅度提高了抗?jié)B防水性能，同時

19、具有抗蝕防腐功能，比普通速凝劑抗蝕系數提高50%以上。 </p><p>　?。?）泵送劑，通過參加泵送劑能提高混凝土的工作性能，并且明顯減少水及水泥用量，減小了由于水泥用量過大引起混凝土的干縮，也提高了防滲性能。 </p><p>　　3.4 配合比設計試驗,為了獲得較高行性能的噴射混凝土，進行了多組多輪的試驗，試驗結果如下： </p><p>　　表1 不摻泵

20、送劑噴射混凝土試驗結果 </p><p>　　從表1來看，第2組 配合比符合C25的要求，但是水泥用量太高，容易引起砼的干縮，同時用水量也較大，過多的拌和用水才能保持較好的工作性，但水泥的水化作用所需用水遠遠低于實際用水量，空隙主要來自于拌和用水過多而產生的凝膠孔與毛細孔，所以抗?jié)B能力不好。為了解決以上存在的諸多問題，我們緊接著在以上配合比的基礎上加入了泵送劑又做了一組配合比試驗有關數據如下：表2 摻泵送劑噴射

21、混凝土試驗結果 </p><p>　　從表1、表2對比來觀察，水灰比0.44的二個不同配合比均能滿足設計為C25噴射砼（試配強度為33.2Mpa）的試配要求，相比之下第2組配合比水泥、水用量明顯減少，由此引起的混凝土干縮、抗?jié)B性能迎刃而解。 </p><p>　　在實際施工中，分別采用了干噴法和濕噴法，干噴是采用中國機械設備，濕噴法是租用的國際援助部隊基地建設機械設備。在采用干噴法時，適量

22、摻加聚合劑，控制較少回彈率；在濕噴法施工時，即使不摻加聚合劑時，回彈率也不高，也能滿足施工要求。濕噴無論從質量還是效率方面比干噴法，都具有很大優(yōu)勢。 </p><p>　　3.5噴射混凝土施工及養(yǎng)護，拱圈噴射混凝土加固厚度為15厘米，噴射混凝土要分層施噴，每層噴射厚度5厘米左右，待前層凝固后，回噴第二、第三層，直至達到設計厚度。噴射施工按照先墻后拱、先下后上的順序操作，以減少砼因重力作用而引起滑脫現象的發(fā)生。 &

23、lt;/p><p>　　摻速凝劑混凝土，收縮值較不摻速凝劑要大，所以在噴射后4小時，開始養(yǎng)護，養(yǎng)護時間兩周、最短不少于1周，由于拱橋拱圈混凝土養(yǎng)護采用噴水養(yǎng)護，由于橋洞下風速達，風干快，所以噴水后用塑料薄膜覆蓋，派專人至少養(yǎng)護10天。3.6施工措施： </p><p>　　工人的操作技術水平極大地影響著噴射混凝土的質量。在噴射前，需要預先進行水泥裹砂和水泥裹石作業(yè)。另外，摻入了活性摻和料和多種

24、外加劑，工序較以往復雜得多。各個工序有先后次序，否則，將達不到預期效果。所以在實施前，制訂詳細的操作規(guī)程，對工人進行技術培訓，嚴格按照技術規(guī)程操作。 </p><p>　　噴射長度不宜超過6m，并嚴格按先墻后拱，先下后上的順序，以減少砼因重力作用而引起滑脫現象的發(fā)生。 </p><p>　　掌握好噴嘴與受噴作業(yè)面的距離和角度，距離最好為0.8~1.2m，噴嘴與作業(yè)面垂直，并稍微偏向剛噴的部

25、位，凹陷處先噴、多噴，凸出處應后噴和少噴。 </p><p>　　噴射時用螺旋形或S形往返移動前進，干噴法時應調節(jié)好風壓和水壓，水壓應稍高于風壓。 </p><p>　　正是由于采用了以上施工措施 ，噴射混凝土面平整光滑，色澤均勻，很少有干斑和滑移流淌現象，粉塵和回彈量明顯降低。 </p><p>　　4.本文通過總結阿富汗磚拱橋加固工作的實踐實例，對磚拱橋的加固技

26、術有了進一步認識，認識到采用高性能噴射混凝土技術加固類似橋梁結構的可行性和可靠性，為類似工程提供了實踐經驗。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　1楊漢文.劉剛新.公路磚石拱橋加固原理及實效分析[J].交通科技2005.5 81～82頁 </p><p>　　2公路隧道施工.北京.人民交通出版社 </p