阿富汗磚拱橋噴網(wǎng)加固施工技術(shù)

1、<p>　　阿富汗磚拱橋噴網(wǎng)加固施工技術(shù)</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(wǎng)噴射混凝土聯(lián)合加固技術(shù)加固阿富汗磚拱橋的施工技術(shù)，并且采用高性能噴射混凝土來提高工程質(zhì)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(guān)鍵詞：磚拱橋；高性能噴射混凝土；加固技術(shù)；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(fù)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(mào)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(cè)峻山，一側(cè)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(jié)構(gòu)物以橋涵修復(fù)為主。 </p><p>　　磚拱橋在當(dāng)?shù)乩蠘蛑袘?yīng)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(yīng)用。經(jīng)過多年營運, 許多拱橋都出現(xiàn)了一定的損壞跡象，如裂縫、局部變形等。經(jīng)過合理的維修加固后, 這些破壞現(xiàn)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(xiàn)。拱圈可以用增加厚度和橫向聯(lián)系、或設(shè)置代替承載力的補充結(jié)構(gòu)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(xiàn)加大承載能力，延長橋的服務(wù)使用期限，

5、滿足當(dāng)?shù)厣鐣l(fā)展需要。加固方案采用鋼筋掛網(wǎng)噴射混凝土下套拱技術(shù)。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(jù)；拱橋在荷載作用下, 除了承受荷載產(chǎn)生的軸向壓力外, 還承受荷載對其產(chǎn)生的彎矩和剪力, 由于剪力影響較小, 所以拱橋結(jié)構(gòu)是以壓彎構(gòu)件作為承重結(jié)構(gòu)。根據(jù)材料力學(xué)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(yīng)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(jié)構(gòu)受力狀況由3個要素決定,即: 荷載產(chǎn)生的內(nèi)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(nèi)因兩個角度對進行加固補強。從外因角度是通過結(jié)構(gòu)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(nèi)因角度就是采用改變結(jié)構(gòu)體系、減輕拱上建筑恒載,即改變結(jié)構(gòu)體系, 減少主拱圈的內(nèi)力和減輕

8、拱上建筑恒載重量, 減少主拱圈的內(nèi)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(shù), 采取改變主拱圈外部條件或改變橋梁自身狀況, 或調(diào)整主拱圈承受的內(nèi)力途徑, 其基本原理都是為了減少主拱圈承受的拉應(yīng)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(shè)計施工。 </p&

9、gt;<p>　　3.磚拱橋加固方案 </p><p>　　3.1磚拱橋的現(xiàn)狀，磚拱橋在上世紀中后期建造，使用時間較長，拱圈內(nèi)壁存在不同程度老化、剝落、松散現(xiàn)象，需要進行拱圈內(nèi)壁表面處理，然后再進行加固。 </p><p>　　3.2拱圈內(nèi)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(jié)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(jù)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(nèi)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(wǎng)水泥拱圈內(nèi)壁噴固法初步加固處理 </p><p>　　當(dāng)磚拱圈表面處理完成后, 采用鋼絲水泥拱圈內(nèi)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(dāng)其處于潮濕狀態(tài)且無水珠時, 在拱內(nèi)圈設(shè)置鋼絲網(wǎng)格, 用水泥噴槍噴射高強水泥砂漿, 厚度3-5厘米。這樣經(jīng)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(wǎng)噴射混凝土進一步增強拱圈承載力。本項目設(shè)計加固處理的方案是,錨固植入鋼筋、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土聯(lián)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(zhì)量。 </p><p>　　3.3.1 植入錨固筋的施工，錨固鋼筋長度設(shè)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(chǎn)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(yīng)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(wǎng)片采用16mm的螺紋鋼加工安裝，網(wǎng)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(zhì)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(zhì)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(shù)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(dǎo)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(chǎn)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(jù)水泥用量和摻和料的品種、數(shù)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?；炷恋膹姸瘸巳Q于骨料本身的強度外，還取決于水泥漿與骨料的粘結(jié)強度。骨料表面粗糙，界面粘結(jié)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(jié)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(chǎn)生的回彈率</p><p>　　無堿速凝劑，是一種突破傳統(tǒng)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(jié)和硬化速度，提高早期強度，不降低后期強度，對強度影響較??；并大幅度提高混凝土及砂漿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(jīng)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(shù)提高50%以上。 </p><p>　　（3）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(shè)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(jié)果如下： </p><p>　　表1 不摻泵

20、送劑噴射混凝土試驗結(jié)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(chǎn)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(chǔ)上加入了泵送劑又做了一組配合比試驗有關(guān)數(shù)據(jù)如下：表2 摻泵送劑噴射

21、混凝土試驗結(jié)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(shè)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(shè)備，濕噴法是租用的國際援助部隊基地建設(shè)機械設(shè)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(zhì)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(shè)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(xiàn)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(fēng)速達，風(fēng)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(shù)水平極大地影響著噴射混凝土的質(zhì)量。在噴射前，需要預(yù)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(fù)雜得多。各個工序有先后次序，否則，將達不到預(yù)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(shù)培訓(xùn)，嚴格按照技術(shù)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(xiàn)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(yīng)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(yīng)調(diào)節(jié)好風(fēng)壓和水壓，水壓應(yīng)稍高于風(fēng)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(xiàn)象，粉塵和回彈量明顯降低。 </p><p>　　4.本文通過總結(jié)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(shù)有了進一步認識，認識到采用高性能噴射混凝土技術(shù)加固類似橋梁結(jié)構(gòu)的可行性和可靠性，為類似工程提供了實踐經(jīng)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