李檳岍

(廣西壯族自治區(qū)林業(yè)勘測(cè)設(shè)計(jì)院道橋分院，廣西 南寧 530011)

0 引言

目前我國(guó)仍處于社會(huì)主義初級(jí)階段，交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)經(jīng)費(fèi)并不充裕，如果國(guó)內(nèi)眾多的危舊橋能夠及時(shí)得到合理的維修加固而重新利用，必將為我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的建設(shè)節(jié)約大量成本，帶來(lái)顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。而危舊橋的維修加固需要各種技術(shù)、工藝的支持，才可做到科學(xué)合理地加固，保證其安全性能并正常使用。噴射混凝土工藝是眾多成熟工藝中的一種，主要應(yīng)用在隧道初期支護(hù)、砌體裂縫加固、基坑坑壁加固、邊坡坡面加固等工程項(xiàng)目中，而在橋梁加固項(xiàng)目中卻較少應(yīng)用。盡管如此，只要能運(yùn)用得當(dāng)，相信噴射混凝土工藝在舊橋加固領(lǐng)域?qū)⒂懈玫陌l(fā)展。本文通過(guò)舊橋加固實(shí)例，詳細(xì)地闡述了噴射混凝土工藝在舊橋加固中的應(yīng)用效果，為今后噴射混凝土工藝在舊橋加固工程中的應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

那垌大橋位于廣西某四級(jí)公路上，是一座4～25 m漿砌片石板拱拱橋，橋梁總長(zhǎng)128 m，橋面全寬6.60 m，上構(gòu)采用4～25 m漿砌片石板拱，主拱凈跨25 m，矢高5 m，矢跨比為1/5，拱上建筑為對(duì)稱(chēng)設(shè)置的4孔漿砌片石腹拱及拱頂實(shí)腹段，腹拱凈跨2.5 m，矢高1.1 m，矢跨比為1/2.27，拱頂實(shí)腹段長(zhǎng)14.36 m，拱頂填料最小厚度為0.64 m；下部結(jié)構(gòu)采用漿砌片石U型橋臺(tái)、漿砌片石重力式橋墩、明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。

那垌大橋由于車(chē)輛超重及橋梁老化，導(dǎo)致橋梁所有腹拱出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂，部分腹拱頂橫向開(kāi)裂，并伴有縱向裂縫和砂漿脫落等現(xiàn)象；舊橋橋面出現(xiàn)多處縱、橫向裂縫及坑洼積水；部分防護(hù)欄桿出現(xiàn)有鋼筋外露及混凝土塊脫落等病害。

那垌大橋的加固方案是在原腹拱內(nèi)套鋼筋混凝土拱，采用加大截面法加固全橋腹拱，恢復(fù)其功能；同時(shí)改建橋面鋪裝和泄水管，修補(bǔ)欄桿防護(hù)。在加大截面法加固全橋腹拱過(guò)程中，首先采用植筋技術(shù)將直鋼筋植入腹拱，之后在植筋外露段掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，最后采用噴射混凝土工藝對(duì)腹拱進(jìn)行施工而形成圓弧形套拱，完成通過(guò)加大截面而加固全橋腹拱的最終目的。

那垌大橋加固方案的具體施工流程如下：封閉全橋交通→套拱鋼筋制作→全橋腹拱表面沖洗并鉆孔植筋→全橋腹拱內(nèi)側(cè)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)→噴射腹拱補(bǔ)強(qiáng)部分混凝土并養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度→對(duì)稱(chēng)拆除舊橋全橋橋面結(jié)構(gòu)60 cm、全部泄水管及損壞的欄桿→全橋新建泄水管施工→重新鋪砌全橋橋面結(jié)構(gòu)→修補(bǔ)破損的欄桿并對(duì)全橋欄桿進(jìn)行粉刷→橋頭橋尾引道路面施工→全橋竣工并恢復(fù)正常交通。

2 噴射混凝土工藝的作用

噴射混凝土工藝包括干噴、潮噴、濕噴、鋼纖維噴射和SEC法噴射等技法。而濕噴混凝土是最主要的噴射工藝之一，其是指用濕噴機(jī)壓送拌合好的混凝土，在噴頭處添加液態(tài)速凝劑，以高壓空氣作為動(dòng)力將混凝土噴到預(yù)定位置，混凝土在反復(fù)沖撞和疊加后形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。濕噴混凝土工藝的特點(diǎn)是噴射形成的混凝土均勻連續(xù)，附著能力強(qiáng)，凝結(jié)速度快，既能減少上料和噴射過(guò)程中的粉塵，也能克服混凝土回彈量大的缺點(diǎn)。本橋加固方案中采用濕噴混凝土方式，本文關(guān)于噴射混凝土工藝的所有論述，也是針對(duì)濕噴混凝土工藝而言。

在那垌大橋加固方案中，由于腹拱套拱的設(shè)計(jì)厚度僅10 cm，而且在腹拱頂處和主拱背部的套拱外形都是圓曲線(xiàn)截面的，只有主拱橫墻內(nèi)側(cè)的套拱部分是直線(xiàn)型截面，考慮到澆筑套拱混凝土的厚度較薄，且套拱截面有圓曲線(xiàn)形狀，難以立模且澆筑混凝土的高度較高，故采用噴射混凝土工藝來(lái)形成套拱。噴射混凝土工藝在那垌大橋加固方案中的主要作用，就是在腹拱內(nèi)植筋和架設(shè)鋼筋網(wǎng)以后，通過(guò)噴射混凝土工藝將混凝土噴射到腹拱內(nèi)側(cè)而形成套拱，利用加大截面法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)那垌大橋的腹拱的加固維修。本橋腹拱加固設(shè)計(jì)如圖1所示：

圖1 那垌大橋腹拱加固設(shè)計(jì)示意圖

3 噴射混凝土工藝的流程

一般情況下，濕噴混凝土工藝的主要施工流程如圖2所示：

圖2 噴射混凝土工藝流程示意圖

那垌大橋的噴射混凝土工藝在施工前，應(yīng)完成交通封閉、腹拱植筋、套拱鋼筋網(wǎng)架設(shè)等工作，在確保各方面準(zhǔn)備工作完成后，才可進(jìn)行具體的噴射混凝土施工作業(yè)。

4 噴射混凝土工藝的施工要點(diǎn)

4.1 施工前期準(zhǔn)備要點(diǎn)

(1)噴射混凝土的噴射方式、機(jī)具設(shè)備、操作方法、混合料配合比及外加劑等具體的施工方案，應(yīng)由監(jiān)理工程師審核并批準(zhǔn)。

(2)噴射混凝土用水要求不得使用污水和pH值<4的酸性水，水泥一般用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)不低于400號(hào)，有腐蝕的情況下可采用特殊水泥。

(3)噴射混凝土用砂宜采用中粗砂，其細(xì)度模數(shù)一般>2.5，另外>5 mm和<0.075 mm的顆粒不得超過(guò)總砂量的20%，砂子過(guò)粗一般會(huì)增加回彈，砂子過(guò)細(xì)則會(huì)導(dǎo)致干縮增大。

(4)噴射混凝土用石一般采用卵石或碎石，最大粒徑一般不宜超過(guò)管內(nèi)徑的1/3，粒徑宜在5～15 mm之間，該范圍內(nèi)的石料對(duì)設(shè)備磨損小，也不易造成管路堵塞?！皯?yīng)采用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，粒徑不應(yīng)>15 mm；當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí)，不得使用含有活性二氧化硅的石料?！盵3]

(5)噴射混凝土所采用的外加劑一般包括減水劑和速凝劑。增加少量的減水劑，可顯著地降低水灰比，但又不影響混凝土的流動(dòng)性，能提高混凝土強(qiáng)度，減少回彈，同時(shí)也可增強(qiáng)混凝土的不透水性與抗凍性。

(6)為使噴射混凝土速凝快硬，減少回彈損失，同時(shí)也防止噴射混凝土因重力作用而脫落，一般在噴射混凝土中摻入適量的速凝劑。速凝劑一般為液體速凝劑，其摻入量一般為水泥重量的2%～4%，并要求達(dá)到初凝時(shí)間在5 min以?xún)?nèi)，終凝時(shí)間在12 min以?xún)?nèi)，8 h后的強(qiáng)度≥0.3 MP，養(yǎng)護(hù)28 d后的強(qiáng)度不應(yīng)低于不加速凝劑試件強(qiáng)度的70%的效果。

(7)預(yù)拌混凝土的配合比，一般為水泥∶砂料∶石料子=1∶2∶1～2；速凝劑用量為一般水泥重量的2%～4%，但應(yīng)根據(jù)混凝土具體的和易性(坍落度8～15 cm)及混凝土強(qiáng)度條件進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)來(lái)確定，或由設(shè)計(jì)文件或相關(guān)規(guī)范直接規(guī)定?；炷烈A(yù)拌均勻。

(8)機(jī)具設(shè)備主要包括濕噴機(jī)、空壓機(jī)、攪拌機(jī)、上料機(jī)、運(yùn)輸車(chē)輛、高壓風(fēng)管、腳手架等，都必須保證性能良好，能保證安全地正常使用。施噴前應(yīng)檢查各類(lèi)管道是否連接牢固、是否輸送通暢、是否有漏水漏氣現(xiàn)象，在進(jìn)行試風(fēng)、通水情況正常后才能開(kāi)始噴射作業(yè)。

(9)噴射混凝土之前，應(yīng)對(duì)預(yù)噴表面進(jìn)行清洗除塵，并進(jìn)行灑水濕潤(rùn)。

4.2 施工中的工藝要點(diǎn)

(1)為了避免出現(xiàn)噴射混凝土因重力而滑動(dòng)、脫落等現(xiàn)象，在噴射混凝土?xí)r應(yīng)按照分段、分部、分塊、由下而上的原則進(jìn)行。那垌大橋腹拱補(bǔ)強(qiáng)部分的噴射分區(qū)是主拱橫墻內(nèi)側(cè)、主拱背側(cè)、腹拱拱底內(nèi)側(cè)圓弧形區(qū)域，具體的噴射順序是：左邊主拱橫墻內(nèi)側(cè)→右邊主拱橫墻內(nèi)側(cè)→腹拱拱底內(nèi)側(cè)圓弧形區(qū)域→主拱背側(cè)套拱部分。

(2)當(dāng)噴射混凝土與受?chē)娒娴恼辰訌?qiáng)度弱于其自重時(shí)，隨即將出現(xiàn)混凝土下垂、脫落等現(xiàn)象，因此一般10 cm以下厚度的可以一次噴射完成，而當(dāng)厚度>10 cm的需要分層噴射，第一層噴射厚度應(yīng)≥5 cm，宜在5～10 cm，以噴射混凝土不滑移、不墜落為準(zhǔn)。當(dāng)對(duì)拱形底面噴射時(shí)，一次噴射的厚度宜控制在3～6 cm之間。那垌大橋腹拱補(bǔ)強(qiáng)部分的厚度為10 cm，且有拱形底面噴射，故采用兩層噴射，第一層噴射厚度為5 cm，第二層噴射厚度為5 cm，兩層噴射的時(shí)間間隔為2～4 h之間。

(3)噴射混凝土配套機(jī)具要密封性良好，性能滿(mǎn)足要求。供水設(shè)備應(yīng)保證噴頭處水壓為0.15～0.2 MPa；噴射機(jī)作業(yè)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先送風(fēng)，后開(kāi)機(jī)，再給料；供料一定要連續(xù)均勻；噴射作業(yè)完成時(shí)，先停供料，供料噴完再停機(jī)。

(4)噴頭與噴射面的垂直距離以0.6～1.2 m為宜，噴頭與噴面應(yīng)盡量保持垂直，做到垂直噴射，最小夾角應(yīng)≥70°，不得使隅處及鋼筋背面出現(xiàn)蜂窩或砂囊等現(xiàn)象。為利于混凝土的壓實(shí)，應(yīng)保證噴射速度適當(dāng)，且噴射作業(yè)的氣溫應(yīng)>5 ℃。

(5)噴射手應(yīng)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練且嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范的操作要求進(jìn)行噴射，噴射時(shí)應(yīng)一人抱噴槍?zhuān)蝗苏彰?，其中噴射手要隨時(shí)根據(jù)噴射的具體情況而對(duì)工作風(fēng)壓、噴距、水灰比、噴射方向和順序、噴厚等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，而噴射機(jī)與噴射手之間應(yīng)保持信號(hào)聯(lián)系通暢。

(6)噴射過(guò)程中，受?chē)娒鎽?yīng)保持平整、濕潤(rùn)光澤、黏性與密實(shí)性好，無(wú)干斑或滑移、流淌等現(xiàn)象；及時(shí)清除受?chē)娒嫔系纳澳一蛳麓?、回彈的混凝土，收集以便重新利用，但重?fù)利用摻入量≤15%。在噴射厚度完成后，可適當(dāng)進(jìn)行表面整修。

(7)相鄰噴層的接頭部分應(yīng)做成斜交接頭，搭接寬度一般為噴層厚度的2倍，并應(yīng)保證噴射后無(wú)露筋、無(wú)裂縫等現(xiàn)象。

(8)噴射過(guò)程中，上料要連續(xù)均勻，料斗內(nèi)應(yīng)始終保持足夠數(shù)量的存料；噴嘴水壓必須高于壓縮空氣的壓力并保持連續(xù)供水。

(9)預(yù)噴位置的高度>3 m的應(yīng)搭設(shè)工作平臺(tái)，保證噴頭距巖面≤1.2 m，工作平臺(tái)搭設(shè)應(yīng)牢靠穩(wěn)固。

4.3 噴射結(jié)束后的施工要點(diǎn)

(1)噴射工作結(jié)束時(shí)，應(yīng)認(rèn)真清洗噴嘴，并對(duì)噴射機(jī)具進(jìn)行全面檢查和清洗。

(2)對(duì)噴射的混凝土按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行取樣，筑模成試塊并養(yǎng)護(hù)，試件組數(shù)和試驗(yàn)方法按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行，作為檢驗(yàn)噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)依據(jù)。

(3)在噴射混凝土終凝2 h后應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境相應(yīng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般≥7 d，養(yǎng)護(hù)方式一般采用灑水養(yǎng)護(hù)。

(4)在噴射混凝土層沒(méi)有徹底凝固前，噴射段附近應(yīng)禁止交通、放炮等震動(dòng)，以免噴層脫落，也不可使用任何機(jī)械導(dǎo)致對(duì)噴射混凝土層產(chǎn)生損傷。

4.4 安全文明施工要點(diǎn)

(1)建立安全文明施工的管理體系，要明確責(zé)任人，并制定各類(lèi)安全施工的應(yīng)急預(yù)案。

(2)各類(lèi)安全文明施工的標(biāo)示牌應(yīng)齊全規(guī)范，并標(biāo)示在醒目位置。

(3)噴射機(jī)應(yīng)有專(zhuān)職司機(jī)負(fù)責(zé)檢查、維護(hù)、保養(yǎng)和操作，噴射作業(yè)人員應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格培訓(xùn)并持證上崗，禁止噴槍口前方附近有人；在機(jī)械工作時(shí)，禁止將手伸入料斗內(nèi)，禁止非操作人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)。

(4)噴射混凝土的操作人員必須佩戴好相應(yīng)的安全防護(hù)用品，做好個(gè)人防護(hù)。施工現(xiàn)場(chǎng)的用電、高壓水輸送、高壓空氣輸送等應(yīng)定期進(jìn)行安全檢查，須滿(mǎn)足安全要求。

(5)在施工中如遇到突然停電、停水、停風(fēng)等導(dǎo)致作業(yè)不能繼續(xù)時(shí)，應(yīng)將噴射機(jī)、輸料管等機(jī)具中的混合料及時(shí)清除干凈。當(dāng)要向施工設(shè)備送電、送風(fēng)前，應(yīng)通知有關(guān)人員。

(6)在條件允許的情況下，可采用遙控操作的噴射機(jī)械手或噴射機(jī)器人代替人工噴射。

(7)噴射施工附近應(yīng)采取排塵、防塵措施，以及做好各類(lèi)水質(zhì)污染、噪音污染的防治措施。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)噴射混凝土工藝在那垌大橋加固維修的應(yīng)用實(shí)例可以看出，噴射混凝土工藝在舊橋加固領(lǐng)域的應(yīng)用效果良好，具有很好的發(fā)展前景。