拱桥锚喷技术在阜新地区桥梁加固中的应用

摘要：阜新地区为低山丘陵区，各地石材丰富，在“八五、九五”期间修建了大量的石拱桥。随着时间的推移加之超载超限车辆的增多，大部分石拱桥出现了拱圈开裂、砌筑材料脱落等病害，成为危桥、险桥。在“十一五”和“十二五”期间，对这些拱桥采用锚喷加固措施，进行了加固、除险处理。其原理是通过新增加混凝土与受力钢筋和原结构紧密结合，增大承载截面，而拱桥是以承受压力为主。故此组成喷射混凝土（含钢筋网）-锚杆-原结构的整体组合结构。既阻止了结构继续变形位移和开裂，又充分发挥原结构的作用，共同承受外荷载作用。本文根据锚喷加固措施在实际中的应用情况，对拱桥锚喷加固施工进行了总结，以便于其他地区借鉴和供桥梁加固工程技术人员参考。

关键词：阜新 拱桥 锚喷加固 实际应用

前言

锚喷混凝土加固拱桥，是借助高速喷射机械，将混凝土混合料连续地喷射到已经锚固好的钢筋网受喷面上，混凝土硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面并补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。

1、使用范围

锚喷加固适合圬工拱桥和双曲拱桥的加固。拱桥在使用的过程中，随着车辆重量的不断提高，部分拱桥的拱圈出现开裂、落石等现象。锚喷加固可以加强拱圈的强度、提高桥梁的整体性，延长桥梁的使用年限。不过，在实际使用过程中，应注意桥梁的基础情况，锚喷加固虽然增加了拱圈的强度，但同时也增大了拱圈的自重，这样会对基础承载力产生影响，基础条件好的桥梁适合进行锚喷加固。在阜新地区的国道京沈线、省道奈广线、省道库二线，县道务泡线等路线桥梁加固中应用广泛。

2、实际应用

（1）桥梁概况

十家子桥位于库二线102K+730处，修建于2003年。上部结构为2孔15米实腹式圬工拱，下部结构为重力式墩台，桥面净宽11米，桥梁全长33.8米，设计荷载为公路-II级。由于该地区超载超限车辆的增多，特别是近年交通量骤增及大型、重型车辆的普及，致使该桥拱圈出现严重裂缝，局部有砌石松动现象。为保证过往车辆通行安全，经阜新市公路管理处批复，阜蒙县公路管理段养护公司于2012年8月对十家子桥进行维修加固施工，采用锚喷混凝土方式对该桥进行加固。

①主要施工机具设备

锚喷混凝土施工所需主要机具设备为混凝土喷射机、空压机、水泵、钻具、混凝土搅拌机、电焊机等。

②材料的选用a水泥：

喷射法形成的混凝土对水泥的选用要求凝结快，早强效果好，后期强度高。应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，也可以选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于32.5Mpa。

B集料：由于是喷射作业，所以从力学的角度要求集料粒径不能过大，否则易造成未硬化前就脱落现象，故此应采用细石混凝土配合比，沙宜选用洁净的中沙。

C钢筋：钢筋起骨架作用，为了加强与混凝土的结合，要求必须使用螺纹钢，并且其强度指标要经试验合格后方可用于施工中。

③施工前注意事项：因混凝土硬化需要一定的温度，故此要求尽量安排在高温季节施工，同时避开雨季，防止雨水的冲刷及不利影响。另，因在混凝土硬化前最忌讳拱圈有扰动，若扰动会导致喷射混凝土与原拱圈结合较差，导致强度折扣。故，在施工中安排专人严密观察造成扰动的因素，提前做好排查方案，为强度形成创造良好条件。

④施工过程：a插入锚杆，锚杆起着挂设钢筋网、加强新旧混凝土结合和增加结合面抗剪能力，使新旧结构共同变形的重要作用。锚杆的设计直径为16mm，锚入长度为15cm。用水泥砂浆填满孔眼后，随即插入锚杆，并用小铁锤敲打锚杆尾端直至孔底。用泥镘刀刮净孔口溢出的水泥浆。注意孔内有空隙时，立即拔出锚杆重新压浆和插入锚杆。锚杆插定后，保持孔内水泥浆有2天的自然养护时间，以达到足以承受钢筋网和凝固前喷射层重量的设计要求。

b设钢筋网：在挂设钢筋网前应对锚杆的抗拔力进行试验，合格后方可进入下道工序。钢筋网的设计为满布于主拱圈腹面，最小网格尺寸为10cm×10cm，钢筋直径为10mm。挂设时，单根钢筋紧靠锚杆就位，先绑扎后点焊于锚杆上，钢筋接头为搭接焊。挂设钢筋网的顺序，从一端拱脚开始逐段完成至另一端。为便于挂设，将拱肋底面的锚杆尾端带直钩。

C喷射混凝土：施喷混凝土前，用高压水泵喷水冲洗受喷面，以利喷射混凝土与原结构的粘结。待表面无积水时，即可施喷混凝土。

喷射机的操作顺序：开机时，应先送风再开动电机，最后投料；停机时，应先停止加料，然后关掉电机，再停风。

制备拌合料：搅拌机上料顺序是1/2-水泥（同时均匀撒入速凝剂）-1/2-石，为了减少拌制中产生的粉尘，需保持砂石有5%-8%的含水率。

施喷过程中，喷射手要穿戴劳保用品操作喷头。喷射时用水量要适中，如过小，就会发生喷雾现象，料束分散，粉尘回弹多；过大，则会出现滑移流淌、自动脱落现象。喷射时，尽可能使料束与受喷面垂直，非垂直使用时倾角应小于30°

喷嘴与受喷面保持一定距离，一般为0.6-1.2m。施喷顺序为自上而下（先拱脚后拱顶），按30-50cm直径划圆成螺旋形前进。每次施喷厚度以3cm左右为宜，两次喷层间隙20-30min。

喷射工作气压的控制由喷射员指挥，通常调整风压为120-180pa，输送距达40-60m。随着输送距的增加，需适量增加风压。如气压过大，回弹率会增；过小则料束喷射距离会变短，难以达到喷射面。

回弹物料的收集和利用。回弹物料的成分，绝大部分为粗骨料，水泥仅占10%左右。应及时收集洁净而尚未凝结和污染的回弹物料，以一定比例量掺入拌合料中继续使用；未及时收集的可敲碎筛分，将粒径大于5mm者视为粗骨料，每次以20%-30%掺入新拌合料中使用。

D喷射混凝土的养护。对新喷射的混凝土，应进行喷水养护，保持其表面湿润，从喷射混凝土初凝后2h开始，养护期不少于14a。由于喷射混凝土中掺入有一定量的速凝剂，既能显著加快混凝土凝结进而提高早期强度，也在一定程度上抑制了水泥的水化作用而易于产生的收缩变形。因此，必须增长养护时间，以此保证强度的正常增长，减少和防止收缩开裂。

3、结束语

圬工拱桥和双曲拱桥锚喷混凝土加固，既能提高桥梁的承载能力，延长使用年限，同时具有施工机具设备简单、工期短、耗资少、不中断交通等特点。辽西地区目前正在使用的圬工拱桥和双曲拱桥数量较多，通过锚喷加固技术，可以有效提高桥梁的使用寿命，节省投资。推广该项技术意义重大。以阜蒙县为例，县级以上普通公路现有桥梁237座，其中大部分为20世纪70、80年代修建，目前正在对有加固价值的桥梁逐步加固改造。