混凝土植筋施工工法
三分公司宝汉BP7工程部
一、 前言
西汉高速公路强化平安设施工程为西汉高速公路改扩建工程，该工程位于西安市户县境内，路线起于涝峪口，终于朱雀立交，为西汉高速公路的改扩建工程。本标段起止桩号为K46+400～K53+000，线路全长km，主要工程数量为：20m桥梁加宽158孔，共计3190延米。
本工程采用单侧拼接加宽的方法，将左线〔下行线〕由原2车道扩建为3车道，路基宽度由原来的10m增加至13米。桥梁的拼接模式采用单侧加宽〔同结构、同类型、同跨径〕、上部构造连接，下部构造不连的方法。对于上部构造，设计采用在切割原桥外侧边板悬臂后，通过植筋的方法将新老结构连接的技术方案。通过施工，形本钱工法。
二、 工法特点
(一) 混凝土接长、连接不需全部返工，仅需通过植筋即可实现。 (二) 植筋深度只需10倍钢筋直径，抗拔力即可到达钢筋屈服强度。 (三) 植筋材料抗腐蚀、耐老化、粘结强度远大于混凝土强度，且固化速度快，能使植入钢筋尽早承受外力作用。 (四) 植筋受孔径、锚固深度、植筋胶质量影响较大，且与基材混凝土强度有关。
三、 适用范围
本工法适用于在既有线上加宽的工程，对房屋及其它混凝土结构改造，亦可应用。
四、 工艺原理及关键技术
植筋锚固技术是近几年流行的一种新型加固施工技术，它的原理是将钢筋通过高强结构胶植入混凝土结构内，并浇筑混凝土以使新浇筑混凝土与老混凝土连接为整体从而到达共同受力的目的。对植入后的钢筋抗拔试验说明，对不同标号的混凝土满足植筋深度要求以后，可以将钢筋拔断。植筋材料抗腐蚀、耐老化、粘结强度远大于混凝土强度，且固化速度快，能使植入钢筋尽早承受外力作用。
五、 植筋施工参照标准
序号 1 2 3 4 5 6 标准、规程名称 工程测量标准 混凝土结构工程施工质量验收标准 混凝土结构设计标准 混凝土结构后锚固技术规程 建筑抗震加固技术规程 混凝土结构加固技术标准 类别 国家 国家 国家 行业 行业 行业 编 号 GB50026-2007 GB50204-2002 GB50010-2002 JGJ145-2004 JGJ116-2021 CECS25：90 六、 植筋施工工艺
基面清理→划定位线→钻孔→清孔→孔径孔深验证→枯燥清孔→钢筋去锈→预注→注胶→植筋→抽检→修复→验收
图1 植筋施工工艺
七、 施工步骤
(一) 植筋前各项参数确定
在施工前，先在护栏上钻孔植筋进行试验，以取得各项参数。试验时采用同种材料、同种工艺，同种设备以及固定操作人员进行，植筋选用3组，每组3根，通过不同深度、不同拉拔时间进行试验，以取得各项数据。
图2 植筋前试验现场
1. 植筋胶固化时间
植筋固化时间表
基材温度 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 安装时间(min) 5 4 3 2
2. 植筋长度确实定 通过植筋抗拔试验说明，极大局部破坏是植筋胶与混凝土之间的混凝土局部，而钢筋与植筋胶根本完好，钢筋从植筋胶中拔出实例很小，说明在混凝土中植筋胶抗拉与抗剪强度比混凝土要高。因此应考虑植筋锚固长度及混凝土强度，一般情况下植筋的基材混凝土强度应不小于30MPa，植筋锚固长度一般为钢筋直径的10～15倍，本工程设计为12d，植入混凝土长度为18cm。
3. 植筋技术参数
DHZ注射式植筋技术参数 采用螺锚固力(KN) 钻孔直径 钻孔深度 杆直径 (mm) (mm) 极限值 标准值 (mm) 10 12 16 20 (二)
14 16 20 26 定位放线
120 140 190 220 30 43 82 128 18 28 50 80 工作荷载(KN) 抗拉 32 50 抗剪 12 每只可用孔数 54 39 12 8 采用参数 √ 固化时间(min) 90 45 30 20 按图纸标注的尺寸位置在现场定位，上下层间距为5.2cm，顺桥向间距为15cm。 (三) 钻孔
根据工程实际情况，钻孔分2个班组进行施工，每个班组5个人，每日可植筋2孔。钻孔采用德国进口GBH5-38D型电锤，钻孔时须保证钻机、钻头与基材外表垂直，保证孔径与孔深尺寸准确。钻孔过程中如果钻机突然停止或钻头不前进时，说明钻头遇钢筋，可适当错位以避开箱梁内部钢筋。假设移开的距离太大，应与甲方和设计协商进行加筋补强。
钻孔时孔径应比锚固筋直径大2mm，钻孔后孔深必须到达＋20，0 〔mm〕的要求。
图3 植筋作业现场
(四) 清孔
钻孔的过程中或者在钻孔之后，会产生大量粉屑，使锚固能力降低,因此钻孔必须清理干净。清孔先用配套钢刷清孔，然后用棉丝擦拭孔壁两次,最后用脱脂棉丝蘸丙酮擦拭两次,直至钻孔中的粉屑和碎碴完全清理干净。
清孔后孔壁可以潮湿，但须保证孔内无明水，假设有水必须用吹风机。 清空后假设长时间不进行植筋施工，应用干净的棉丝将孔口封闭,以防止粉尘或沙粒进入。 (五) 注胶
将进套筒内，安置到专用手动注射器上，慢慢扣动板机，排出管口处较稀的胶液废弃不用，然后将螺旋混合嘴伸入孔底，如长度不够可用塑料管加长，然后扣动板机，板机孔动一次注射器后退一下，这样能排出孔内空气。为了使钢筋植入后孔内胶液饱满，又不能使胶液外流，孔内注胶到达80%即可。孔内注满胶后应立即植筋。
如孔深超过20cm时，应使用注浆管延长器，保证从孔底注胶，以防内部胶体不实。 (六) 植筋
钢筋插入孔内的局部要保持枯燥，清洁，无严重锈蚀。
植筋胶注入后，应立即进行植筋。将钢筋缓慢地旋转插至孔底，以免出现气泡、胶溅出的现象。为保证胶体分布均匀，钢筋插入后外表应有少量胶体外溢，如有气泡或伴有较大的噗噗声，说明孔内胶体不实，应重新注胶。 (七) 养护
钢筋植入锚孔在调整好后至固化完成前，钢筋不许受到扰动，一般可进行自然护养，养护时间与应大于其固化时间，以防锚固失效。
固化时间结束可开始施工，但不可施加扭矩，24时间后才能完全发挥设计力值。
八、 施工机具及材料
(一) 序号 1 2 3 4 5 6 施工设备
设备工具表 工具名称 电锤 悬挂式施工架 吹风机 钢刷 配电箱 220V三芯电线 规格型号 GBH5-38D 10m 单位 台 套 台 把 台 盘 数量 10 2 10 10 2 5 备注 德国 自制 国产 国产 国产 国产 (二) 施工材料
1. 钢筋
采用HRB335级Ф16螺纹钢筋，钢筋在使用前必须经试验合格，其外表须洁净、无锈蚀、无污染，钢筋必须顺直无弯折现象。
2. 植筋胶 根据工程要求，本工程采用DHZ注射式植筋胶。该植筋胶是一种双组份高聚物混合料，耐腐蚀、耐老化、抗疲劳、抗震动性能好，对温度不敏感，在-5～40摄氏度环境下均可快速固化。 固化后材料在职-30～60摄氏度环境下可长期使用。使用时用专门的手动注射将两份物料予以压入钻孔中，具有平安可靠、使用便捷、省工省力的优点。
图4 植筋设备
九、 劳动组织
施工人员配备〔2个班组〕
序号 1 2 3 4 5 6 名称 现场班长 技术员 平安员 电工 技工 合计 人数 1 2 4 1 10 18 备注 施工部位确实定及现场全面管理 现场技术指导及现场质量检验 施工现场的平安管理，每班2人，桥上、桥下各1名 现场施工用电 5年以上工作经验责任心强有植筋操作经验 十、 平安措施
(一) 平安施工保证措施
1. 施工作业前要进行三级教育，三级交底。在技术交底及方案交底的同时，作好平安交
底。
2. 加强领导，健全组织机构。
3. 加强平安生产教育，提高全员平安意识。
4. 严格执行有关平安生产制度和平安技术操作规程。 (二) 具体平安操作规程
1. 施工架上操作人员要定期进行体检，严禁高血压、心脑血管病人作业。严禁酒后作业。 2. 所有操作人员必须戴平安帽，植筋、钻孔人员必须并佩戴平安绳、口罩、防腐手套、
保护眼镜等防护用品。
3. 悬挂式施工架必须经过设计验算，具有2倍以上的保险系数，并在现场预压试验后，
方可上人操作。
4. 悬挂式施工架四周必须设置钢管护栏及防抛网，底板设置5cm以上新木板并固定良
好。
5. 施工现场临时用电须严格管理，严禁乱接电线。
6. 手持电开工具必须进行绝缘电阻、漏电开关测试，到达要求前方可使用。 7. 施工环境温度宜在-5～+35度，大雨、大风天气及夜间不宜施工。 8. 高空植筋作业，连续工作时间不宜超过3小时，施工劳动组织应考虑轮换操作或中间
休息。
9. 植筋必须明确施工负责人，并指派2名专职平安员进行日常施工平安监督，其中1
名平安员在桥面，指挥过往车辆；1名平安员在桥下，维持桥下交通，保证下部人员、设备平安。
十一、 施工质量要求
(一) 钢筋检验
植筋用的钢筋与工程结构同一部位使用的钢筋应相同。进场钢筋须具有出厂合格证明或试验报告单，钢筋外表或每捆钢筋均须有标志。
钢筋进入加工或施工现场时须按批号及直径分批检验；检验内容包括查对标志、外观检查，并按现行国家有关标准的规定抽取试样做力学性能试验，合格的钢筋方能使用。
在钢筋的加工过程中如发现钢筋脆断、焊接性能不良或机械性能显著不正常时，须立即停止使用，并须进行化学成分分析，确认合格后才能继续使用。 (二) 植筋的质量检查与验收
植筋施工时必须严格遵守?混凝土结构加固技术标准?和?混凝土结构后锚固技术规程?的施工要求进行施工。
钻孔后应符合：位置中心线偏差±5mm、深度+20mm，0mm的要求。 植筋数量不得低于设计数量。 如受结构构件的尺寸、钢筋、预埋件等影响，钻孔位置、深度、数量不能满足设计要求时，应及时向监理、设计单位反映，做相应的调整。 (三) 植筋拉拔试验
1. 试验仪器
植筋拉拔试验仪器为ML-20锚杆拉拔仪，使用前必须经有资质的技术监督部门检定合格。 2. 试验方法及依据
根据?混凝土后锚固技术规程JGJ 145-2004?，结合本工程特点，本工程植筋检测宜采用非破坏性试验检测，试验采用ML-20拉拔仪在现场进行拉拔试验，试验由监理、业主认可的有资质的外部试验室试验，试验开始时间为固化完成24小时之后进行。
3. 试验频率
抽取数量按每检验批钢筋总数的1‰计算，且每片梁不少于一组〔3根〕，由于本工程为全国首次进行大规模的植筋加宽施工，为了切实保证植筋质量，根据设计及监理要求，每片梁抽取3根进行拉拔试验。
4. 试验结论
根据设计，本工程单根植筋的拉拔应力为7.0MPa。 采用ML-20拉拔仪对每片梁植筋进行拉拔试验，假设3根钢筋在拉拔应全部大于，那么此片梁植筋质量合格。
假设有1根钢筋的锚固强度达不到设计要求，须以2倍数量试件重新试验。假设重新试验的试件中仍有1根不合格，那么须对全部钢筋作现场检测，并作好记录。
对不合格钢筋根据现场检测情况进行返工或补筋处理。
图5 箱梁植筋检测现场
十二、 植筋施工控制要点
实际工程中，常出现植筋定位不准确、孔深和孔径缺乏、钻孔不清理、数量缺乏、锚固胶的质量达不到标准要求；锚固后现场拉拔检测结果不合格等质量问题。因此，必须十分重视植筋的施工工艺和施工过程，加强锚固质量检查与验收，确保植筋的工程质量，主要从以下几个方面进行控制： (一) 设计方面
1. 确定合理的锚固参数，例如钻孔直径、深度。
2. 在施工前应对胶体的粘结强度以及胶与钢和胶与混凝土的粘结强度进行试验，必须满
足设计及标准要求前方可施工。
(二) 材料方面
1. 2. 3. (三)
1.
2.
3. 4. 5.
植筋胶必须经过试验检测，到达合格标准，不得随意使用未经试验批准的植筋胶。 钢筋必须经试验合格，采用批准的合格产品，使用前必须保证钢筋顺直、外表洁净。 植筋对基材混凝土强度要求较高，一般应到达30MPa以上。 施工方面
施工前应熟悉施工图要求，认真清理干净结构外表，按图纸要求准确放线标明钢筋锚固点的钻孔位置，必须严格控制成孔的直径及锚固深度。 每支植筋胶应将端头一段挤出废弃，并在翻开后应一次将一只用完。注胶量要掌握准确，每次注胶应从洞底开始，注胶一般应到达孔深2/3。胶量过少那么胶体不够满，造成粘结强度不够。胶量过多，插入钢筋时漏出，造成浪费及污染。
用气泵和毛刷清孔，要做到三吹两刷，清刷完毕后必须使钻孔洞内到达清洁枯燥。 插入钢筋时要边旋转边插入，且要注意向一个方向旋转，以使胶体与钢筋充分粘结。 施工完毕后，抽样进行拉拔试验，检验拔力为每根钢筋强度设计值的80%。
十三、 工程实例
西汉高速公路强化平安设施工程是西汉高速公路涝峪段的抢险改扩建工程，它要求工期短、技术含量高、质量标准严，加宽是整个改扩建的核心，植筋更是核心中的核心。我们在施工管理中对现场多指导、严要求、勤落实，在顺利完成了施工任务的同时，我们也掌握了一门最新的植筋加宽技术，为我们的施工多积累了一份技术财富。
图6 西汉高速公路强化平安设施工程
箱梁植筋完成后
