锚固喷浆加固法在南瓦隧道中的应用

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【摘 要】锚固喷浆加固是梁桥加固的最新方法。本文主要研究该加固方法在隧道加固领域中的应用，从技术要点、施工方法和质量控制三方面对加固隧道进行研究。通过对南瓦隧道加固前、后的对比，表明加固后隧道的整体刚度和承载力有较大提高，渗、露水现象得到有效治理，取得了较好的加固效果，具有很好的推广价值。

【关键词】锚固；碳纤维筋；隧道加固；高强聚合物砂浆

0 前言

隧道在营运期间常见的典型病害有：衬砌渗水、开裂、剥落，局部松散等。传统的处理方法有注浆堵水、裂缝处理、空洞压浆等工艺。本文主要介绍了利用锚固喷浆法进行加固的一种新工法，该工法是一项新的应用外粘高性能复合材料加固结构的技术。该工法实质是体外配筋，采用植筋锚固方式布沿拱圈布设在拱顶和侧墙，用高强碳纤维棒作为受力配筋，提高原构件的配筋量与拱圈的整体性，从而相应的提高结构构件的刚度和承载力；以聚合物砂浆作为粘结剂和碳纤维棒的保护层，不仅具有良好的粘结性能，而且抗腐蚀、耐高温。锚固喷浆加固法还可用于控制混凝土构件的裂缝宽度的发展及已有裂缝的封闭。结合南瓦隧道的实际应用，达到预期目标。

1 南瓦隧道概况

南瓦隧道位于贵州省国道G320线台江至凯里段，为二级公路上的单洞室汽车双向行驶隧道。隧道设计标准按《公路工程技术标准》山岭重丘区二级公路隧道标准进行设计，于2000年建成通车。隧道全长100m，最大埋深37.52m。建筑限界设计值宽度为8.5m，净高5.0m。

2 病害整治方案

根据现场调查资料，结合隧址区地形、地貌、地质情况、相应隧道的竣工资料及相关规范，在重点分析隧道衬砌裂缝及漏水病害原因的基础上，参考国内外相关病害整治的成功经验，提出以下病害整治方案：

拱顶基本连续破坏，故隧道内拱顶全幅使用碳纤维棒进行加固。在加固前处理完点漏、面漏、裂缝漏水以及施工缝漏水后，按照碳纤维棒加固的施工工艺和顺序进行施工，具体施工方法见下节。

3 工法施工工艺

4 施工中的质量控制

4.1 原构件混凝土表面处理及备料

采用复合纤维棒进行加固时，应根据原构件混凝土表面情况，采取相应措施进行处理：

①混凝土表面如出现剥落、蜂窝、空洞、腐蚀等劣化现象的部 位应予剔除，对较大面积的劣质层，在剔除后，采用功能性聚合物砂浆进行修复，对已经生锈的钢筋进行除锈；

② 混凝土表面裂缝根据裂缝的性质及构件所处环境，按照规范《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）中有关裂缝修补技术进行相应的处理；

③用电锤钻按图纸进行碳纤维棒的锚固孔钻孔施工；

④用高压喷水器以150bar的压力高压洗涤混凝土表面后干燥，干燥程度以手指触感干燥为标准。

4.2 涂抹表面强化剂

混凝土表面强化剂用于增强原结构混凝土表面的密实性，提高与聚合物砂浆的粘结性。

4.3 喷涂功能性聚合物砂浆

①在混凝土表面涂抹表面强化及抑制生锈剂后，根据原结构的具体情况，对原构件表面进行修复，以便复合纤维棒的固定与粘合，保证复合纤维棒能与原构件协调变形，共同受力；

②采用喷涂机进行喷涂。在喷涂浇筑情况下，主机与喷涂机距离应保持在50 cm左右，为清除孔隙，提高粘结力，首先涂抹5 mm厚的聚合物砂浆进行打底，然后再进行喷涂；

③涂抹功能性聚合物砂浆后（同时要求制作同条件的试块），盖上养护布以湿润养护；若条件不允许，可使用液体喷涂机及刷子、滚筒在表面涂抹液体成膜养护剂以湿润养护；

④聚合物砂浆在10°C以下应留有充足的养护时间，5°C以下，35°C以上应停止施工。

4.4 安装锚具及复合纤维棒

①纤维棒材与构件表面应黏贴紧密，不留空隙；

②用于固定碳纤维棒的螺栓及螺母只起到固定复合纤维棒的作用，不作为受力构件；

③螺栓、螺母及固定锚具采用不锈钢或不会生锈的材料，按1000 mm间距固定安装，以防止纤维棒下垂，若发现纤维棒与构件表面有空隙，应适当减小锚具间距；

④根据计算确定的间距，采用固定锚具，将纤维棒固定在构件表面；

⑤把碳纤维棒的采用植筋胶锚固在拱圈上预留的锚固孔内，锚固施工应符合 《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2004）之钢筋锚固的规定。

5 加固效果验证

经过加固后，从有效地治理了原有衬砌渗水、开裂、剥落，局部松散等病害，外观修旧如新，采用植筋锚固方式布沿拱圈布设在拱顶和侧墙，用高强碳纤维棒作为受力配筋，提高原构件的配筋量与拱圈的整体性，从而相应的提高结构构件的刚度和承载力达到加固目的。

6 结论

本文通过对锚固喷浆加固法加固板隧道的工程实践，得到以下结论：

6.1 整体强度高、早期强度增长快，大大提升结构承载能力

6.2 碳纤维棒的自重轻、设计厚度薄，对整体的结构重量影响小

6.3 采用锚固和喷射方式施工，施工简便，无需支模板

6.4 施工方法简单，工期短，不需要大型设备，不受空间限制

6.5 施工成型后干缩率低，抗开裂性能良好

6.6 粘结力强，与原结构形成一体

6.7 与混凝土性能一致，抗冻融性、耐久性、耐化学腐蚀性良好

6.8 材料环保，无毒害

【参考文献】

[1]张小平.碳纤维加固技术[J].山西建筑，2009（8）：18-19.

[2]GB50367-2006 混凝土结构加固设计规范[S].中华人民共和国国家标准，2006.

[3]JGJ145-2004 混凝土结构后锚固技术规程[S].

[4]JTG D70-2004 公路隧道设计规范[S].

[5]林毓敏，张浩军，阮国伟.梁板加固中聚合物喷射砂浆工艺的应用[J].公路交通科技：应用技术版，2013（2）：13-15.