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【摘 要】 随着经济发展，近年来我国公路交通量大幅度提高，车辆载重越来越大，而且超载现象比较严重，公路养护部门通过检测发现早年所建拱桥主拱圈病害非常严重。提高拱圈承载能力，已成为迫切需要解决的问题。采用锚喷混凝土法对拱桥主拱圈进行维修加固和整治，是一种较经济实用的方法。
【关键词】 主拱圈;锚喷混凝土;施工工艺;质量控制
前言：
锚喷混凝土加固桥梁，是借助高速喷射机械，利用压缩空气将混凝土拌和料，通过管道高速喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，使其凝结硬化形成一种钢筋混凝土结构。喷射混凝土具有高速、高压的作用，可将混凝土射入宽度2㎜以上的裂缝，加上钢筋网的共同作用，可以使新旧混凝土紧密结合，形成一个整体。本文以铁岭市貂皮屯大桥加固为例，介绍湿式锚喷混凝土的施工工艺。
1、貂皮屯大桥概述
貂皮屯大桥位于辽宁省道沈平线K174+494.000处，建于1968年10月，全桥共9孔，单孔跨径均为30m，桥梁全长304.76m;桥面净宽7.0m，两侧设0.75m人行道，交角90度;上部结构：空腹式双曲拱桥（经推算拱轴系数m=4.324），7片拱肋，矢跨比1/6，全桥无伸缩缝;下部结构：重力式墩台，明挖浅基础。沥青混凝土桥面。设计荷载等级为汽-13级，拖-60。
2、病害检测分析结果
该桥梁设计标准低，混凝土设计强度和配筋率过小，承载能力低。交通量增大和重型车辆的增加，是桥梁产生裂缝的主要原因。另外由于施工原因及桥梁老化导致拱波和腹拱风化，存在露骨料和露筋现象。
拱脚至拱波的横向裂缝及竖向裂缝产生原因主要是：桥面破坏严重，拱波受力不均匀;桥梁拱肋之间横向联系及拱波连接处的结合较薄弱。拱波与立墙接触部位裂缝产生的原因是：拱上结构的破坏，立墙底部集中应力增加。
3、加固方法
由于主拱圈受力大，裂缝多，采用拱肋及拱波部分外包钢筋网并喷射30#混凝土，厚10cm，加固拱圈截面，以提高各孔的整体刚度和承载力。
4、锚喷混凝土加固施工工艺
4.1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。
4.2材料的选用
4.2.1水泥
由于喷射法形成的混凝土，其空隙率大于浇注法。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PO42.5级以上普通硅酸盐水泥
4.2.2粗细骨料
粗骨料，应采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm。当采用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。细骨料应采用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数宜大于2.5。喷射混凝土中水泥砂浆含量较丰富，砂率一般为40%～65%。喷射混凝土骨料颗粒级配的选定，采用砂石连续六级配法，级配范围曲线见图
4.2.3速凝剂
速凝剂是喷射混凝土中必不可少的添加剂。喷射混凝土中适量掺入速凝剂，既可使混凝土迅速凝结，从而减少喷射时的回弹量，又可适当增加每次施喷厚度;既可增加早期强度，又可缩短喷射作业的间隔时间。所用速凝剂的种类及掺入量，视水泥品种、骨料活性、施工温度及速凝剂的性能，通过水泥净浆试验优选。掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求在使用速凝剂前应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。
4.3喷射混凝土配合比设计
喷射混凝土的标号，应尽量与原结构混凝土标号相接近，粘附力必须能保证混凝土喷射的设计厚度，并且回弹量最少;初期强度应具有能控制变形的能力;在满足早期强度的要求下，必须达到设计的28d强度;有良好的耐久性。水灰比是影响喷射混凝土强度的主要因素，适宜的水灰比为0.4～0.5，在这范围内，混凝土表面平整，有光泽，粉尘和回弹量均较少。
由于掺用速凝剂后喷射混凝土的后期强度会降低，因此，设计混凝土标号时应考虑其影响。如速凝剂掺入量为水泥用量的3-4%时，喷射混凝土的设计标号一般比需要的标号提高一级。可采用浇注混凝土配合比的设计方法确定，湿法喷射水泥混凝土坍落度宜控制在80-120mm之间。
貂皮屯大桥所用喷射混凝土设计标号为30#，其配合比为：水泥：砂：碎石：水二1：2：2：0.4。其中，水泥为P.O525普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4;砂为河砂，细度模数为2.6，含水率为6%，砂率为55%;碎石粒径为5～12mm;速凝剂的掺入量为2.2%。
4.4锚喷施工
锚喷混凝土的施工程序可分为：搭设作业脚手架——受喷面清理与凿毛——钻孔和安装锚固钢筋——挂设钢筋网——喷射混凝土——混凝土养护。
4.4.1凿毛、清洗受喷射的表面
对受喷面进行清理和凿毛，是为了使喷射混凝土与原结构间有足够的粘结力。清除受喷面的表面杂物，用人工凿成深度约5mm、密度为9-12点/10cm2的小坑，形成毛面。
4.4.2钻孔植筋
植筋锚固技术是一种新型的钢筋混凝土结构加固技术，现今广泛应用于各种钢筋混凝土结构的加固施工中，它能使連接结构中的钢筋达到如同预埋的效果。锚喷混凝土加固的植筋施工，质量的优劣将直接影响到加固效果。
植筋锚固施工工艺主要包括：锚孔定位、钻孔、清孔、注胶、植入锚杆钢筋等。
锚杆空位技术人员负责测定锚杆空位，用粉笔标出+记号。
钻孔本桥锚杆设计直径为10mm，选定直径为14.5mm的钻头，在放样的空位上进行钻孔，钻孔深度为9cm。在钻孔过程中，钻到钢筋时应立即退出，移位重钻。对报废的孔眼，及时予以清洗并用525#水泥净浆填塞
清孔注胶用高压风枪将孔内灰尘清理干净，将拌制好的胶结材料用唧筒填充孔内，并在初凝前插入锚杆。 植入锚杆锚杆起到挂设钢筋网、加强新旧混凝土结合和增大接合面抗剪能力、使新旧结构共同变形的重要作用。锚杆的设计直径为10mm，锚入长度为9cm，外露长度为4.5cm。用拌制好的胶结材料填满孔眼后，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胶结材料。注意孔内有空隙时，立即拔出锚杆重新压胶和插入锚杆。锚杆插定后，保持孔内胶结材料有24小时的自然养护时间，以达到足以承受钢筋网和凝固前喷射层重量的设计要求。
4.4.3挂设钢筋网
钢筋网的设计为满布于主拱圈腹面，最小网格尺寸为30cmx23cm，纵钢筋直径为12mm及16mm，横筋直径为10mm，当植筋24h后方可挂设钢筋网。挂设时，钢筋接头为搭接焊，挂设钢筋网的顺序从拱脚一端开始逐段完成至另一端，单根钢筋紧靠锚固钢筋就位，挂设的钢筋网应牢固地绑扎或点焊在锚固钢筋上，以免喷射混凝土混合料时钢筋网产生移动。此外，注意钢筋周围应留有足够的保护层，以保证喷射混凝土完全包裹钢筋。
4.4.4喷射混凝土
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气，将水泥、砂、石、外掺剂等按配合比拌和的拌和料，通过管道输送，高速喷射到受喷面上凝结硬化成一层混凝土。目前干喷法应用最为广泛，它是将干料拌和后送至喷头与水混合，再喷到受喷面上的一种方法。干喷法具有场地需求小、机器成本低及操作方便等优势
4.4.5风压及水压的控制
空气压力要视喷射状况和粘附程度加以修正，风压过大或过小，都将导致回弹量增大。
实践表明，喷水嘴处水压应控制在比输料管风压高0.1～0.15MPa范围内，且喷射作业区的系统水压应大于0.4MPa，此时喷射混凝土效果较好。水压过小，干料不能充分湿润水化，表面出现干斑，粉尘、回弹量都显著增大，并且混凝土硬化后强度大大降低;如果水压过大，喷射混凝土会在未凝固前被水冲洗形成“淌流”，下垂甚至脱落。
4.4.6喷射距离及喷射角度
喷射距离的远近对喷射混凝土的质量有很大的影响。距离太远，会使喷射混凝土的回弹量增大，密实度降低，从而降低了强度;距离太近，不仅回弹量增大，且回弹颗粒会伤害到喷射手，因此。结合工程实践，喷嘴与受喷面的最佳距离一般为0.8～1.5m左右。
在喷射平整的受喷面时，喷嘴也应与受喷面垂直。在对有钢筋网的受喷面进行喷射时，喷嘴应与垂直方向偏离略小角度，以便获得较好的握裹效果。
4.4.7锚喷混凝土加固主拱圈施工质量控制
喷射混凝土的质量直接影响到旧桥的加固效果，在加固过程中对其进行质量控制是非常关键的。
影响喷射混凝土质量的因素很多，现结合施工过程中遇到的问题及应对措施，分析有以下主要因素：
（1）混合料应拌制均匀，颜色一致，随拌随用，掺入速凝剂后，存放时间不宜超过30min。
（2）喷射时可分层进行，初喷的厚度应不小于5cm，复喷后总厚度不小于10cm，前后喷射时间间隔必须大于4h。在喷射过程中，必须封闭交通，以免车辆震动影响喷射效果。
（3）喷射面要保持自然平整，这不但有利于结构強度和混凝土耐久性，而且外形美观。因此，在喷射混凝土后用刮刀将设计线以外多余的材料刮掉。
（4）喷射混凝土终凝2h后，及时喷水养护，确保混凝土达到设计强度并可避免表面出现干缩裂缝，养护时间不少于7d，温度低于5摄氏度时禁止洒水。
5、结束语
采用锚喷混凝土加固主拱圈，从实施情况看，其效果是明显的，主要表现在施工快捷、经济可靠、节省工期等方面，具有良好的发展前景。但也有其不足之处：回弹量较大造成材料浪费、水灰比很难准确控制、生产效率较低等，需经过后期的实践予以解决。
参考文献：
[1]公路桥梁加固施工技术规范《人民交通出版社》
[2]堪润水，胡钊芳，帅长斌旧桥加固技术与实例《人民交通出版社》
【关键词】 主拱圈;锚喷混凝土;施工工艺;质量控制
前言：
锚喷混凝土加固桥梁，是借助高速喷射机械，利用压缩空气将混凝土拌和料，通过管道高速喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，使其凝结硬化形成一种钢筋混凝土结构。喷射混凝土具有高速、高压的作用，可将混凝土射入宽度2㎜以上的裂缝，加上钢筋网的共同作用，可以使新旧混凝土紧密结合，形成一个整体。本文以铁岭市貂皮屯大桥加固为例，介绍湿式锚喷混凝土的施工工艺。
1、貂皮屯大桥概述
貂皮屯大桥位于辽宁省道沈平线K174+494.000处，建于1968年10月，全桥共9孔，单孔跨径均为30m，桥梁全长304.76m;桥面净宽7.0m，两侧设0.75m人行道，交角90度;上部结构：空腹式双曲拱桥（经推算拱轴系数m=4.324），7片拱肋，矢跨比1/6，全桥无伸缩缝;下部结构：重力式墩台，明挖浅基础。沥青混凝土桥面。设计荷载等级为汽-13级，拖-60。
2、病害检测分析结果
该桥梁设计标准低，混凝土设计强度和配筋率过小，承载能力低。交通量增大和重型车辆的增加，是桥梁产生裂缝的主要原因。另外由于施工原因及桥梁老化导致拱波和腹拱风化，存在露骨料和露筋现象。
拱脚至拱波的横向裂缝及竖向裂缝产生原因主要是：桥面破坏严重，拱波受力不均匀;桥梁拱肋之间横向联系及拱波连接处的结合较薄弱。拱波与立墙接触部位裂缝产生的原因是：拱上结构的破坏，立墙底部集中应力增加。
3、加固方法
由于主拱圈受力大，裂缝多，采用拱肋及拱波部分外包钢筋网并喷射30#混凝土，厚10cm，加固拱圈截面，以提高各孔的整体刚度和承载力。
4、锚喷混凝土加固施工工艺
4.1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。
4.2材料的选用
4.2.1水泥
由于喷射法形成的混凝土，其空隙率大于浇注法。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PO42.5级以上普通硅酸盐水泥
4.2.2粗细骨料
粗骨料，应采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm。当采用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。细骨料应采用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数宜大于2.5。喷射混凝土中水泥砂浆含量较丰富，砂率一般为40%～65%。喷射混凝土骨料颗粒级配的选定，采用砂石连续六级配法，级配范围曲线见图
4.2.3速凝剂
速凝剂是喷射混凝土中必不可少的添加剂。喷射混凝土中适量掺入速凝剂，既可使混凝土迅速凝结，从而减少喷射时的回弹量，又可适当增加每次施喷厚度;既可增加早期强度，又可缩短喷射作业的间隔时间。所用速凝剂的种类及掺入量，视水泥品种、骨料活性、施工温度及速凝剂的性能，通过水泥净浆试验优选。掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求在使用速凝剂前应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。
4.3喷射混凝土配合比设计
喷射混凝土的标号，应尽量与原结构混凝土标号相接近，粘附力必须能保证混凝土喷射的设计厚度，并且回弹量最少;初期强度应具有能控制变形的能力;在满足早期强度的要求下，必须达到设计的28d强度;有良好的耐久性。水灰比是影响喷射混凝土强度的主要因素，适宜的水灰比为0.4～0.5，在这范围内，混凝土表面平整，有光泽，粉尘和回弹量均较少。
由于掺用速凝剂后喷射混凝土的后期强度会降低，因此，设计混凝土标号时应考虑其影响。如速凝剂掺入量为水泥用量的3-4%时，喷射混凝土的设计标号一般比需要的标号提高一级。可采用浇注混凝土配合比的设计方法确定，湿法喷射水泥混凝土坍落度宜控制在80-120mm之间。
貂皮屯大桥所用喷射混凝土设计标号为30#，其配合比为：水泥：砂：碎石：水二1：2：2：0.4。其中，水泥为P.O525普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4;砂为河砂，细度模数为2.6，含水率为6%，砂率为55%;碎石粒径为5～12mm;速凝剂的掺入量为2.2%。
4.4锚喷施工
锚喷混凝土的施工程序可分为：搭设作业脚手架——受喷面清理与凿毛——钻孔和安装锚固钢筋——挂设钢筋网——喷射混凝土——混凝土养护。
4.4.1凿毛、清洗受喷射的表面
对受喷面进行清理和凿毛，是为了使喷射混凝土与原结构间有足够的粘结力。清除受喷面的表面杂物，用人工凿成深度约5mm、密度为9-12点/10cm2的小坑，形成毛面。
4.4.2钻孔植筋
植筋锚固技术是一种新型的钢筋混凝土结构加固技术，现今广泛应用于各种钢筋混凝土结构的加固施工中，它能使連接结构中的钢筋达到如同预埋的效果。锚喷混凝土加固的植筋施工，质量的优劣将直接影响到加固效果。
植筋锚固施工工艺主要包括：锚孔定位、钻孔、清孔、注胶、植入锚杆钢筋等。
锚杆空位技术人员负责测定锚杆空位，用粉笔标出+记号。
钻孔本桥锚杆设计直径为10mm，选定直径为14.5mm的钻头，在放样的空位上进行钻孔，钻孔深度为9cm。在钻孔过程中，钻到钢筋时应立即退出，移位重钻。对报废的孔眼，及时予以清洗并用525#水泥净浆填塞
清孔注胶用高压风枪将孔内灰尘清理干净，将拌制好的胶结材料用唧筒填充孔内，并在初凝前插入锚杆。 植入锚杆锚杆起到挂设钢筋网、加强新旧混凝土结合和增大接合面抗剪能力、使新旧结构共同变形的重要作用。锚杆的设计直径为10mm，锚入长度为9cm，外露长度为4.5cm。用拌制好的胶结材料填满孔眼后，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胶结材料。注意孔内有空隙时，立即拔出锚杆重新压胶和插入锚杆。锚杆插定后，保持孔内胶结材料有24小时的自然养护时间，以达到足以承受钢筋网和凝固前喷射层重量的设计要求。
4.4.3挂设钢筋网
钢筋网的设计为满布于主拱圈腹面，最小网格尺寸为30cmx23cm，纵钢筋直径为12mm及16mm，横筋直径为10mm，当植筋24h后方可挂设钢筋网。挂设时，钢筋接头为搭接焊，挂设钢筋网的顺序从拱脚一端开始逐段完成至另一端，单根钢筋紧靠锚固钢筋就位，挂设的钢筋网应牢固地绑扎或点焊在锚固钢筋上，以免喷射混凝土混合料时钢筋网产生移动。此外，注意钢筋周围应留有足够的保护层，以保证喷射混凝土完全包裹钢筋。
4.4.4喷射混凝土
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气，将水泥、砂、石、外掺剂等按配合比拌和的拌和料，通过管道输送，高速喷射到受喷面上凝结硬化成一层混凝土。目前干喷法应用最为广泛，它是将干料拌和后送至喷头与水混合，再喷到受喷面上的一种方法。干喷法具有场地需求小、机器成本低及操作方便等优势
4.4.5风压及水压的控制
空气压力要视喷射状况和粘附程度加以修正，风压过大或过小，都将导致回弹量增大。
实践表明，喷水嘴处水压应控制在比输料管风压高0.1～0.15MPa范围内，且喷射作业区的系统水压应大于0.4MPa，此时喷射混凝土效果较好。水压过小，干料不能充分湿润水化，表面出现干斑，粉尘、回弹量都显著增大，并且混凝土硬化后强度大大降低;如果水压过大，喷射混凝土会在未凝固前被水冲洗形成“淌流”，下垂甚至脱落。
4.4.6喷射距离及喷射角度
喷射距离的远近对喷射混凝土的质量有很大的影响。距离太远，会使喷射混凝土的回弹量增大，密实度降低，从而降低了强度;距离太近，不仅回弹量增大，且回弹颗粒会伤害到喷射手，因此。结合工程实践，喷嘴与受喷面的最佳距离一般为0.8～1.5m左右。
在喷射平整的受喷面时，喷嘴也应与受喷面垂直。在对有钢筋网的受喷面进行喷射时，喷嘴应与垂直方向偏离略小角度，以便获得较好的握裹效果。
4.4.7锚喷混凝土加固主拱圈施工质量控制
喷射混凝土的质量直接影响到旧桥的加固效果，在加固过程中对其进行质量控制是非常关键的。
影响喷射混凝土质量的因素很多，现结合施工过程中遇到的问题及应对措施，分析有以下主要因素：
（1）混合料应拌制均匀，颜色一致，随拌随用，掺入速凝剂后，存放时间不宜超过30min。
（2）喷射时可分层进行，初喷的厚度应不小于5cm，复喷后总厚度不小于10cm，前后喷射时间间隔必须大于4h。在喷射过程中，必须封闭交通，以免车辆震动影响喷射效果。
（3）喷射面要保持自然平整，这不但有利于结构強度和混凝土耐久性，而且外形美观。因此，在喷射混凝土后用刮刀将设计线以外多余的材料刮掉。
（4）喷射混凝土终凝2h后，及时喷水养护，确保混凝土达到设计强度并可避免表面出现干缩裂缝，养护时间不少于7d，温度低于5摄氏度时禁止洒水。
5、结束语
采用锚喷混凝土加固主拱圈，从实施情况看，其效果是明显的，主要表现在施工快捷、经济可靠、节省工期等方面，具有良好的发展前景。但也有其不足之处：回弹量较大造成材料浪费、水灰比很难准确控制、生产效率较低等，需经过后期的实践予以解决。
参考文献：
[1]公路桥梁加固施工技术规范《人民交通出版社》
[2]堪润水，胡钊芳，帅长斌旧桥加固技术与实例《人民交通出版社》