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一种桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法
申请号	CN202210266435.5	申请日	2022-03-17	公开(公告)号	CN114775458B	公开(公告)日	2024-04-26
申请人	广州市交通设计研究院有限公司; 广东工业大学;			发明人	王蕾; 张书峰; 吴清波; 顾明恩; 柴啸龙; 姜海波; 张书蕾;
摘要	本发明涉及一种桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法，属于桥梁维修加固工程技术领域。通过在既有铺装层上钻孔，浇筑UHPC并养护后，孔洞内的UHP C柱将UHPC层与既有桥面结构牢固连接，以提高UHPC层与既有桥面结构间的结合强度，避免随后的使用过程中出现UHPC层的脱粘或脱空现象。通过使孔洞呈细腰型，及在孔洞内放入钢丝网卷筒，可进一步提高该UHPC柱的抗剪和抗拔能力。本发明中的方法可避免传统植筋作业，改善作业环境，减小对既有结构造成的损伤，大幅度提高新桥面铺装的防水性和耐腐性，省去了全部拆除既有铺装层的作业，加快了工程进度。
权利要求	1.一种桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法，其特征为：在既有铺装层上钻孔，浇筑UHPC并养护后，进入孔洞内的UHPC形成与UHPC层一体的UHPC柱，将UHPC层与既有桥面结构牢固连接；所述的孔洞穿过既有铺装层，伸入下方的混凝土板；所述的孔洞的最小直径大于 40mm，深度大于40mm；在钻孔前，采用钢筋探测器确定既有铺装层及其下方混凝土板内部钢筋的位置和深度，以确定可避开钢筋的孔位；所述的孔洞沿高度方向半径是连续变化的，孔洞呈细腰型，底部的半径大于孔洞中部的半径，孔口处的半径也大于孔洞中部的半径；所述的钻孔作业采用空心钻，或者采用实心的研磨钻，或者采用高压水射流成孔；所述的孔洞内放置有细钢丝制作的钢丝网卷筒，筒口朝上，高端低于UHPC层上表面10mm；所述的UHPC内掺有纤维，纤维的长度小于孔洞的最小半径，且小于UHPC层厚度的一半。 2.根据权利要求1所述的桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法，其特征为：在进行钻孔前，对既有铺装层凿毛；钻孔后，清理既有铺装层表面，并清孔；浇筑UHPC前，对既有铺装层多次洒水，达到饱和面干，且清除孔洞内的积水。 3.根据权利要求1所述的桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法，其特征在于：在进行钻孔前，探明既有铺装层的脱空区域，剔除该脱空区域的铺装层混凝土；随后，剔除既有铺装层裂缝两侧各50mm范围内的铺装层混凝土。
说明书全文	一种桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种采用增大截面法加固混凝土桥的方法，特别地涉及一种桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法，属于桥梁维修加固工程技术领域。背景技术 [0002] 近年来，超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，简称UHPC)已经有了较为充分的研究和应用。UHPC具有不低于120MPa的超高抗压强度、超高抗折强度、良好的体积稳定性、高韧性、较好的抗渗能力等特点。作为结构或构件的加固材料，可以提高结构或构件刚度，提高结构的安全性，使耐久性达50年以上，可大幅度提高结构的使用寿命。同时，由于UHPC自身强度较高，可以减少其他材料用量，减少结构自重，减小施工难度，节约人力和物力，降低施工成本。 [0003] 在既有桥梁的承载力不足时，增大截面法是进行加固时常用的方法。这种情况下，加厚铺装层因可避免高空作业，方便施工，常成为首选。施工时一般是铲除既有铺装层，再浇筑加厚的铺装层并在铺装层内放置有双层的钢筋网，这无疑加大了二期恒载，铺装层内双层钢筋网影响混凝土浇筑速度和质量，且钢筋保护层或钢筋层间距很小，加上施工时的踩踏会使底层钢筋下落在主梁顶板上表面，严重影响铺装层与主梁的粘结。若既有铺装层与下面主梁的粘结良好，并不存在“空鼓”等脱粘现象，完全铲除既有铺装层就造成极大的浪费，并增加了工作量。因UHPC优异的性能，是作为加铺层的理想材料，在提高桥梁的承载力的同时，提高耐磨性、防水性和防腐性等。目前UHPC相对普通混凝土，造价昂贵，使全部铲除既有铺装层嫌得更不经济。保留原铺装层，再加铺UHPC层成为首选。 [0004] 混凝土层加铺，需采取措施增强新老混凝土结合层的粘结力。若仅在浇筑新的混凝土前，对既有铺装层表面凿毛，则结合面的粘结力相对较弱，在大的冲击荷载等因素的作用下，加铺层仍容易脱粘，出现“空鼓”现象，并继续发展至加铺层出现开裂与破碎。为增强新老混凝土间的结合，一般向既有混凝土层钻孔，并用化学胶液植筋。考虑到钢筋的直径较小，相应的钻孔施工常采用气动钻，钻孔时振动大，会对既有的混凝土造成疲劳损伤，施工过程中可能极大地降低结构的安全性，且施工时的粉尘、振动和噪音严重影响工人的身体健康；另外，化学胶的耐久性也一直存在疑问，多年后若其失效，会给结构带来安全问题，严重的会带来结构垮塌的灾难。另外，在交界面上涂化学胶作为密粘剂的措施也存在同样的担忧。发明内容 [0005] 为了克服现有技术上的不足，提高UHPC加铺层与既有铺装层间的粘结强度，需要开发一种桥面混凝土铺装层加铺UHPC层的方法。 [0006] 本发明提出的技术方案为，在既有铺装层上钻孔，浇筑UHPC并养护后，进入孔洞内的UHPC形成与UHPC层一体的UHPC柱，将UHPC层与既有桥面结构牢固连接。 [0007] 优选地，所述的钻孔作业采用空心钻，或者采用实心的研磨钻，或者采用高压水射流成孔。 [0008] 优选地，所述的孔洞沿高度方向半径是连续变化的，孔洞呈细腰型，底部的半径大于孔洞中部的半径，孔口处的半径也大于孔洞中部的半径。 [0009] 优选地，所述的孔洞穿过既有铺装层，伸入下方的混凝土板。 [0010] 优选地，所述的孔洞的最小直径大于40mm，深度大于40mm。 [0011] 优选地，在钻孔前，采用钢筋探测器确定既有铺装层及其下方混凝土板内部钢筋的位置和深度，以确定可避开钢筋的孔位。 [0012] 优选地，所述的UHPC内掺有纤维，纤维的长度小于孔洞的最小半径，且小于UHPC层厚度的一半。 [0013] 优选地，在进行钻孔前，对既有铺装层凿毛；钻孔后，清理既有铺装层表面，并清孔；浇筑UHPC前，对既有铺装层多次洒水，达到饱和面干，且清除孔洞内的积水。 [0014] 优选地，所述的孔洞内放置有细钢丝制作的钢丝网卷筒，筒口朝上，高端低于UHPC层上表面10mm。 [0015] 优选地，在进行钻孔前，探明既有铺装层的脱空区域，剔除该脱空区域的铺装层混凝土；随后，剔除既有铺装层裂缝两侧各50mm范围内的铺装层混凝土。 [0016] 本发明的有益效果包括以下几个方面： [0017] (1)省去了全部拆除既有铺装层的作业，避免了材料浪费，避免了拆除过程中对下方构件造成的损伤和破坏，且加快了工程进度； [0018] (2)避免了传统的植筋作业，改善作业环境，减小对既有结构造成的损伤，且极大地改善了施工作业环境，避免了粉尘、振动和噪音对工人健康的影响； [0019] (3)通过钻孔形成的UHPC柱，不仅可提高UHPC层与既有铺装层间的抗剪强度，也具有高的抗拔能力，有力地增强了UHPC层与既有铺装层间的结合强度； [0020] (4)通过使孔洞呈细腰型，及在孔洞内放入钢丝网卷筒，可进一步提高该UHPC柱的抗拔能力； [0021] (5)通过使孔洞穿过既有铺装层，伸入下方的混凝土板，该UHPC柱还可将新浇筑的UHPC层与既有铺装层、主梁顶板牢固地连接成整体，进一步提高原铺装层与主梁顶板间的结合强度，也就是提高了新铺装层与主梁顶板间的结合强度； [0022] (6)采用空心钻钻孔时，通过保留底部的老混凝土柱，保证在不降低UHPC柱强度的同时，减少了UHPC用量，简化了施工，加快了施工进度； [0023] (7)通过在钻孔后在孔洞内预留顶部上凸的老混凝土柱，在浇筑UHPC过程中，钢纤维在流向环形凹槽的过程中会自动调整方向，趋向竖直方向，可以提高UHPC柱的抗剪和抗拔能力，提高UHPC层与既有铺装层间的结合能力； [0024] (8)采用在既有铺装层上加铺UHPC层，可减小二期恒载，施工中可以不再设置桥面钢筋网，提高了桥面施工的便利性，可加快施工进度，并保证新桥面铺装层与主梁顶板间的粘结性能； [0025] (9)本发明中的技术适用于所有混凝土结构中的加铺层施工，比如桥梁中混凝土箱梁或T梁腹板的加厚，盖梁的加固，水利工程中水电站泄洪洞的防水加固等。附图说明 [0026] 图1实施例1中加铺后的桥面结构局部示意图； [0027] 图2实施例1中浇筑UHPC前桥面结构局部示意图； [0028] 图3实施例2中浇筑UHPC前桥面结构局部示意图； [0029] 图4实施例2中加铺后的桥面结构局部示意图； [0030] 图5实施例3中浇筑UHPC前桥面结构局部示意图； [0031] 图6实施例3中加铺后的桥面结构局部示意图； [0032] 图7实施例4中的钢丝网卷筒侧视示意图； [0033] 图8实施例4中加铺后的桥面结构局部示意图； [0034] 图9实施例5中浇筑UHPC前桥面结构局部示意图； [0035] 图10实施例5中加铺后的桥面结构局部示意图； [0036] 图11实施例3中纤维在UHPC中分布的局部示意图。 [0037] 图中：主梁顶板1,既有铺装层2,UHPC层3,UHPC柱4,孔洞5,老混凝土柱6,钢丝网卷筒7，钢纤维8。具体实施方式 [0038] 实施例1 [0039] 本实施例中对应的桥梁为简支的混凝土箱梁，多年运行后既有铺装层出现脱空，随着车辆载重的增加，底板下表面出现裂缝，桥梁承载力偏低，决定通过加铺UHPC层，增厚铺装层，以提高桥梁承载力和耐久性。既有铺装层厚度为80mm，设计的UHPC层厚度为40mm。施工包括如下步骤: [0040] 步骤1：清除沥青混凝土面层，并将既有铺装层表面打扫干净；对既有铺装层凿毛；用敲击法检测出全桥既有铺装层的脱空区域，剔除该脱空区域的铺装层混凝土；随后，剔除既有铺装层裂缝两侧各50mm范围内的铺装层混凝土； [0041] 步骤2：参考原设计图纸，并用钢筋探测器确定既有铺装层及其下方混凝土板内部钢筋的位置和深度，用不同颜色的喷漆标示；从桥梁的一端开始向另一端推进，确定可避开钢筋的孔位；孔位呈梅花形布置，孔位间的间距小于600mm； [0042] 步骤3：用空心钻在孔位上钻孔，参见图1和图2，它们是浇筑UHPC前、后桥面结构的局部示意图。空心钻的钻头公称外径为42mm。钻出的孔洞5的深度为50mm； [0043] 步骤4：清理既有铺装层2表面，并清孔；对既有铺装层2多次洒水，达到饱和面干，且清除孔洞5内的积水；浇筑UHPC，使UHPC层3厚度达到设计要求，并按设计规定养护；UHPC内掺有钢纤维，钢纤维的长度20mm，直径0.3mm； [0044] 步骤5：浇筑新的沥青混凝土面层。 [0045] 完工后的桥面结构中，进入孔洞5内的UHPC形成UHPC柱4，将既有铺装层2和UHPC层3牢固连接。UHPC材料优异的特性，使UHPC柱4有高的抗剪能力和抗拔能力。 [0046] 实施例2 [0047] 本实施例是对实施例1的修改，见图3和图4。在该实施例中，钻孔的深度增加，孔洞5的深度为100mm，伸入主梁顶板1。UHPC柱4可将新浇筑的UHPC层3与既有铺装层2、主梁顶板 1牢固地连接成整体，进一步提高既有铺装层2与主梁顶板1间的结合强度，也就是提高了新铺装层与主梁顶板1间的结合强度。 [0048] 实施例3 [0049] 本实施例是对实施例1的修改，见图5和图6。在该实施例中，采用空心钻钻到设计深度后，边旋转边上拔，退出孔杆和钻头，将混凝土柱留在孔洞5内，并用手锤和錾子打除混凝土柱顶部，得到老混凝土柱6，老混凝土柱6中部凸起。浇筑UHPC后得到的UHPC柱4底部内包材质同既有铺装层2的混凝土柱。保证在不降低UHPC柱4强度的同时，减少了UHPC用量，简化了施工，加快了施工进度。更重要的是，UHPC柱4中的钢纤维8的分布对受力更加有利，在UHPC流向孔洞5环形凹槽的过程中，钢纤维8自动调整方向，趋向竖直方向，对提高UHPC柱4的抗剪和抗拔能力更加有利。 [0050] 实施例4 [0051] 本实施例是对实施例1的修改，见图7和图8。在孔洞5内放置有钢丝网卷筒7。钢丝网卷筒7形同常规的钢筋笼，由细钢丝制作而成，高80mm。钢丝网卷筒7的加入，进一步增强了UHPC柱4的抗剪能力和抗拔能力。 [0052] 实施例5 [0053] 本实施例是对实施例1的修改，见图9和图10。钻孔时采用实心的研磨钻，该钻的钻头为钎焊金刚石蘑头。垂直钻到规定深度后，提起钻头，将孔的上部扩孔；然后再钻放入孔底，旋转钻杆，对孔底部扩孔，从而得到如图9所示的孔洞5。孔洞5沿高度方向半径是连续变化的，孔洞呈细腰型。浇筑UHPC后，UHPC柱4的咬合能大幅度增加抗拔能力，阻止新的桥面铺装层的脱粘。 [0054] 实施例6 [0055] 本实施例是对实施例5的修改。考虑到钻孔全程采用实心的研磨钻相对费时，对钻头磨损大，修改实施例5中孔洞5的成型方式。采用空心钻与研磨钻相结合的方式，具体地，先如实施例1所述的方法用空心钻做出如图2所示的孔壁竖直的孔洞5，再用研磨钻如实施例5所述的方法修正孔口段，随后再如实施例5所述的方法修正孔底段，同样可以得到如图9所示的孔洞5。

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