摘要：化学植筋是在原有混凝土构件上用专用工具钻孔、清孔后用高强粘结剂将钢筋植入孔内，待粘结剂固化后，通过粘结锚固使所植钢筋能作为受力或构造筋使用的一种施工技术。因其施工工艺简单，不改变结构原形，且速度高成本低，近几年广泛地应用于加固及改造工程中。本文简要介绍了化学植筋技术基本原理和植筋工艺，提出化学植筋施工过程应注意的问题和控制要点。
关键词：化学植筋，改造，加固
1前言
化学植筋技术是近年来发展的一项新型钢筋锚固技术，是在已有混凝土结构或构件上，根据工程拟需用钢筋，用专用的工具以适当的孔径和深度钻孔，用高强建筑结构胶作为粘结材料把钢筋植入已有结构物中，使新增的拟用钢筋与混凝土粘结牢固，并使新增钢筋发挥设计所期望的性能，是一种后锚固技术。由于其具有性能可靠、操作简单、施工工期短以及不破坏原有结构等特点，目前化学植筋技术已经广泛应用于各类混凝土建筑物和构筑物的改造、扩建、加固以及施工过程中遇到的已建结构设计变更等工程实际中。
2工程概况及方案优选
济南火车站广场地下部分原为地下人防工程，为钢筋混凝土结构。上部为车站广场、行车道路。为缓解广场交通压力，决定对火车站广场地下部分进行改造，利用原有地下人防工程改建为集地下人防、出租车道、商业区、停车场的综合性工程。在以往的工程实践中，一般采用加大结构构件的方法来满足构件新的使用功能要求，传统的方法一般是采用钢筋焊接、螺栓锚固和混凝土凿毛等方法，它们虽然在理论上可加大结构构件的截面，但受到施工现场条件及施工人员技术水平的限制，新增钢筋的焊接以及新旧混凝土结缝的处理都很难百分之百的达到设计要求，给结构留下了新的安全隐患。近年来，随着建筑科技的发展和国外先进技术的引进，一些过去难以解决的技术问题逐步得到了解决，植筋、粘钢和粘炭纤维等新技术和新材料在工程改建和加固中普遍开始应用。其中，植筋技术以其施工便捷、可靠灵活的特点，得到广泛的应用。因此在本改造施工中采用了植筋锚固技术。植筋数量为：12mm钢筋974根，14mm钢筋396根，16mm钢筋203根，18mm钢筋82根，20mm钢筋975根，22mm钢筋313根，25mm钢筋180根。植筋受拉承载力为钢筋的抗拉强度设计值。
3植筋理论分析[1]
3.1植筋的位置选择：混凝土建筑物和构筑物的改造、扩建、加固，主要是在底板锚入柱筋、墙筋，在梁柱接头锚入柱筋、梁筋、锚栓，在柱墙侧面和梁顶、底面锚入墙筋。
3.2植筋体系力学分析：植筋破坏一般是在锚固长度较小的情况下发生混凝土锥体破坏，破坏时钢筋周围的混凝土呈锥状拉裂，形成一个锥体；锚固长度较长的情况下会发生锥体-粘结复合破坏。这说明，植筋体系承载时，上部混凝土起着抵抗拉拔的作用。根据国内外有关文献，在厚大混凝土中的植筋承载力只与一定范围内的混凝土有关。
3.3植筋锚固性能影响因素：植筋锚固承载力的确定首先是基于试验结果。但实验室的工作条件与工程现场的工作条件完全不同。在实验室条件下为了寻求各个实验结果的可比性，一般确定了一个可以用做参考的标准的实验方法。为了研究各个不同的工作条件对植筋承载力的影响，某些重要的影响因素，则通过分组实验，把各个影响因素分开考虑，除了所考虑因素变化外，其他条件按基本实验条件不变。
3.3.1锚固基材混凝土强度：单向拉拔植筋试件的实验结果表明，当植筋的植入深度较小，且在混凝土中没有横向配筋时，往往会发生混凝土的锥形破坏。对于这种情况，混凝土抗拉强度或抗裂强度将影响试件破坏时极限承载力的大小。
3.3.2锚固长度：随着锚固长度的增加，承载能力增大，但平均粘结强度减小，锚长较短时，这种变化尤为明显，锚长较长时()，变化渐趋平缓。
3.3.3保护层厚度：当保护层厚度>20mm时，钢筋的挤扭作用己不能扭劈试件，以钢筋的拔出为破坏形式，因此在满足工程习惯和构造要求时，保护层厚度的影响较小。
3.3.4配箍率的影响：在加载初期，箍筋的影响很小，当钢筋发生大滑移后，箍筋限制混凝土的横向变形，可增强对锚筋的挤压作用，因此对剪应力有一定的影响，但因混凝土一般不会劈裂(甚至不会开裂)，因此总体上影响较小。
3.4不同植筋方式的适用性：采用植筋锚固，应根据既有结构情况选择合适的植筋方式。当混凝土构件厚度足够大时（h≥2La），锚杆与边缘的距离C≥La时，可在其上植入柱、墙钢筋。梁柱植筋一般选在梁柱交接处钢筋较多的地方，以避免群锚及边缘处影响，梁截面扩大一般选在梁底侧植筋。
4植筋施工工艺[3]
4.1工艺流程:定位→材料准备→凿面→机械钻孔→清孔→结构胶配制→注胶→插筋→调整→固化→检测
4.2固化及检测：植筋技术绝大部分都是运用于结构主要受力构件或悬挑结构等结构关键部位。因此，栽植钢筋质量的好坏将直接影响到结构的受力性能，甚至影响到整体建筑结构的安全性能。然而，由于植筋工程完工后，栽植钢筋施工质量的好坏无法用“尺量、眼看”等普通建筑工程施工验收方法进行判断。因此，为保证栽植钢筋的施工质量，对化学植筋工程的栽植钢筋进行现场检测就显得尤为必要了。结合文献[2]调整好的钢筋在初凝时间内不得对钢筋有任何扰动，否则将影响其锚固强度。初凝后方可进行下道工序施工。固化完成后，现场随机抽样进行拉拔试验(无损伤检验)，按相同类型，相同规格型号、尺寸和用于相同构件设计强度等级的栽植钢筋分批，每批按工程量的1%抽取，并不少于3根。
4.2.1检测条件：化学植筋效果的好坏主要决定于所用胶结剂的性质。以高分子原料为主体的高强建筑结构胶，粘结强度高，胶结剂固化后有良好的物理、机械性能，拉伸强度>26MPa，压缩强度>75MPa，耐腐蚀性能、耐老化性能优良，施工性能较好，固化速度适中，固化收缩率小。经过对多种植筋结构胶的力学性能、价格等因素综合考虑后，底板植筋采用大筑WDZ建筑结构胶；墙体植筋选用大筑WDZ子母玻璃管装植筋（锚固）胶；顶板植筋选用进口喜利得HIT-HY150植筋胶。其主要技术性能指标如下表所示。
建筑结构胶力学性能表
检测时植筋龄期应大于化学植筋胶固化时间。此外，栽植钢筋的混凝土构件应达到设计要求的强度等级,构件表面应平整。在检测过程中，如出现有千斤顶倾斜、混凝土构件边缘劈裂等异常情况时，应作详细记录并重新选取栽植钢筋进行检测。
4.2.2检测加荷方法：检测加荷方式采取阶梯式加荷。首先以预定检测拉拔力的20%作为拉拔力初始值，记录位移百分表的初始读数。这样可以基本消除因钢筋与基面不垂直或钢筋本身有一定弯曲而引起位移读数过大的影响。然后，以预定拉拔力的40%、60%、80%、90%、100%分五级加荷。加载过程应匀速、缓慢施压。当压力表读数到达某级荷载时，应在该级荷载上停留3分钟，记录3次位移表读数。当压力表读数变小，栽植钢筋上所加荷载下降时，应不断补压，保持所加拉拔力在预定荷载上下1kN范围内波动。最后，当加荷至预定拉拔力的100%时，如果3分钟内位移表读数无法稳定，应适当延长时间进行观察，直到位移表读数基本稳定为止。施工现场按规范进行植筋拉拔试验均满足承载力需要。
化学植筋锚固力检测装置
5结论
济南火车站广场地下改造工程采用植筋工艺，所有植筋经现场检测全部合格，实施植筋锚固技术，省时省工、工序少、工效高、操作方便、节约资金，保证了工程的顺利施工，且满足要求，有较好的综合效益，更重要的是锚固性能、质量能够保证。目前项目已投入使用，情况一切正常，效果良好。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准．混凝土结构设计规范．GB50010-20022009年9月第一版北京中国建筑工业出版社
[2]熊学玉、许立新、胡家智．化学植筋的拉拔试验研究．建筑技术．2000年第6期31
[3]范锡盛等.建筑物改造和维修加固新技术.2002年12月第一版北京:中国建材工业出版社，1999
