預應(yīng)力孔道智能壓漿施工新技術(shù)應(yīng)用與研究

一、項目簡介

在太白路～丈八東路立交工程中，采用了預應(yīng)力孔道智能壓漿新技術(shù)，替代了傳統(tǒng)的全人工孔道壓漿工藝，提高了預應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量。

該技術(shù)是通過程序控制整個壓漿過程，自動攪拌、自動控制水膠比、自動調(diào)節(jié)壓力與流量以及精確控制穩(wěn)壓時間。壓漿完成后，能夠有效提高預應(yīng)力孔道壓漿密實度和橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

二、項目背景

1、傳統(tǒng)壓漿工作原理

傳統(tǒng)壓漿采用一臺壓漿泵、一臺攪拌設(shè)備，通過壓漿泵，將人工拌合好的漿液壓入預應(yīng)力孔道，在孔道另一端觀察漿液流出后是否與壓入端狀體一致，然后對出漿口進行封閉，并穩(wěn)壓3分鐘。

2、采用新技術(shù)的必要性

隨著預應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，預應(yīng)力構(gòu)件向著長大化方向發(fā)展。而近年來國內(nèi)多次發(fā)生橋梁坍塌、未達到使用年限被迫拆除的惡性安全質(zhì)量事故，經(jīng)過有關(guān)專家分析研究，預應(yīng)力孔道壓漿不密實，造成預應(yīng)力筋銹蝕是導致此類事故的重要因素之一。

使用傳統(tǒng)壓漿工藝存在以下問題：

①、漿液的水膠比不可控。施工現(xiàn)場往往為改善流動性增加用水量，必然導致泌水過大，造成孔道空洞。

②、難以判斷漿液是否充盈和密實。傳統(tǒng)壓漿對現(xiàn)場施加的壓力隨意調(diào)整，未能在管路形成有效壓力和保持一定時間的穩(wěn)壓，僅靠漿液自流性無法保證充盈和密實。

③、人為操作造成施工質(zhì)量低下的因素大。

三、智能壓漿技術(shù)

1、智能壓漿原理

壓漿前采用密封罩和砂漿將孔道密封，在出漿口用真空泵將孔道內(nèi)真空度抽至-0.07MPa左右，進漿口以0.7MPa壓入，保證漿體不會形成氣泡。另外，由于真空泵和孔道有較大壓力差，孔道內(nèi)殘留水會被率先抽出，殘留水珠汽化后被抽出，預應(yīng)力束被密實漿體包裹，從而有效防止預應(yīng)力筋腐蝕。

自動制漿機自動精確計量壓漿料、水，控制攪拌時間，降低水灰比，增加流動度，漿體強度高。

2、壓漿設(shè)備及壓漿管安裝

壓漿設(shè)備采用JS-300型高速攪拌壓漿臺車。主要包括自動壓漿機（自帶控制平臺）、真空泵、壓漿泵、壓漿管。自動壓漿機連接壓漿泵，壓漿泵通過壓漿管連接至壓漿孔道，真空泵連接至出漿口。

壓漿臺車中的高速攪拌部分 ，攪拌轉(zhuǎn)速 能夠達到1000r/min ，計量精度優(yōu)于1% ，進料容量 2×0.4 m3 ，單次攪拌量 150-300kg ；低速攪拌部分攪拌轉(zhuǎn)速能達到 70r/min ，儲料筒容量 0.5 m3 。

3、壓漿料

壓漿材料采用成品預應(yīng)力孔道壓漿料。

壓漿料：水=100:26（質(zhì)量比）。攪拌機轉(zhuǎn)速不低于1000r/min，臨時儲漿罐應(yīng)具有攪拌功能。

4、施工步驟

① 制漿

首先根據(jù)配合比在控制平臺上輸入?yún)?shù)，本工程采用專用壓漿料，因此只用輸入水與壓漿料的配比。

分別按下“低速攪拌”和“高速攪拌”開關(guān)，高速攪拌機和低速攪拌機開始運行，水泵開始運行，往高速攪拌筒內(nèi)注水，同時控制器顯示當前高速攪拌筒內(nèi)料的增加量。注水量增加到配比設(shè)定值的80％～90％時，水泵停止工作，然后依次送入壓漿料。當全部粉料送入完畢并繼續(xù)攪拌2分鐘后（控制器顯示倒計時時間），水泵繼續(xù)運行，往高速攪拌筒內(nèi)注入剩余的水；繼續(xù)攪拌2分鐘后（控制器顯示倒計時時間），將手動打開高速攪拌筒上的出料閥，攪拌好的水泥漿流入低速攪拌筒內(nèi)，控制器顯示高速攪拌筒內(nèi)剩余料的重量。當沒有料可流入低速攪拌筒內(nèi)時，手動關(guān)閉出料閥，完成一次攪拌過程，制漿完成。

② 抽真空

關(guān)閉進漿伐，三通處出漿伐，開啟真空泵抽真空，待真空度達到-0.07MPa以上時，停泵，觀察真空度是否迅速回落。正常三十秒以內(nèi)孔道內(nèi)真空度就能達到-0.07MPa以上，達不到，或者迅速回落，則管道或者預應(yīng)力孔道不密封。迅速達到-0.1MPa左右的，真空泵管道堵塞。

③ 壓漿

按下“壓漿泵”開關(guān)，控制器將顯示穩(wěn)壓時間（分鐘）設(shè)置為3分鐘，壓漿泵開始工作，將低速攪拌筒內(nèi)的漿料抽出，同時控制器上的“設(shè)置”燈長亮，表示正在進行壓漿操作。當灌漿壓力達到設(shè)定的上限值（由壓力表紅針設(shè)定，設(shè)置為0.6MPa）時，開始穩(wěn)壓。在穩(wěn)壓期間，如果灌漿壓力低于設(shè)定的下限值（由壓力表藍針設(shè)定，設(shè)置為0.5MPa）時，控制器將再次啟動壓漿泵，使灌漿壓力保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，直到穩(wěn)壓時間達到規(guī)定的時間后壓漿泵停止工作，控制器上的“設(shè)置”燈熄滅，完成壓漿過程。

④ 封閉壓漿孔

關(guān)閉壓漿泵及灌漿端閥門，完成壓漿。拆卸外接管路、附件。完成當日壓漿后，必須將所有壓漿液的設(shè)備清洗干凈，安裝在壓漿端及出漿端的球閥，應(yīng)在灌漿后2小時內(nèi)拆除并進行清理。

四、智能壓漿效果檢測

1、現(xiàn)場觀測

通過與以往工程的傳統(tǒng)壓漿工藝對比，可以明顯觀察到，通過智能壓漿技術(shù)施工的預應(yīng)力孔道、排氣孔均被壓漿液填滿，且無空洞。壓漿過程通過對“壓力、流量、水膠比”三參數(shù)監(jiān)測，控制壓力以保證灌漿的密實度，測量流量以校核排氣效果和計算充盈程度，監(jiān)測水膠比以保證漿液性能符合要求。

2、無損檢測

為了準確測試縱向預應(yīng)力孔道（雙端錨頭露出）的壓漿缺陷，同時兼顧測試效率，采用基于沖擊彈性波的多種方法進行測試。

為了定性測試的結(jié)果定量化，引入了灌漿指數(shù)If 。當灌漿飽滿時，If =1，而完全未灌時，If =0 。因此，可得到相應(yīng)的灌漿指數(shù)IEA（全長衰減法），IPV（全長波速法） 和ITF（傳遞函數(shù)法）。同時，綜合灌漿指數(shù)可以定義為：

只要某一項的灌漿指數(shù)較低，綜合灌漿指數(shù)就會有較明顯的反映。通常，灌漿指數(shù)大于0.95意味著灌漿質(zhì)量較好，而灌漿指數(shù)低于0.85 則表明灌漿質(zhì)量較差。

由檢測結(jié)果可知，預應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量綜合灌漿指數(shù)介于0.906～0.944之間，表明該箱梁的預應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量良好，無較大缺陷，可正常使用。

五、技術(shù)總結(jié)

通過本次預應(yīng)力孔道智能壓漿新技術(shù)的應(yīng)用與研究，我單位對此技術(shù)進行了總結(jié)，其中包括： 

1、壓漿設(shè)備要求

攪拌轉(zhuǎn)速需要達到1000r/min，以保證新型壓漿料與水充分攪拌。壓漿臺車采用計算機程序自動控制，滿足計量的精確度。

2、壓漿料性能要求

3、壓漿設(shè)備的操作

主要操作均為計算機程序控制臺操作，操作方法如下：

4、其他控制要點

①施工前，制漿機和壓漿泵必須試運行。

②連通管路氣密性必須認真檢查。

③制漿前確認施工配合比。

④必須保證出漿濃度和孔道內(nèi)濃度一致再關(guān)閉出漿閥持壓。

⑤持壓時現(xiàn)場技術(shù)員必須檢查底板、腹板有無漏漿。

⑥壓漿閥、密封罩清洗必須及時。

⑦規(guī)范用電、使用漏電保護裝置。