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摘要：重點介紹了新型塑料波紋管的選用，預(yù)應(yīng)力錨墊板的封堵，漿體的配制和拌合以及真空輔助灌漿工藝流程。總結(jié)了真空輔助灌漿技術(shù)的核心和優(yōu)點。...

“真空泵輔助灌漿技術(shù)"在房屋建筑施工中的應(yīng)用

昝美琴

(陜西省第二建筑工程公司  721000  寶雞)

    “真空泵輔助灌漿技術(shù)”是后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項新技術(shù)，在橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在房屋建筑施工中應(yīng)用很少。我公司在交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓的預(yù)應(yīng)力梁施工中，采用了“真空輔助灌漿技術(shù)”，為陜西省首例。結(jié)合交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓的實例，闡述后張法預(yù)應(yīng)力真空輔助灌漿技術(shù)在房屋建筑施工中的應(yīng)用。

1、工程概況

    交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓位于西安市西華門十字東北角，建筑面積l5970m：，建筑總高度60.10m。本工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下二層，地上十四層。地面上二～十四層部分框架主梁、次梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁、后張法張拉，預(yù)應(yīng)力孔道灌漿技術(shù)采用真空灌漿技術(shù)。預(yù)埋直徑為φ61和φ81SBG塑料波紋管，預(yù)應(yīng)力鋼絞線最長41.8m，最多跨間為6跨。預(yù)應(yīng)力管道的波峰和波底較多，管道內(nèi)摩擦力較大，用一般普通壓力灌漿已無法保證工程質(zhì)量要求，設(shè)計要求必須采用“真空泵輔助灌漿技術(shù)”施工。

    真空泵輔助灌漿技術(shù)在交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工中得到了成功的應(yīng)用，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。該灌漿施工從2003年5月13日開始，2003年9月30日結(jié)束，施工工期140天，總計灌漿孔道358道，總長9475米。由于合理組織、科學(xué)管理，嚴格工程的過程控制，混凝土強度達到設(shè)計要求的標準，至今未發(fā)現(xiàn)任何裂縫和異常現(xiàn)象。

2、“真空泵輔助灌漿”的基本原理、技術(shù)要點

    2.1基本原理

    “真空泵輔助灌漿”是在普通壓力灌漿的基礎(chǔ)上，在孔道一端采用真空泵排除孔內(nèi)空氣，使孔道內(nèi)形成一0.1MPa的真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后的特種水泥漿從孔道另一端灌入，灌漿壓力達到0.4MPa，直至充滿整條孔道，最后對靜止的孔道內(nèi)漿體加以0.7MPa的壓力1～2分鐘，以提高預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實度。

    2.2技術(shù)優(yōu)點

    ①在真空狀態(tài)下，孔道內(nèi)的空氣、水氣以及混在水泥漿中的氣泡被消除，減少漿體內(nèi)孔隙的產(chǎn)生，使灌漿的飽滿性得到保證。

    ②灌漿過程中孔道具有良好的密封性，經(jīng)過保壓使?jié){體充滿整個孔道。

    ③漿體的優(yōu)化，減少了泌水現(xiàn)象，使?jié){體的強度得到保證；消除了漿體裂縫的產(chǎn)生。

    ④真空泵灌漿的工藝過程是一個連續(xù)且迅速的過程，縮短了灌漿時間。

    從真空泵輔助灌漿和普通壓力灌漿的管道內(nèi)剝開的漿體進行對比，可以明顯看出，真空灌漿的漿體表面無氣泡，漿體密實度有很大改善。

    2．3技術(shù)核心

    ①塑料波紋管形成密封性良好的管道。

    ②漿體使用專用添加劑及配合比。

    ③專用的真空灌漿設(shè)備。

    ④合理的施工工藝。

3、塑料波紋管的選用

    3.1本工程選用SBG(B)塑料波紋管，塑料波紋管是一種新型成孔材料，在本工程中替代金屬波紋管，突出以下優(yōu)點：

    ①DSBG(B)塑料波紋管的原材料是HDPE，不怕酸堿腐蝕，它的耐腐蝕性能遠遠優(yōu)于金屬，能有效地保護預(yù)應(yīng)力筋不受腐蝕。遠遠優(yōu)于金屬波紋管的屏障保護作用。保證后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有更好的耐久性。

    ②在同等條件下，SBG(B)塑料波紋管預(yù)應(yīng)力孔道的摩擦系數(shù)明顯小于金屬波紋管預(yù)留孔道的摩擦系數(shù)。金屬波紋管摩擦系數(shù)為0.25，塑料波紋管摩擦系數(shù)取0.14，在張拉過程中減小了預(yù)應(yīng)力的摩擦損失。

    ③SBG(B)塑料波紋管的強度高，不怕踩壓，不易被振搗棒鑿破，其密封性能和抗?jié)B漏性能高于金屬波紋管，更適合用于“真空泵輔助灌漿”。

    ④SBG(B)塑料波紋管不導(dǎo)電，可以防止雜散電流腐蝕，而金屬是電的良導(dǎo)體，在施工中不論安裝或土建均有大量的電焊工作，其電流的流向是比較雜亂的，無法控制的，而鋼絞線鋪設(shè)后如果一經(jīng)導(dǎo)電有可能產(chǎn)生電火花，損傷鋼絞線表面，對于高強鋼材組成的鋼絞線是致命的傷害。用不導(dǎo)電的塑料波紋管可以完全避免這種危險。

    ⑤SBG(B)塑料波紋管具有更好的耐疲勞性能，能大大提高構(gòu)件的抗疲勞能力。

    缺點是塑料波紋管怕高溫，在其四周電焊等高溫作業(yè)會燒壞管壁，所以必須采取隔熱措施，并加強檢查，對損壞處進行修補。

    3.2塑料波紋管的連接和固定

    塑料波紋管的規(guī)格有外徑φ61～175七種，根據(jù)本工程設(shè)計要求，采用φ61和φ81兩種，φ61穿3～5索西l5鋼絞線，φ81穿6～9索φl5鋼絞線。

    塑料波紋管與波紋管的連接，可用直接熱熔焊接，或用HDPE塑料連接管直接連接，因為考慮到熱熔焊接法要使用塑料焊接機在現(xiàn)場需要足夠的工作面，所以本工程采用OLG圓形連接管連接。

    波紋管與錨墊板的連接：用HDPE塑料0LT圓形連接頭連接，不同型號的錨墊板其喇叭口接口直徑不一樣，必須配套不同規(guī)格的連接頭。

4、預(yù)應(yīng)力錨墊板的封堵

    預(yù)應(yīng)力張拉施工完成之后，要切除外露鋼絞線(注意鋼絞線的外露量=30mm)，同時清理錨墊板上的灌漿孔，保證灌漿通道通暢。在灌漿前進行錨墊板的封堵。

    預(yù)應(yīng)力錨墊板的封堵方法，一種用保護罩，保護罩是用特制塑料制成的盒狀罩子，四角有安裝孔。在灌漿施工前，將錨墊板表面清理干凈，保證平整，在保護罩底面與橡膠密封圈表面均勻涂一層玻璃膠，裝上橡膠密封圈，將保護罩與錨墊板上的安裝孔對正，用螺栓擰緊。灌漿后24小時后可以卸下，重復(fù)使用。這種方法安裝后可以立即灌漿，不用等待。缺點是安裝要求精密，造價較高。

    另一種用無收縮水泥砂漿。無收縮水泥砂漿是摻人抗收縮劑的水泥砂漿。用來封堵錨墊板和錨板之間、錨板和夾片鋼絞線之間的縫隙。封堵必須將錨板及夾片、外露鋼絞線全部包裹，覆蓋層>15mm。優(yōu)點是操作簡單，缺點是可靠性差。因經(jīng)濟原因我們采用本辦法，實際施工中發(fā)現(xiàn)普通水泥砂漿也可以滿足封堵要求，只要注意掌握好時間，時間太早水泥砂漿無強度，時間太長易出現(xiàn)裂縫。當(dāng)試抽真空發(fā)現(xiàn)漏氣時，該處是首查之處，如發(fā)現(xiàn)漏氣可在砂漿上再覆一層即可堵住。

5、漿體的配制和拌合

    漿體經(jīng)過改良后其密實度大有好轉(zhuǎn)，要保證漿體質(zhì)量，關(guān)鍵在于是配合比的選擇。

    真空泵灌漿的漿體配合比中要添加特殊的添加劑，目前我國已有多家專業(yè)廠家生產(chǎn)。添加劑的成份各廠有所差異，一般為硅灰、粉煤灰、微量鋁粉，同時還滲入緩凝劑、抗腐劑等，起增塑、抗離析、抗收縮、緩凝、抗腐作用。

    對于確定漿體配合比的技術(shù)要求必須滿足以下幾點：

    ①水灰比0.3～0.35

    ②流動度：拌合后的流動度為30～50S，在管道出口處流動度為30S；

    ③泌水性：小于漿體初始體積的2％，四次連續(xù)測試質(zhì)量的平均值小于1％；

    ④初凝時間：6h；

    ⑤強度：按設(shè)計要求，一般應(yīng)≥40MPa  ⑥漿體對鋼絞線無腐蝕。

    在確定配合比時可用不同廠生產(chǎn)的添加劑按不同比例，做多組試驗，以選擇其中最為理想的配合比作為正式配合比指導(dǎo)施工。本工程采用耀縣42．5R普通硅酸鹽水泥拌制水泥漿，并摻入特殊的VGA真空添加劑，水泥：添加劑：水為l：0.128：0.35。拌合后的流動度為45S，實際強度達到75MPa。

    有的資料認為漿體的溫度不宜超過25℃，溫度過高后可能影響流動和初凝速度，根據(jù)本工程情況，灌漿時，灌漿設(shè)備在樓內(nèi)，無太陽直曬，四周因砼養(yǎng)護原因比較潮濕所以施工環(huán)境溫度不高，所用深井水，水溫在7-9℃，在夏季漿體溫度也僅達到15℃左右，漿體在整個施工中未見異常。如果在露天或高溫環(huán)境下，漿體有可能超過25℃時，需要考慮用冰水降溫。

    漿體的拌合使用專用攪拌機，攪拌機分二層，上一層為拌合區(qū)，采用強制式攪拌，其軸伸入下層儲漿罐，在罐內(nèi)也有二個葉片，隨攪拌機同時拌合，當(dāng)上層水泥漿拌好后，通過一個裝有過濾器的出口流人下層，上層繼續(xù)拌合下一盤漿體時，儲漿罐內(nèi)的漿體也不停地在攪動。這樣可以使拌好的漿體不離析、不假凝。儲漿罐的出口用吸漿管通入壓漿泵。儲漿罐儲入的漿體和攪拌機內(nèi)的漿體總和應(yīng)可以滿足一次管道的灌漿用量，以保證灌漿的連續(xù)性。

    漿體的調(diào)制先將水泥和按水灰比的水拌合成千硬性的漿體，用漿體本身的粘度將水泥團粒研開。再加添加劑增加漿體稠度。如果添加劑加早了，漿體變稀后水泥的團粒不易研開，所以漿體在進行干硬性攪拌時要保證一定的時間，一般在3～5分鐘為宜。

6、真空泵輔助灌漿工藝

    6.1工藝流程一般可以按以下五個步驟進行。

    施工準備→抽真空→拌漿→灌漿→拆除

    6.2主要設(shè)備布置

    設(shè)備的布置，應(yīng)將設(shè)備設(shè)在需要灌漿的樓層上，這樣灌漿漿體是向下流動，一可以減少灌漿的阻力，二可以減少灌漿的距離，便于觀察和檢查。為了減少設(shè)備的搬動，將真空泵和壓漿泵分別布置在梁的兩端，拌合機設(shè)在壓漿泵一端。(真空輔助灌漿主要設(shè)備及布置示意圖見附圖)

    6.2.1準備工作

    ①確認漿體配合比，配備計量器具；

    ②檢查材料、設(shè)備輔件的型號、規(guī)格、數(shù)量等是否符合要求；

    ③按設(shè)備原理圖進行各單元體的密封連接，確保密封罩、管路各接頭的密封性。

    ④真空泵的選用

    在試抽真空時，從梁內(nèi)抽出的不僅是空氣，也有管道內(nèi)的積水(一般是下雨或養(yǎng)護時滲入的水和清洗管道留下的水)，水會被吸入水泵內(nèi)，在灌漿后期，漿體流人真空系統(tǒng)，雖然有隔離漿體的裝置，但漿體殘余還是有可能被吸入真空泵內(nèi)，最后要用清水沖洗，所以真空泵必須選用水循環(huán)式真空泵。

    水循環(huán)式真空泵是利用泵殼和葉輪不同心的安裝結(jié)構(gòu)，在葉輪作旋轉(zhuǎn)時，構(gòu)成與葉輪成偏心的水環(huán)。充滿在葉片間的水，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，在葉片之間不斷地做周期性的往復(fù)運動，改變?nèi)~片中間的容積，在固定的吸氣口和排氣口的相應(yīng)配合下，完成吸氣、壓縮和排氣過程，形成真空。

    真空泵使用水冷卻，溫度愈低效率愈高。

    本工程選用SZ一2型單機水循環(huán)真空泵，其技術(shù)性能如下：

    ⑤壓漿泵選用

    本工程采用UBL3螺桿式灌漿泵，螺桿式灌漿泵的優(yōu)點在于出力穩(wěn)定，流量和壓力的調(diào)節(jié)簡單方便，適用于預(yù)應(yīng)力孔道灌漿。

    6.2.2施工工藝操作程序

    ①試抽真空：

    關(guān)閉閥門l、3、4，打開閥門2和5，啟動真空泵，觀察真空壓力表的讀數(shù)，應(yīng)能達到負壓力0.07~0.1MPa。當(dāng)孔道內(nèi)的真空度保持穩(wěn)定時(真空度越高越好)，停lmin，若壓力降低小于0.02MPa即可認為孔道能基本達到并維持真空。如未能滿足此數(shù)據(jù)則表示孔道未能完全密封，需進行檢查及改正工作，直至滿足以上條件。

    ②拌漿：

    拌漿前先加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，使攪拌機內(nèi)壁充分濕潤，將積水倒干凈，按規(guī)定程序和配合比拌制水泥漿。盛漿桶一次盛漿量要滿足一根管道的灌漿量。

    ③灌漿：

    啟動真空泵，當(dāng)真空度達到并維持在負壓0.08MPa左右時，啟動灌漿泵，使灌漿泵壓力達到0.4MPa左右，打開閥門1，開始灌漿。

    當(dāng)漿體經(jīng)過透明高壓管并即將到達閥門3時，打開閥門3并關(guān)閉閥門5，關(guān)閉真空泵；此時漿體通過閥門3流人廢漿桶。透明高壓管應(yīng)超過l0米長以便控

制；

    觀察廢漿桶處的出漿情況，當(dāng)出漿流暢穩(wěn)定且稠度與盛漿桶漿體基本一樣時，關(guān)閉閥門2。

    繼續(xù)開動灌漿泵使壓力維持在O.7MPa持續(xù)一定時間(1~2min)關(guān)閉閥門l，關(guān)閉灌漿泵。

    接通水源，打開閥門4進行清洗，再拆下閥門2處的透明高壓管，關(guān)閉閥門3清洗透明高壓管。

    6.2.3拆除

    拆除連接預(yù)應(yīng)力梁的高壓管。閥門1、閥門2要待漿體終凝后拆除，過早拆除會造成預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)漿體流出，影響漿體的密實性。

7、真空泵輔助灌漿的勞動力組織

    真空泵輔助灌漿的勞動力組合共8人

8、真空泵輔助灌漿注意事項

    8.1真空泵灌漿的工藝過程是一個連續(xù)且迅速的過程，中間不能停頓，如果灌漿中斷，漿體靜止在管道內(nèi)可能出現(xiàn)假凝，再啟動時恢復(fù)灌漿比較困難，所以防止灌漿中斷是很重要的。保證灌漿一次成功，中間不停頓、不出現(xiàn)問題是灌漿的關(guān)鍵。除了防止暴管、堵管、機械故障外，所用電源最好使用專線，防止其他電路故障造成停電。

    8.2在真空灌漿前如發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)殘留有水分或臟物的話，則使用空壓機先行將殘留在管道中的水分或臟物排走，確保真空輔助灌漿工作能夠順利進行

    8.3保證一次灌漿有足夠的漿體，儲漿罐必須儲滿才能開始送漿。

    8.4整個連通管路的氣密性必須認真檢查，合格后方能進入下一道灌漿工序。

    8.5向攪拌機送入任何一種外加劑，均需在漿體攪拌一定時間后加入，并延長攪拌時間。

    8.6管路及配件在完工后立即清洗干凈，設(shè)專人負責(zé)。使用過的閥門和接頭，應(yīng)在灌漿后1小時內(nèi)進行拆除，在漿體未凝固時用水清洗干凈。

9、真空輔助灌漿的安全技術(shù)措施和文明施工

    施工前必須要對所有作業(yè)人員進行安全技術(shù)交底，做到職責(zé)明確、責(zé)任落實。對機具設(shè)備、施工電路進行安全檢查，以及人員的防護進行檢查。灌漿完成后，應(yīng)先卸壓，再拆卸各閥門。機具設(shè)備在搬運時，應(yīng)先拆除電源，不得帶電搬運。

    施工完成后，應(yīng)對施工現(xiàn)場的外漏水泥漿進行清除，必要時用水沖洗。廢漿的處理比較麻煩，灌漿時上層模板支撐未拆，廢漿桶大了放不下，廢漿桶小了不夠用。本工程采用將彩條布用鉛絲吊在支撐架上，形成一個袋形，可存放較多的廢漿，收工后再清除出現(xiàn)場。

    施工用完的機具設(shè)備應(yīng)認真清洗，并進行維護保養(yǎng)，堆放整齊備用，嚴格文明施工。

10、開展QC小組活動和確保工程質(zhì)量

    在本工程施工中采用了Qc小組活動，明確了課題、確定了目標、制定了措施、制度、活動內(nèi)容和方法。通過PDGA循環(huán)，成功地克服了施工中的難關(guān)，有效地解決了預(yù)應(yīng)力真空輔助灌漿技術(shù)的難點、確保灌漿過程無阻礙，一次灌漿成功率達到100％，施工工程質(zhì)量完全滿足設(shè)計要求，同時在施工中減少了風(fēng)險，加快了速度，減少廢漿，節(jié)約了成本。在經(jīng)過總結(jié)后將形成該項技術(shù)的企業(yè)標準和工藝方法。

11、結(jié)論

    11.1真空輔助灌漿中的關(guān)鍵過程及其作用有三點。

    抽真空：主要實現(xiàn)了在真空中灌漿，消除了漿體中的氣泡，使?jié){體內(nèi)部飽滿，表面密實。

    漿體優(yōu)化：通過漿體配合比的優(yōu)化，改善了漿體的流動度，有利于灌漿，減少了泌水現(xiàn)象，提高了漿體的強度。

    塑料波紋管：塑料波紋管增加了孔道的氣密性，有利于抽真空的效率，管壁摩擦力的減少，有利于漿體的流動。

    最終灌漿后的質(zhì)量就遠遠優(yōu)于普通的灌漿質(zhì)量。

    11.2真空輔助灌漿的工藝過程可分為試抽真空，灌漿、持壓三個階段，各階段有其特定的功能，各操作人員應(yīng)定崗定員，明確各自職責(zé)，熟悉何時操作何種閥門，開泵關(guān)泵時間，壓力表的控制讀數(shù)。設(shè)置統(tǒng)一指揮人員，在整個灌漿過程中進行協(xié)調(diào)和指揮。正確的指揮加上操作人員的技術(shù)熟練水平是灌漿全過程順利進行的保證。

 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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