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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長、大、新、難的橋梁建設(shè)正日新月異，對于超長預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用也將越來越多，采用真空輔助灌漿法施工的工藝是解決超長預(yù)應(yīng)力管道壓漿的重要技術(shù)手段。...

超長預(yù)應(yīng)力管道真空壓漿解決方案

林志勇

(中鐵二卜四局集團(tuán)福建鐵路建設(shè)有限公司  350013)

1.工程概況

    廈門市園博園橋梁工程l5號橋一璇星橋，連接A島與B島，全長l60m，最大縱坡為2．55％。其上部結(jié)構(gòu)為2聯(lián)(1聯(lián)為4孔20m)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱形彎梁，主梁采用等截面單箱三室。橋梁頂板寬l6．5m，底板寬llm，高l．365m，頂板厚25cm，底板厚25cm，懸臂板端寬2．75m、厚20cm。每聯(lián)梁C50混凝土圬工量為850m3。該橋采用雙向預(yù)應(yīng)力體系結(jié)構(gòu)，一聯(lián)縱向采用雙層共計8道預(yù)應(yīng)力，每道9束，單束預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用鋼絞線(管道內(nèi)孔徑75mm)；頂板梁內(nèi)橫向采用76道預(yù)應(yīng)力，每道3束，單束預(yù)應(yīng)力鋼絞線為3Φ15．24鋼絞線(管道內(nèi)孑L徑長60mm高19mm扁型)。

    在本橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力孔道最長77．3m，縱向預(yù)應(yīng)力兩張拉端曲線孔道部分切線的夾角之和為2．1926rad，兩張拉端高差2m。長達(dá)77余米的管道上，沒有預(yù)留任何排氣管或排漿管，成為本工程施工的重要難點(diǎn)。

2.壓漿工藝比較

    在后張法有粘接預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋和?昆凝土之間的共同工作以及預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕是通過在預(yù)埋孔道中灌滿水泥漿來實(shí)現(xiàn)的，為了防止預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生滑絲及長期放置發(fā)生預(yù)應(yīng)力筋腐蝕，在一批預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后，必須立即對孔道灌漿。在施工方案的選擇上，我們比較了傳統(tǒng)工藝和真空壓漿工藝。

傳統(tǒng)壓漿工藝：采用壓漿法來灌漿，在0．5--1．OMPa的壓力下，將水灰比0.4-0.45的稀水泥漿壓入預(yù)應(yīng)力孔道。其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡單，成本較低�？赡艽嬖诘牟焕�之處是：傳統(tǒng)壓力灌漿中，漿體本身和施工工藝帶有一定的局限性，主要表現(xiàn)有灌入的漿體中常會含有氣泡，當(dāng)混合料硬化后，存集氣泡會變?yōu)榭紫�，成為自由水的聚集地，由于這些自由水可能含有有害成分，易造成預(yù)應(yīng)力筋及構(gòu)件的腐蝕；在北方嚴(yán)寒的地區(qū)，由于溫度低，這些水會結(jié)成冰，可能會脹裂管道、形成裂縫，造成嚴(yán)重的后果；另外水泥漿容易離析，干硬后收縮，析水后會產(chǎn)生孔隙，致使?jié){體強(qiáng)度不夠，粘接不好，為工程留下了隱患。特別是在本工程中77m長的預(yù)應(yīng)力管道的施工條件下，其施工效果可能更不理想。

    真空壓漿工藝：在壓漿之前，首先采用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣，使孑L道內(nèi)的真空度達(dá)到80％以上，使之產(chǎn)生-0.06MPa至0.1MPa的真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后的水泥漿從孔道的另一端灌入，并加以≥0．7MPa的正壓力。

    相比之下，真空壓漿工藝的優(yōu)點(diǎn)是：由于孔道內(nèi)只有援少的空氣，很難形成氣泡；同時，由于孔道與壓漿機(jī)之間的正負(fù)壓力差，大大提高了孔道壓漿的飽滿度和密實(shí)度。減小了水灰比·添加了專用的添加劑，提高了水泥漿的流動度，減小了水泥漿的收縮，從而保證了漿體的可施工性、充盈孔道的密實(shí)性和提高硬化漿體的強(qiáng)度，能夠很好地提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全度和耐久性。

    其缺點(diǎn)是施工工藝較為復(fù)雜，施工成本較高。真空壓漿對工藝及設(shè)備有更高要求：在施工環(huán)境上，要求灌漿孔道應(yīng)具有良好的密封性，以保證孑L道被抽成真空；對水泥漿液的配合比要求也更高。作為一個單項(xiàng)系統(tǒng)工程，在工序安排上，要從預(yù)應(yīng)力孔道布置開始實(shí)施配套，又要求操作人員工作流程清晰，技術(shù)全面，配合協(xié)調(diào)良好。

    通過以上方案的比選，采用真空壓漿方案在技術(shù)上有著傳統(tǒng)壓漿難以比擬的優(yōu)越性。

3.預(yù)應(yīng)力真空壓漿的工藝流程

    開動真空泵抽真空→混合料攪拌成漿→壓漿→清洗配件。為了達(dá)到更好的施工效果，工程施工中對橫、縱向預(yù)應(yīng)力均采用真空壓漿工藝。施加預(yù)應(yīng)力應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的85％以后進(jìn)行，同時為減少混凝土收縮徐變的影響，要求在混凝土澆筑完成7天后張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。

    連續(xù)箱梁真空壓漿工作示意圖如下圖所示：

4.真空壓漿中的質(zhì)量控制措施

    4.1為了確保壓漿的質(zhì)量，我們采取了以下措施：

    (1)管道密封及封錨。封錨做法：張拉完畢，將多余鋼絞線切割，錨具端部留3cm左右，用濕潤水泥團(tuán)拌和玻璃膠封堵。為確保水泥團(tuán)不掉落及養(yǎng)護(hù)期間不開裂，在水泥封錨完成后，采用雙層塑料薄膜密封并綁扎固定在錨具上。對于其他可能漏氣的連接點(diǎn)，采用玻璃膠及密封生料帶進(jìn)行密封，從而保證管道的密封。為確保封錨混凝土的強(qiáng)度，封錨應(yīng)提前二天進(jìn)行，并在壓漿之前進(jìn)行檢查，對有漏氣的部位，再行用玻璃膠處理，以確保孔道密封。

    (2)真空泵端設(shè)在高端，壓漿端設(shè)在底端，有利于壓漿質(zhì)量的保證。為進(jìn)一步驗(yàn)證孔道的密封和通暢情況，我們可以在抽取真空達(dá)到要求后，將進(jìn)漿端球閥少許開啟，則可聽到氣流的尖銳嘯聲，同時真空表讀數(shù)下降。

    (3)工作水的循環(huán)：因真空泵工作用水不方便，我們在梁面上準(zhǔn)備了一個2m3的水箱，與真空泵形成循環(huán)，也節(jié)約了用水。

    (4)漿體配合比確定

    漿體設(shè)計是壓漿工藝的關(guān)鍵之處，合適的水泥漿應(yīng)是：l)和易性好(泌水性小、流動性好)；2)硬化后孔隙率低，滲透性�。�3)具有一定的膨脹性，確保孔道填充密實(shí)；4)高的抗壓強(qiáng)度；5)有效的粘接強(qiáng)度；6)耐久性。為了防止水泥漿在灌注過程中產(chǎn)生析水以及硬化后開裂，并保證水泥漿在管道中的流動性，可摻加少量的減水劑。

    配合比的試拌要求應(yīng)達(dá)到以下各項(xiàng)指標(biāo)：水灰比：0.3～0.4，為滿足可灌性要求，一般選用水泥漿的水灰比最好在0.3～0.38之間；泌水性：漿體泌水率在拌和3h后應(yīng)<2％，泌水在拌和24h內(nèi)應(yīng)能被完全吸收；漿體稠度：l4～18S；初凝時間不小于3h，終凝時間應(yīng)>17h并<24h；漿體體積變化率<5％；強(qiáng)度：7天齡期強(qiáng)度：>25MPa，28天齡期強(qiáng)度>50MPa；拌制及壓漿時的漿液溫度<35℃，否則漿體容易發(fā)生離析。

    由于本工程管道較長，不能實(shí)現(xiàn)灌漿接力的情況，為減小孑L道對漿體的阻力，我們修正了配比如下：水泥：水： Point400緩凝高效減水劑-l：0．36：0．02，使?jié){體流動度控制在22±25，其他指標(biāo)滿足規(guī)范要求。為保證灌漿的連續(xù)性，根據(jù)已有儲備，每拌和好0．5m3后，才予以連續(xù)灌漿。

    4.2真空壓漿施工

    (1)檢查設(shè)備連接及電源、水管路、材料準(zhǔn)備到位情況，施工平臺等措施，檢查封錨及孔道密封工作，高壓水洗孔并用高壓風(fēng)將孔內(nèi)積水吹干。

    (2)每壓漿二孔作為一組，每一組在灌漿之前先用水灰比0．45的稀漿壓入孑L道少許潤滑孔道，以減小孔道對漿液的阻力。

    (3)兩端抽真空管及灌漿管安裝完畢后，關(guān)閉進(jìn)漿管球閥，開啟真空泵。真空泵工作lmin后壓力穩(wěn)定在-0．075 MPa至--0．08 MPa，繼續(xù)穩(wěn)壓1min后，開啟進(jìn)漿管球閥并同時壓漿。

    (4)壓漿時應(yīng)灌漿至出漿口真空泵透明喉管冒漿，才能停止灌漿。

    (5)補(bǔ)壓及穩(wěn)壓：利用水泥漿在高壓下易泌水的特點(diǎn)，通過排除多余水分，可降低孑L道內(nèi)漿液的實(shí)際水灰比，從而進(jìn)一步提高孔道內(nèi)漿液的物理化學(xué)性質(zhì)。具體作法是：真空泵、灌漿機(jī)停機(jī)，將抽真空連接管卸下，出漿端球閥關(guān)閉，用預(yù)先準(zhǔn)備的4磅鐵錘將出漿端封錨水泥敲散，露出鋼絞線間隙。再用灌漿機(jī)進(jìn)行正常補(bǔ)壓穩(wěn)壓。此時，從鋼絞線縫隙中會被逼出水泥漿，再持續(xù)進(jìn)行補(bǔ)壓穩(wěn)壓，水泥漿由濃變稀，由稀變清，由流量大至滴出清水，此時灌漿及壓力表穩(wěn)定在0.8一1.0 MPa。補(bǔ)壓穩(wěn)壓結(jié)束后，關(guān)閉球閥。球閥的拆除清洗應(yīng)及時完成。

    (6)轉(zhuǎn)入下一孔道壓漿。

    4.3真空壓漿施工效果

    (1)通過現(xiàn)場試驗(yàn)水泥凈漿各項(xiàng)指標(biāo)及送檢水泥凈漿試塊，7天時間強(qiáng)度超過30MPa，28天時間強(qiáng)度超過50MPa，水泥凈漿符合要求。

    (2)補(bǔ)壓時，出漿端壓力較大，通過鋼絞線間隙泌出水分及稀漿，可噴出4m余遠(yuǎn)。補(bǔ)壓結(jié)束以泌水基本排空為準(zhǔn)。

    (3)拆除兩端球閥觀察，錨墊板上進(jìn)漿、排漿孔水泥漿較為硬實(shí)，不流淌，用手指按壓，能夠留下模糊指印，說明孔道已經(jīng)密實(shí)。

5.結(jié)束語

    5.1真空壓漿法與傳統(tǒng)壓漿方法相比，極大減少了孔道內(nèi)的空氣、氣泡，提高了孔道壓漿的飽滿度和密實(shí)度，減小了水灰比和水泥漿的收縮，保證了漿體的可施工性、充盈孔道的密實(shí)性和提高硬化漿體的強(qiáng)度，提高了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全度和耐久性。

    5.2真空壓漿法對于超長的預(yù)應(yīng)力管道壓漿特別適用，能夠較大的提高有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，保證了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。隨著施工技術(shù)的發(fā)展，真空壓漿法必將有更加廣闊的應(yīng)用空間。

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

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