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摘要：重點介紹了新型塑料波紋管的選用，預應力錨墊板的封堵，漿體的配制和拌合以及真空輔助灌漿工藝流程�？偨Y了真空輔助灌漿技術的核心和優點。...

“真空泵輔助灌漿技術"在房屋建筑施工中的應用

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”是后張預應力混凝土結構施工中的一項新技術，在橋梁建設中得到了廣泛的應用。但在房屋建筑施工中應用很少。我公司在交通銀行西安分行營業辦公大樓的預應力梁施工中，采用了“真空輔助灌漿技術”，為陜西省首例。結合交通銀行西安分行營業辦公大樓的實例，闡述后張法預應力真空輔助灌漿技術在房屋建筑施工中的應用。

1、工程概況

    交通銀行西安分行營業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構，地下二層，地上十四層。地面上二～十四層部分框架主梁、次梁采用有粘結預應力連續梁、后張法張拉，預應力孔道灌漿技術采用真空灌漿技術。預埋直徑為φ61和φ81SBG塑料波紋管，預應力鋼絞線最長41.8m，最多跨間為6跨。預應力管道的波峰和波底較多，管道內摩擦力較大，用一般普通壓力灌漿已無法保證工程質量要求，設計要求必須采用“真空泵輔助灌漿技術”施工。

    真空泵輔助灌漿技術在交通銀行西安分行營業辦公大樓后張預應力結構施工中得到了成功的應用，取得了較好的社會效益和經濟效益。該灌漿施工從2003年5月13日開始，2003年9月30日結束，施工工期140天，總計灌漿孔道358道，總長9475米。由于合理組織、科學管理，嚴格工程的過程控制，混凝土強度達到設計要求的標準，至今未發現任何裂縫和異常現象。

2、“真空泵輔助灌漿”的基本原理、技術要點

    2.1基本原理

    “真空泵輔助灌漿”是在普通壓力灌漿的基礎上，在孔道一端采用真空泵排除孔內空氣，使孔道內形成一0.1MPa的真空度，然后用灌漿泵將優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漿體加以0.7MPa的壓力1～2分鐘，以提高預應力孔道灌漿的飽滿度和密實度。

    2.2技術優點

    ①在真空狀態下，孔道內的空氣、水氣以及混在水泥漿中的氣泡被消除，減少漿體內孔隙的產生，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，經過保壓使漿體充滿整個孔道。

    ③漿體的優化，減少了泌水現象，使漿體的強度得到保證；消除了漿體裂縫的產生。

    ④真空泵灌漿的工藝過程是一個連續且迅速的過程，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于金屬，能有效地保護預應力筋不受腐蝕。遠遠優于金屬波紋管的屏障保護作用。保證后張預應力結構具有更好的耐久性。

    ②在同等條件下，SBG(B)塑料波紋管預應力孔道的摩擦系數明顯小于金屬波紋管預留孔道的摩擦系數。金屬波紋管摩擦系數為0.25，塑料波紋管摩擦系數取0.14，在張拉過程中減小了預應力的摩擦損失。

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

    ④SBG(B)塑料波紋管不導電，可以防止雜散電流腐蝕，而金屬是電的良導體，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，而鋼絞線鋪設后如果一經導電有可能產生電火花，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

    塑料波紋管的規格有外徑φ61～175七種，根據本工程設計要求，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，必須配套不同規格的連接頭。

4、預應力錨墊板的封堵

    預應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。

    預應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。優點是操作簡單，缺點是可靠性差。因經濟原因我們采用本辦法，實際施工中發現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，時間太長易出現裂縫。當試抽真空發現漏氣時，該處是首查之處，如發現漏氣可在砂漿上再覆一層即可堵住。

5、漿體的配制和拌合

    漿體經過改良后其密實度大有好轉，要保證漿體質量，關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廠家生產。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％，四次連續測試質量的平均值小于1％；

    ④初凝時間：6h；

    ⑤強度：按設計要求，一般應≥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，根據本工程情況，灌漿時，灌漿設備在樓內，無太陽直曬，四周因砼養護原因比較潮濕所以施工環境溫度不高，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，采用強制式攪拌，其軸伸入下層儲漿罐，在罐內也有二個葉片，隨攪拌機同時拌合，當上層水泥漿拌好后，通過一個裝有過濾器的出口流人下層，上層繼續拌合下一盤漿體時，儲漿罐內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的漿體總和應可以滿足一次管道的灌漿用量，以保證灌漿的連續性。

    漿體的調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主要設備布置

    設備的布置，應將設備設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，拌合機設在壓漿泵一端。(真空輔助灌漿主要設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、設備輔件的型號、規格、數量等是否符合要求；

    ③按設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，從梁內抽出的不僅是空氣，也有管道內的積水(一般是下雨或養護時滲入的水和清洗管道留下的水)，水會被吸入水泵內，在灌漿后期，漿體流人真空系統，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，最后要用清水沖洗，所以真空泵必須選用水循環式真空泵。

    水循環式真空泵是利用泵殼和葉輪不同心的安裝結構，在葉輪作旋轉時，構成與葉輪成偏心的水環。充滿在葉片間的水，隨著葉輪的旋轉，在葉片之間不斷地做周期性的往復運動，改變葉片中間的容積，在固定的吸氣口和排氣口的相應配合下，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型單機水循環真空泵，其技術性能如下：

    ⑤壓漿泵選用

    本工程采用UBL3螺桿式灌漿泵，螺桿式灌漿泵的優點在于出力穩定，流量和壓力的調節簡單方便，適用于預應力孔道灌漿。

    6.2.2施工工藝操作程序

    ①試抽真空：

    關閉閥門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，應能達到負壓力0.07~0.1MPa。當孔道內的真空度保持穩定時(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。如未能滿足此數據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：

    拌漿前先加水空轉數分鐘，使攪拌機內壁充分濕潤，將積水倒干凈，按規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。

    當漿體經過透明高壓管并即將到達閥門3時，打開閥門3并關閉閥門5，關閉真空泵；此時漿體通過閥門3流人廢漿桶。透明高壓管應超過l0米長以便控

制；

    觀察廢漿桶處的出漿情況，當出漿流暢穩定且稠度與盛漿桶漿體基本一樣時，關閉閥門2。

    繼續開動灌漿泵使壓力維持在O.7MPa持續一定時間(1~2min)關閉閥門l，關閉灌漿泵。

    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，關閉閥門3清洗透明高壓管。

    6.2.3拆除

    拆除連接預應力梁的高壓管。閥門1、閥門2要待漿體終凝后拆除，過早拆除會造成預應力孔道內漿體流出，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，漿體靜止在管道內可能出現假凝，再啟動時恢復灌漿比較困難，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、不出現問題是灌漿的關鍵。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在真空灌漿前如發現管道內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，設專人負責。使用過的閥門和接頭，應在灌漿后1小時內進行拆除，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措施和文明施工

    施工前必須要對所有作業人員進行安全技術交底，做到職責明確、責任落實。對機具設備、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，應先卸壓，再拆卸各閥門。機具設備在搬運時，應先拆除電源，不得帶電搬運。

    施工完成后，應對施工現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，收工后再清除出現場。

    施工用完的機具設備應認真清洗，并進行維護保養，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、活動內容和方法。通過PDGA循環，成功地克服了施工中的難關，有效地解決了預應力真空輔助灌漿技術的難點、確保灌漿過程無阻礙，一次灌漿成功率達到100％，施工工程質量完全滿足設計要求，同時在施工中減少了風險，加快了速度，減少廢漿，節約了成本。在經過總結后將形成該項技術的企業標準和工藝方法。

11、結論

    11.1真空輔助灌漿中的關鍵過程及其作用有三點。

    抽真空：主要實現了在真空中灌漿，消除了漿體中的氣泡，使漿體內部飽滿，表面密實。

    漿體優化：通過漿體配合比的優化，改善了漿體的流動度，有利于灌漿，減少了泌水現象，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。

    最終灌漿后的質量就遠遠優于普通的灌漿質量。

    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，各操作人員應定崗定員，明確各自職責，熟悉何時操作何種閥門，開泵關泵時間，壓力表的控制讀數。設置統一指揮人員，在整個灌漿過程中進行協調和指揮。正確的指揮加上操作人員的技術熟練水平是灌漿全過程順利進行的保證。

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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