超長預應力管道真空壓漿解決方案

林志勇

(中鐵二卜四局集團福建鐵路建設有限公司  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％。其上部結構為2聯(1聯為4孔20m)預應力混凝土等截面連續箱形彎梁，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。每聯梁C50混凝土圬工量為850m3。該橋采用雙向預應力體系結構，一聯縱向采用雙層共計8道預應力，每道9束，單束預應力鋼絞線采用鋼絞線(管道內孔徑75mm)；頂板梁內橫向采用76道預應力，每道3束，單束預應力鋼絞線為3Φ15．24鋼絞線(管道內孑L徑長60mm高19mm扁型)。

    在本橋梁工程中，預應力孔道最長77．3m，縱向預應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77余米的管道上，沒有預留任何排氣管或排漿管，成為本工程施工的重要難點。

2.壓漿工藝比較

    在后張法有粘接預應力混凝土結構中，預應力筋和?昆凝土之間的共同工作以及預應力筋的防腐蝕是通過在預埋孔道中灌滿水泥漿來實現的，為了防止預應力筋發生滑絲及長期放置發生預應力筋腐蝕，在一批預應力筋張拉完畢后，必須立即對孔道灌漿。在施工方案的選擇上，我們比較了傳統工藝和真空壓漿工藝。

傳統壓漿工藝：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的稀水泥漿壓入預應力孔道。其優點是施工工藝簡單，成本較低。可能存在的不利之處是：傳統壓力灌漿中，漿體本身和施工工藝帶有一定的局限性，主要表現有灌入的漿體中常會含有氣泡，當混合料硬化后，存集氣泡會變為孔隙，成為自由水的聚集地，由于這些自由水可能含有有害成分，易造成預應力筋及構件的腐蝕；在北方嚴寒的地區，由于溫度低，這些水會結成冰，可能會脹裂管道、形成裂縫，造成嚴重的后果；另外水泥漿容易離析，干硬后收縮，析水后會產生孔隙，致使漿體強度不夠，粘接不好，為工程留下了隱患。特別是在本工程中77m長的預應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應力孔道中的空氣，使孑L道內的真空度達到80％以上，使之產生-0.06MPa至0.1MPa的真空度，然后用灌漿泵將優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，真空壓漿工藝的優點是：由于孔道內只有援少的空氣，很難形成氣泡；同時，由于孔道與壓漿機之間的正負壓力差，大大提高了孔道壓漿的飽滿度和密實度。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、充盈孔道的密實性和提高硬化漿體的強度，能夠很好地提高后張預應力混凝土結構安全度和耐久性。

    其缺點是施工工藝較為復雜，施工成本較高。真空壓漿對工藝及設備有更高要求：在施工環境上，要求灌漿孔道應具有良好的密封性，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。作為一個單項系統工程，在工序安排上，要從預應力孔道布置開始實施配套，又要求操作人員工作流程清晰，技術全面，配合協調良好。

    通過以上方案的比選，采用真空壓漿方案在技術上有著傳統壓漿難以比擬的優越性。

3.預應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。為了達到更好的施工效果，工程施工中對橫、縱向預應力均采用真空壓漿工藝。施加預應力應在混凝土強度達到設計強度的85％以后進行，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天后張拉預應力鋼束。

    連續箱梁真空壓漿工作示意圖如下圖所示：

4.真空壓漿中的質量控制措施

    4.1為了確保壓漿的質量，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，用濕潤水泥團拌和玻璃膠封堵。為確保水泥團不掉落及養護期間不開裂，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，采用玻璃膠及密封生料帶進行密封，從而保證管道的密封。為確保封錨混凝土的強度，封錨應提前二天進行，并在壓漿之前進行檢查，對有漏氣的部位，再行用玻璃膠處理，以確保孔道密封。

    (2)真空泵端設在高端，壓漿端設在底端，有利于壓漿質量的保證。為進一步驗證孔道的密封和通暢情況，我們可以在抽取真空達到要求后，將進漿端球閥少許開啟，則可聽到氣流的尖銳嘯聲，同時真空表讀數下降。

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

    (4)漿體配合比確定

    漿體設計是壓漿工藝的關鍵之處，合適的水泥漿應是：l)和易性好(泌水性小、流動性好)；2)硬化后孔隙率低，滲透性小；3)具有一定的膨脹性，確保孔道填充密實；4)高的抗壓強度；5)有效的粘接強度；6)耐久性。為了防止水泥漿在灌注過程中產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達到以下各項指標：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<2％，泌水在拌和24h內應能被完全吸收；漿體稠度：l4～18S；初凝時間不小于3h，終凝時間應>17h并<24h；漿體體積變化率<5％；強度：7天齡期強度：>25MPa，28天齡期強度>50MPa；拌制及壓漿時的漿液溫度<35℃，否則漿體容易發生離析。

    由于本工程管道較長，不能實現灌漿接力的情況，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，使漿體流動度控制在22±25，其他指標滿足規范要求。為保證灌漿的連續性，根據已有儲備，每拌和好0．5m3后，才予以連續灌漿。

    4.2真空壓漿施工

    (1)檢查設備連接及電源、水管路、材料準備到位情況，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將孔內積水吹干。

    (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，關閉進漿管球閥，開啟真空泵。真空泵工作lmin后壓力穩定在-0．075 MPa至--0．08 MPa，繼續穩壓1min后，開啟進漿管球閥并同時壓漿。

    (4)壓漿時應灌漿至出漿口真空泵透明喉管冒漿，才能停止灌漿。

    (5)補壓及穩壓：利用水泥漿在高壓下易泌水的特點，通過排除多余水分，可降低孑L道內漿液的實際水灰比，從而進一步提高孔道內漿液的物理化學性質。具體作法是：真空泵、灌漿機停機，將抽真空連接管卸下，出漿端球閥關閉，用預先準備的4磅鐵錘將出漿端封錨水泥敲散，露出鋼絞線間隙。再用灌漿機進行正常補壓穩壓。此時，從鋼絞線縫隙中會被逼出水泥漿，再持續進行補壓穩壓，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定在0.8一1.0 MPa。補壓穩壓結束后，關閉球閥。球閥的拆除清洗應及時完成。

    (6)轉入下一孔道壓漿。

    4.3真空壓漿施工效果

    (1)通過現場試驗水泥凈漿各項指標及送檢水泥凈漿試塊，7天時間強度超過30MPa，28天時間強度超過50MPa，水泥凈漿符合要求。

    (2)補壓時，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。補壓結束以泌水基本排空為準。

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

5.結束語

    5.1真空壓漿法與傳統壓漿方法相比，極大減少了孔道內的空氣、氣泡，提高了孔道壓漿的飽滿度和密實度，減小了水灰比和水泥漿的收縮，保證了漿體的可施工性、充盈孔道的密實性和提高硬化漿體的強度，提高了預應力混凝土結構的安全度和耐久性。

    5.2真空壓漿法對于超長的預應力管道壓漿特別適用，能夠較大的提高有關技術指標，保證了預應力混凝土結構施工的質量。隨著施工技術的發展，真空壓漿法必將有更加廣闊的應用空間。

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