牛光耀 李凌

1. 西安曲江新區(qū)管理委員會(huì) 陜西 西安 710000；2. 西安航天城市政公用發(fā)展有限公司 陜西 西安 710000

引言

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件向著長(zhǎng)大化方向發(fā)展，預(yù)應(yīng)力橋梁發(fā)生坍塌、未達(dá)到使用年限被迫拆除等質(zhì)量問題中重要的因素之一，就是預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實(shí)，造成預(yù)應(yīng)力筋銹蝕。而傳統(tǒng)壓漿工藝中就存在一定缺陷，如：漿液的水膠比不可控、難以判斷漿液是否充盈和密實(shí)、人為操作造成施工質(zhì)量低下的因素大。在公路橋梁施工中，真空輔助壓漿技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，通過此項(xiàng)技術(shù)大大提高了壓漿孔道的充盈與密實(shí)，城市橋梁的建設(shè)更應(yīng)該跟上步伐，為創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的市政基礎(chǔ)設(shè)施提供保障。

1 真空輔助壓漿基本原理

在傳統(tǒng)壓漿工藝的基礎(chǔ)之上，以塑料材質(zhì)的波紋管代替金屬材質(zhì)的波紋管對(duì)孔道系統(tǒng)進(jìn)行密封，并在一端利用抽真空設(shè)備將孔道當(dāng)中80%左右的空氣抽出。為了能抽吸干凈孔道內(nèi)的空氣，通過采用真空泵從預(yù)應(yīng)力孔道一端實(shí)施抽吸，直至真空度達(dá)到-0.1MPa[1]。隨后從壓漿端向孔道內(nèi)壓入水泥漿，當(dāng)被壓入孔道內(nèi)部的水泥漿液由抽真空端流出且稠度與壓漿端大致相同時(shí)，再通過特定位置的排漿和穩(wěn)壓來確?？椎纼?nèi)水泥漿液飽滿。

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-0.1MPa左右，進(jìn)漿口以0.7MPa壓入，保證漿體不會(huì)形成氣泡。此外，水灰比是影響灌漿質(zhì)量的主要因素，新工藝整個(gè)過程通過自動(dòng)制漿機(jī)控制平臺(tái)輸入制漿壓漿參數(shù)，自動(dòng)精確計(jì)量壓漿料、水，控制攪拌時(shí)間，配合新型壓漿料，采用真空加壓灌入，用水量的降低會(huì)減少氯離子存在的可能，從而有效提高了壓降質(zhì)量。因此，真空輔助壓漿是提高后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全度和耐久性的有效措施。

2 真空輔助壓漿應(yīng)用

本次將真空輔助壓漿技術(shù)應(yīng)用在西安市某城市立交橋梁工程，項(xiàng)目包括2條主線橋、3條匝道橋，8條輔道及相應(yīng)的排水管道。橋梁上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，最長(zhǎng)聯(lián)為162m，預(yù)應(yīng)力70束。施工過程中使用真空輔助壓漿技術(shù)，嚴(yán)格控制各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，并重點(diǎn)監(jiān)控其壓漿質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿完成后進(jìn)行無損檢測(cè)，評(píng)價(jià)新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。

2.1 設(shè)備及原材料

壓漿設(shè)備采用JS-300型高速攪拌壓漿臺(tái)車。主要包括自動(dòng)壓漿機(jī)（自帶控制平臺(tái)）、真空泵、壓漿泵、壓漿管。自動(dòng)壓漿機(jī)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(tái)車中的高速攪拌部分，攪拌轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到1000r/min，計(jì)量精度優(yōu)于1%，進(jìn)料容量2×0.4m3，單次攪拌量150～300kg；低速攪拌部分?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速能達(dá)到70r/min，儲(chǔ)料桶容量0.5m3。壓漿材料采用成品預(yù)應(yīng)力孔道壓漿料。壓漿料∶水=100∶26（質(zhì)量比），攪拌轉(zhuǎn)速不低于1000r/min。

2.2 主要步驟

2.2.1 準(zhǔn)備工作。張拉施工完成后，要切除多余鋼絞線，外露長(zhǎng)度不小于30mm，上好壓漿管，進(jìn)行封錨，待封錨混凝土達(dá)到強(qiáng)度再進(jìn)行壓漿。壓漿施工前將保護(hù)罩地面與橡膠密封圈安裝在錨墊板處，用螺栓固定。檢查孔道是否有殘留水分或雜物，機(jī)具是否齊備、完好。

2.2.2 試抽真空。管路連接完成后，排氣閥全部關(guān)閉，開啟真空泵抽真空，待真空度達(dá)到-0.1MPa以上時(shí)，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(dá)到-0.1MPa以上，若迅速回落，則需要檢查管道或者預(yù)應(yīng)力孔道是否密封。

2.2.3 制漿。根據(jù)配合比在控制平臺(tái)上輸入水與壓漿料的配比參數(shù)，啟動(dòng)壓漿臺(tái)車進(jìn)行制漿。高速攪拌桶內(nèi)注水，隨后送入壓漿料，經(jīng)過3～5min充分?jǐn)嚢韬螅蜷_高速攪拌桶的出料閥，攪拌好的水泥漿流入低速攪拌桶內(nèi)，即完成一次攪拌過程，制漿完成。低速攪拌桶內(nèi)漿體若不能馬上泵送，需要不停攪拌，避免漿液凝固。

2.2.4 壓漿。再次啟動(dòng)真空泵，知道真空度達(dá)到并維持在-0.1MPa時(shí)，啟動(dòng)壓漿泵開關(guān)，控制器將顯示穩(wěn)壓時(shí)間設(shè)置為3min，壓漿泵開始工作，將低速攪拌桶內(nèi)的漿料抽出。當(dāng)灌漿壓力達(dá)到設(shè)定的上限值（由壓力表紅針設(shè)定，設(shè)置為0.6MPa）時(shí)，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(lán)針設(shè)定，設(shè)置為0.5MPa）時(shí)，控制器將再次啟動(dòng)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(shí)間達(dá)到規(guī)定的時(shí)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。過程中應(yīng)觀察排氣管漿液流出情況，當(dāng)漿液稠度與灌入前一樣時(shí)，關(guān)掉排漿閥持續(xù)壓漿2～3min，使管道內(nèi)持壓。漿液加壓過程可以通過泌水孔觀察壓漿情況，雙閥三通接頭應(yīng)在漿液無流動(dòng)性的情況下才可取下。

2.2.5 清理拆卸。關(guān)閉壓漿泵及壓漿端閥門，完成壓漿。拆卸外接管路、附件。完成當(dāng)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(shí)內(nèi)拆除并進(jìn)行清理。

3 壓漿效果檢測(cè)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

通過多個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行觀察，通過該技術(shù)施工的預(yù)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(duì)“壓力、流量、水膠比”三參數(shù)監(jiān)測(cè)，控制壓力以保證灌漿的密實(shí)度，測(cè)量流量以校核排氣效果和計(jì)算充盈程度，監(jiān)測(cè)水膠比以保證漿液性能符合要求。

3.2 試件制作

通過出漿口漿液制作試件，每班組制作3組7.07cm×7.07cm×7.07cm的立方體試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均符合要求。

3.3 無損檢測(cè)

為了準(zhǔn)確測(cè)試縱向預(yù)應(yīng)力孔道（雙端錨頭露出）的壓漿缺陷，同時(shí)兼顧測(cè)試效率，采用基于沖擊彈性波的多種方法進(jìn)行測(cè)試。為了定性測(cè)試的結(jié)果定量化，引入了灌漿指數(shù)If。當(dāng)灌漿飽滿時(shí)，If=1，而完全未灌時(shí)，If=0。因此，可得到相應(yīng)的灌漿指數(shù)IEA（全長(zhǎng)衰減法），IPV（全長(zhǎng)波速法）和ITF（傳遞函數(shù)法）。同時(shí)，綜合灌漿指數(shù)可以定義為：

只要某一項(xiàng)的灌漿指數(shù)較低，綜合灌漿指數(shù)就會(huì)有較明顯的反應(yīng)。通常，灌漿指數(shù)大于0.95一般意味著灌漿質(zhì)量較好，而灌漿指數(shù)低于0.85則表明灌漿質(zhì)量較差。

對(duì)孔道的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理，分別給出各孔道按照全長(zhǎng)波速法、全長(zhǎng)衰減法、傳遞函數(shù)法的測(cè)試結(jié)果：

表1 主線橋第五聯(lián)箱梁測(cè)試結(jié)果一覽表

由檢測(cè)結(jié)果可知，預(yù)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(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量良好。

4 技術(shù)總結(jié)

通過本次真空輔助壓漿技術(shù)的應(yīng)用與研究，其質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素主要包括：

4.1 壓漿設(shè)備要求

攪拌設(shè)備采用轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/min以上的高速循環(huán)攪拌機(jī)[2]，以保證新型壓漿料與水充分?jǐn)嚢?。壓漿臺(tái)車采用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制，滿足計(jì)量的精確度。

4.2 壓漿料性能要求如表2[3]

表2 壓漿料參數(shù)表

4.3 補(bǔ)壓及穩(wěn)壓

真空泵、壓漿泵關(guān)閉，將抽真空連接管拆卸，出漿端關(guān)閉，用鐵錘將出漿端封錨水泥敲碎，露出鋼絞線間隙。隨后用壓漿泵正常補(bǔ)壓穩(wěn)壓。此時(shí)剛艱險(xiǎn)縫隙中會(huì)逼出漿液，在持續(xù)補(bǔ)壓穩(wěn)壓過程中，漿液由稠變稀。由稀變清，逐漸滴出清水，此時(shí)壓漿壓力表穩(wěn)定在1.0MPa，則補(bǔ)壓穩(wěn)壓結(jié)束。

4.4 其他控制要點(diǎn)

施工前，制漿機(jī)和壓漿泵必須試運(yùn)行；連通管路氣密性必須認(rèn)真檢查，在真空輔助壓漿過程中，錨頭封裹起到至關(guān)重要的作用，若封錨不夠密實(shí)，則容易導(dǎo)致孔道內(nèi)的真空度不足，從而無法順利完成壓漿作業(yè)[4]；制漿前確認(rèn)施工配合比；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；持壓時(shí)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員必須檢查底板、腹板有無漏漿。

隨著西安城市交通事業(yè)的發(fā)展，大型立交橋梁的建設(shè)速度會(huì)進(jìn)一步加快，采用這種施工技術(shù)能為市政建設(shè)減少不必要的浪費(fèi)，縮短工期，提高橋梁壽命。將會(huì)推動(dòng)西安市政工程建設(shè)朝著更專業(yè)化、技術(shù)化、更具創(chuàng)新性的層次發(fā)展。