王立雙

（邢臺市信都區(qū)地方道路管理站，河北邢臺 054001）

0 引言

在當前的建設工程行業(yè)中，橋梁的預應力張拉與壓漿施工大都仍基于傳統(tǒng)的方式，即按事先計算出來的初始張拉力與設計張拉力，根據(jù)油壓表的讀數(shù)與測量的鋼絞線伸長量進行過程控制。但實際中的壓力表讀數(shù)存在精度問題，且更多的是依靠操作人員的水平和責任心。橋梁的預應力張拉控制直接影響梁體的結(jié)構(gòu)安全性，控制不好將嚴重影響橋梁的有效使用壽命，導致后期提前加固甚至造成工程事故。為更準確地進行預應力張拉和壓漿施工，智能張拉與壓漿工藝應運而生。孫衍存[1]針對傳統(tǒng)張拉工藝的缺陷和不足，提出了預應力智能張拉和大循環(huán)壓漿技術(shù)，并介紹了對應的工藝。劉亞昌[2]闡述了橋梁智能張拉與智能壓漿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理及其具體應用等，指出了該智能技術(shù)的推廣與應用價值。

本文在既有文獻的基礎上，系統(tǒng)介紹智能張拉與壓漿工藝概念與應用優(yōu)勢，并以某大型橋梁工程實際為案例，結(jié)合具體工程數(shù)據(jù)，驗證該智能工藝的有效性，提出該工藝存在的不足，并對未來的研究重點進行展望。

1 智能預應力張拉及壓漿工藝介紹

1.1 智能預應力張拉

鋼絞線、錨墊板和波紋管完成安裝后，保證混凝土強度不小于設計的85%，且齡期不小于7d，通過雙拉雙控進行預應力智能張拉。工藝原理如圖1所示。

圖1 智能預應力張拉工藝原理

（1）預應力張拉前準備：核對夾片、錨具等的規(guī)格和型號，合格后方可投入使用；張拉前先壓混凝土試塊，檢查孔道內(nèi)是否存在異物；對選配錨夾具與鋼絞線進行校驗，計算鋼絞線張拉伸長量并報監(jiān)理工程師確認，張拉所用儀表、千斤頂?shù)葯z驗標定后方可使用。

（2）智能張拉：啟動張拉智能系統(tǒng)后，由操作人員啟動張拉程序；油泵供油至千斤頂張拉油缸，按10%、20%、100%三級加載過程依次上升油壓，控制千斤頂加載速度，確保持荷穩(wěn)定；張拉過程中自動校核張拉后的活塞伸長值，并比較與計算值的偏差，當偏差大于±5%時，系統(tǒng)停止張拉并將自動報警。

1.2 智能壓漿

完成智能預應力張拉后，孔道壓漿最遲不超過48h，壓漿前全面檢查排氣孔、掃水孔等，并檢測壓漿設備；采用活塞式壓漿泵，壓力0.5～0.7MPa。工藝流程如圖2所示。

圖2 智能壓漿工藝流程

（1）壓漿泵和真空泵分別連接至壓漿端閥門Ⅰ和非壓漿端閥門Ⅱ，水泥漿出口接密封閥門Ⅲ，壓漿前關閉排氣閥門Ⅰ和Ⅲ并啟動真空泵，使體系負壓達到0.1MPa。

（2）真空泵開啟狀態(tài)下打開壓漿端閥Ⅰ和密封閥門Ⅲ進行壓漿，當密封閥門Ⅲ排氣孔流出微沫漿且無氣泡時關閉真空泵。壓漿充盈度與規(guī)定流動度相同時關閉出漿口，0.5MPa下穩(wěn)壓3～5min后關閉壓漿端和壓漿機閥門。

2 智能預應力張拉及壓漿工藝應用優(yōu)勢

（1）測量精度高。測量伸長量用位移傳感器替換傳統(tǒng)鋼尺鋼束，可確保精準到0.01mm；位移傳感器能把產(chǎn)生的電流信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，防止人為干擾；高精度位移傳感器能直接反映鋼束伸長量，使精度得到極大提高。

（2）張拉精度高。通過壓力傳感器替換傳統(tǒng)壓力表，可確保精準到0.01MPa；高精度壓力傳感器放置在千斤頂內(nèi)部，能直接顯示張拉應力，提高對張拉力的控制；系統(tǒng)事先處理持荷荷載、持荷時間和加載速率等參數(shù)，防止出現(xiàn)超拉、欠拉。

（3）可實現(xiàn)同步張拉。借助現(xiàn)場配置的2臺相同功率大小的油泵控制千斤頂，能對多個千斤頂進行同步張拉；傳感器實測值如不符合相關要求，須解決后重新開始張拉；持荷階段系統(tǒng)可自動校核加載速率、持荷壓力和持荷時間等參數(shù)。

3 工程實例

某高速公路主線全長86.471km，其相應制梁場的總占地面積大約為145318.8m2，承擔特大橋合計597孔的箱梁預制施工任務，箱梁混凝土澆筑320方，總重量達900t。預應力施工包括高邊坡防護和預制箱梁的預應力施工，其中箱梁規(guī)格為20m小箱梁、25m小箱梁、30m小箱梁和40mT型梁。項目采用智能張拉與壓漿工藝，有效保證了工程質(zhì)量。

從實踐應用可以看出，傳統(tǒng)張拉設備需5個人同時操作，而采用智能張拉僅需一名工人操作電腦和一名輔助監(jiān)測人員，同時施工效率提升30%～40%，節(jié)約人工成本15萬元/年，智能預應力施工工藝一定程度減少了人為誤差因素，精確度和效率均較高，由此帶來的經(jīng)濟效益較顯著。

智能壓漿的壓漿劑價格相對便宜且利用率高，而傳統(tǒng)壓漿設備多采用高質(zhì)量、價格昂貴的壓漿劑，施工過程中極易發(fā)生漏漿，導致所需的漿體量較大。雖然智能壓漿系統(tǒng)價格相對較高，但施工質(zhì)量較好同時節(jié)約了人力和材料上的費用，可減少材料成本約25萬元。因此，智能預應力施工工藝在整體經(jīng)濟性上具有顯著優(yōu)勢，通過計算機對預應力張拉和壓漿進行控制便于現(xiàn)場管理，較好地保證了施工質(zhì)量。

4 智能預應力張拉及壓漿工藝的應用效果

目前，關于智能預應力張拉和壓漿技術(shù)研究較多[3-6]，如葉建波等[7]、徐海源[8]、劉大鵬等[9]等都在工程實際中進行過應用，但仍缺少大型工程項目實例，質(zhì)量控制和工藝技術(shù)也需進一步完善。為進一步驗證智能化工藝的效果，以本文所述工程的某段箱梁為例，列舉部分張拉數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 某箱梁鋼絞線張拉力及伸長量數(shù)據(jù)

由表1可知，實施智能張拉技術(shù)后，該段箱梁的鋼絞線理論與實際伸長量誤差較小，鋼絞線伸長量變化相對平穩(wěn)，最大偏差僅為1.41%，張拉力均達到設計要求，因此，在橋梁張拉工藝方面，采取智能手段可以保證施工質(zhì)量，實現(xiàn)質(zhì)量與安全的雙贏。

5 結(jié)語

為實現(xiàn)連續(xù)梁預應力張拉壓漿的精確控制，將智能預應力張拉和壓漿工藝應用于高速公路橋梁工程建設中，分析了公路橋梁智能預應力張拉和壓漿工藝的施工工藝流程。較傳統(tǒng)張拉和壓漿技術(shù)，智能預應力張拉和壓漿施工工藝能提升預應力構(gòu)件的使用壽命和牢固度，同時節(jié)約大量材料成本和人工成本，具有較好的應用前景。

目前智能預應力施工工藝仍存在些許不足，主要體現(xiàn)在其設備的傳感器的測量原理無法識別出鋼絞線的回縮值，因此相比傳統(tǒng)人工測量方法，精度提升有限；另外，智能張拉設備屬于精密設備，一旦受外界環(huán)境影響受到損壞，使前端控制器失靈，則維修需由專業(yè)人員進行，將對現(xiàn)場工程進度造成一定的影響。因此，開發(fā)更加高效、運行穩(wěn)定且有一定容錯性的智能張拉與壓漿設備，將成為今后的研究重點，使其更好地服務于工程項目。