高速公路橋梁工程中智能壓漿的應(yīng)用

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摘要：國(guó)內(nèi)橋梁的預(yù)應(yīng)力灌漿施工受到場(chǎng)地條件和人為因素的嚴(yán)重干擾，隨機(jī)性和易變性高，施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性低，迫切需要智能化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化操作程序[1]。該文以濟(jì)東高速第三標(biāo)段工程實(shí)例，分析和研究了智能壓漿系統(tǒng)在橋梁后張法預(yù)應(yīng)力施工中的應(yīng)用，解決了孔道壓漿的質(zhì)量控制問題，保證了壓漿的飽滿密實(shí)，同時(shí)又能提高橋梁結(jié)構(gòu)受力和使用壽命，是工程壓漿的最優(yōu)選擇。在橋梁施工中積極開發(fā)和運(yùn)用現(xiàn)代過(guò)程測(cè)控方法，嚴(yán)格執(zhí)行過(guò)程指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，推廣橋梁預(yù)應(yīng)力智能灌漿技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)橋梁工程質(zhì)量“百年計(jì)劃”提供了有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：智能化；標(biāo)準(zhǔn)化；公路橋梁；操作程序；智能壓漿

引言

飛速發(fā)展的高速公路系統(tǒng)給我們的生活和工作提供了很大的便利，但是個(gè)別“短命”橋梁的出現(xiàn)，讓我們不免對(duì)橋梁的承載能力和使用壽命提出質(zhì)疑[1]。為了加強(qiáng)橋梁施工的過(guò)程控制，消除過(guò)程中存在的隱患，確保有效預(yù)應(yīng)力體系的建立，必須對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力孔道壓漿進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，這是保證橋梁達(dá)到設(shè)計(jì)要求、滿足使用耐久性的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。智能壓漿系統(tǒng)的出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)孔道壓漿（圖1）的質(zhì)量控制、密實(shí)度控制，提高了橋梁結(jié)構(gòu)受力和使用壽命[2]。本文結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證和研究。

1工程概況

濟(jì)東高速第三標(biāo)段起止樁號(hào)為K20+000～K30+980，其中包括8座中橋、2座分離立交橋、1座互通主線橋、1座匝道橋、10道通道橋、70道涵洞，路基、路面工程及安全環(huán)保等工程。該工程上部結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)為小箱梁以及現(xiàn)澆箱梁。而小箱梁和現(xiàn)澆箱梁在施工過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是預(yù)應(yīng)力施工（張拉、壓漿），而壓漿質(zhì)量的好壞直接影響到預(yù)應(yīng)力體系的安全性、耐久性[3]。

2智能壓漿施工技術(shù)特點(diǎn)

2.1發(fā)展現(xiàn)狀、適用范圍

傳統(tǒng)壓漿利用普通壓漿泵，將拌制好的壓漿料從壓漿孔壓入，當(dāng)漿液從出口端流出且稠度與壓漿端基本相同時(shí)，再經(jīng)過(guò)排氣和保壓的方法以保證管道內(nèi)漿液的密實(shí)度。全程人工控制壓漿質(zhì)量，機(jī)械化程度低，勞動(dòng)力花費(fèi)大。而智能壓漿通過(guò)控制水膠比精度、自動(dòng)控制壓力、自動(dòng)控制流量、自動(dòng)控制保壓時(shí)間、漿液持續(xù)循環(huán)后排盡空氣，整個(gè)過(guò)程都是通過(guò)電腦控制，避免了人工的隨意性，在降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、發(fā)揮機(jī)械設(shè)備效率等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，符合現(xiàn)代橋梁預(yù)應(yīng)力施工潮流，這是今后橋梁預(yù)應(yīng)力施工發(fā)展的必然趨勢(shì)[2]。

2.2施工特點(diǎn)

2.2.1壓漿原理

漿液滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，進(jìn)行智能壓漿。壓漿次序自下而上，通過(guò)設(shè)定壓力，推動(dòng)漿液在克服重力情況下向前推進(jìn)，使?jié){液充盈度滿足要求。壓漿過(guò)程中自動(dòng)控制流量、水膠比、壓力等參數(shù)，當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)超過(guò)一定參數(shù)值以后，系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警[2]。

2.2.2工藝流程材料檢測(cè)→設(shè)備標(biāo)定→切絲及封錨→管路安裝→檢查管路→輸入?yún)?shù)→加入灌漿料→攪拌→檢測(cè)流動(dòng)度、泌水率、水膠比、溫度→壓漿→整理壓漿記錄[2]。2.2.3壓漿前準(zhǔn)備工作（1）按照要求切除封端鋼絞線；（2）清理及清除孔道內(nèi)雜物；（3）檢查壓漿孔是否暢通；（4）壓漿工具是否完好、齊全；（5）檢查鋼鉸線錨固情況，觀察是否有不良現(xiàn)象，待不良現(xiàn)象處理完后方可壓漿；（6）連接壓漿嘴與膠管，保證循環(huán)系統(tǒng)正常連接。

2.2.4壓漿條件（圖2、圖3）鋼鉸線張拉完成后及時(shí)壓漿，間隔時(shí)間不超過(guò)24h[4]。壓漿后梁體應(yīng)采取養(yǎng)護(hù)措施，保證表面溫度不低于5℃（氣溫低于5℃時(shí)不宜進(jìn)行壓漿作業(yè)）[4]。出現(xiàn)特殊情況，必須在施工時(shí)按冬季施工狀況進(jìn)行處理。

2.2.5漿體配制的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)材料性能有差異，要經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)才能確定漿體的最佳配比及原材料選擇。智能灌漿料由水泥、水及外加劑組成，其混合體具體技術(shù)指標(biāo)如下：（1）泌水性：水泥在拌合3h后，小于初始體積的2%，且泌水在24h內(nèi)完全被漿體吸收[4]；（2）水膠比：0.28～0.35范圍內(nèi)，該項(xiàng)目控制在0.32；（3）稠度：漿液初始流動(dòng)值為10～17s，在45min內(nèi)，漿液稠度變化不大于2s；（4）凝結(jié)時(shí)間：初凝時(shí)間不小于4h，終凝時(shí)間應(yīng)大于12h；（5）膨脹率：小于5％；（6）漿體溫度：施工過(guò)程中漿體溫度保持在0°C～35°C之間；（7）抗壓強(qiáng)度：在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下，其7d強(qiáng)度不低于25MPa。

2.2.6漿液拌制水泥漿拌合：①設(shè)置參數(shù)；②高速制漿機(jī)加水；③加壓漿劑及水泥；④自動(dòng)拌合均勻，保證漿體流動(dòng)度與水膠比滿足要求；⑤漿體通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入低速攪拌儲(chǔ)漿桶[2]。

2.2.7壓漿（1）壓力控制：壓漿壓力宜為0.5～0.7MPa[4]；（2）壓漿：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定，漿液滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，進(jìn)行智能壓漿。壓漿次序自下而上，通過(guò)設(shè)定壓力，推動(dòng)漿液在克服重力情況下向前推進(jìn)，使?jié){液充盈度滿足要求；（3）穩(wěn)壓：當(dāng)排氣孔排出水泥漿與規(guī)定流動(dòng)度相同時(shí)，關(guān)閉出漿口后，在0.5MPa的壓力下穩(wěn)壓3～5min[4]；（4）試件制作：壓漿過(guò)程中，每片梁制作3組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件；試模尺寸40mm×40mm×160mm。

2.2.8工后清理工作（1）完成壓漿后立即拆卸外接管路、附件，清洗閥門；（2）完成壓漿后立即清洗設(shè)備；（3）完成壓漿后立即拆除及清洗球閥。

2.2.9注意事項(xiàng)（1）各道工序須銜接緊密，為避免孔道漏漿堵塞鄰近孔道，壓漿須連續(xù)進(jìn)行，一次壓完；（2）設(shè)備、閥門要勤檢查和保養(yǎng)，壓漿過(guò)程中經(jīng)常檢查壓漿管道是否堵塞和漏漿；（3）漿體攪拌必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)室的配合比進(jìn)行施工，攪拌前所有材料必須精確計(jì)量；（4）在注漿前，要對(duì)漿液進(jìn)行不間斷攪拌；（5）壓漿后立即采取養(yǎng)護(hù)措施，時(shí)間不少于72h。保證表面溫度不得低于5℃。在氣溫低于5℃時(shí)，按冬季施工進(jìn)行處理[4]；（6）避免水泥漿污染梁體，若污染了立即用清水沖洗干凈；（7）壓漿后的梁體起吊或移存必須滿足規(guī)范要求；（8）確認(rèn)水泥漿無(wú)返溢時(shí)才能拆卸壓漿連接管。

2.2.10質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）壓漿壓力宜為0.5～0.7MPa[1]；（2）根據(jù)試驗(yàn)配比要求，制備好的水泥漿，其流動(dòng)度10～17s，30min后流動(dòng)度10～20s，60min后流動(dòng)度10～25s；（3）精確控制水泥漿在儲(chǔ)漿桶的儲(chǔ)存時(shí)間，間隔控制在40min以內(nèi)[1]；（4）待出漿濃度與進(jìn)漿濃度一致時(shí)，方可封閉保壓，在0.5MPa的壓力下穩(wěn)壓3～5min[1]。

3效果分析

濟(jì)東高速第三標(biāo)段在使用智能壓漿進(jìn)行施工中，在各方人員的不懈努力下，效果良好。相比普通壓漿，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了作業(yè)環(huán)境，極大地加快了施工進(jìn)度[2]。通過(guò)檢查實(shí)施效果，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）勞動(dòng)強(qiáng)度低：每一片梁采用傳統(tǒng)壓漿需要4人4h，而智能張拉只需要2人2h；（2）成品合格率高：采用智能壓漿工藝進(jìn)行壓漿的梁體，對(duì)10個(gè)位置進(jìn)行切孔，密實(shí)度合格率為100%；（4）操作簡(jiǎn)便，能精確控制水膠比、自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力與流量、精確控制保壓時(shí)間。

4結(jié)語(yǔ)

智能壓漿系統(tǒng)在橋梁后張法預(yù)應(yīng)力施工中的應(yīng)用，既解決了孔道壓漿的質(zhì)量控制問題，保證了壓漿的飽滿密實(shí)，同時(shí)又能提高工效、減少內(nèi)業(yè)整理工作量，使橋梁結(jié)構(gòu)受力和使用壽命均得到了保障，是工程壓漿的最優(yōu)選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]甘軍，楊超，季文洪.橋梁預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工質(zhì)量控制技術(shù)及應(yīng)用[J].四川理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（6）：12-14.

[2]梁曉東，劉德坤，徐有為.大循環(huán)智能壓漿工藝在后張預(yù)應(yīng)力管道壓漿中的應(yīng)用研究[J].城市道橋與防洪，2012（6）：17+236-238.

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[4]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范：JTG/TF50—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

作者：葉業(yè) 張慶明 皮育暉 李慧英 皮映星 單位：重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司