淺析公路橋梁預應力加固及真空壓漿技術

黃運才

（廣東 河源 517000）

1 前言

隨著我國預應力橋梁的大量使用，預應力加固技術和后張預應力孔道灌漿中采用真空輔助灌漿法施工的工藝也越來越重要，這就要求我們更加重視這項技術。預應力加固技術在橋梁加固中的應用，具有更為特殊的意義。通過對大量具有20 a以上橋齡的混凝土橋梁的養護管理實踐，人們發現橋梁的混凝土開裂、剝落、衰變及鋼筋的銹蝕（管道灌漿不飽滿普遍存在）對橋梁的損害問題非常嚴重，需要大量的資金來維護或改建，現實使人們開始重視混凝土橋梁的耐久性。提高混凝土橋梁耐久性的技術途徑有：①采用高性能混凝土，以提高混凝土的抗滲性、勻質性、抗凍性，從而提高混凝土抵抗碳化和冷凍侵襲的能力；②提高既有橋梁耐久性的有效途徑，即對缺陷橋梁進行加固改造，延長其使用壽命。

2 路橋梁預應力加固及真空壓漿技術

2.1 高強復合纖維預應力加固體系

目前，工程上應用的高強復合纖維主要有芳綸纖維及碳纖維（FRP），由于碳纖維材料在橋梁加固中的應用廣泛，技術成熟，故本文主要介紹碳纖維預應力加固。

2.1.1 問題提出

工程上采用較多的是在結構受拉區或抗剪薄弱區域，直接粘貼纖維的加固方法。就實際工程中大量遇到的承載力加固而言，采用在受拉區直接粘貼碳纖維布的被動加固方法，后加補強材料是不能充分發揮作用的。按照分階段受力特點，直接粘貼的后加補強材料只承擔活載內力；與原梁鋼筋相比，其應變嚴重“滯后”。極限狀態下，其強度的發揮程度受原梁變形的限制，一般情況下達不到其抗拉強度設計值。

計算表明，對原梁高度較小、配筋率較大的情況，加固設計以混凝土壓應變達到極限值控制設計，在極限狀態下，后加補強材料的應力僅為700 MPa～800 MPa，此值只相當碳纖維抗拉強度標準值的21.2 %～24.2 %，對原梁高度較大、配筋率較小的情況，加固設計以原梁鋼筋應變達到極限值0.01控制設計，在極限狀態下，后加補強材料的應力也只有2 000 MPa左右，此值相當碳纖維抗拉強度標準值的 60 %。由于受原梁變形限制，在極限狀態下高強復合纖維的高抗拉性能根本無法充分發揮作用，造成一種極大的浪費。而且，不加分析的盲目增加后補強材料的用量，加固后構件可能發生超筋脆性破壞，設計是不安全的。

2.1.2 作用原理

為了提高碳纖維材料的利用效率及增強舊橋加固效果，對碳纖維材料施加預應力是一種有效的辦法。碳纖維預應力加固的作用原理為，利用錨固粘貼于被加固梁體上的碳纖維布條（或板條）對梁體施加預應力，改善加固梁的受力狀態，其關鍵技術是解決適應于橋梁現場施工的預應力纖維布（或板）的張拉、錨固問題。目前，這種加固體系尚處于試驗研究階段。

2.1.3 技術特點

（1）在加固修補混凝土結構中可以充分利用其高強度、高彈性模量的特點來提高混凝土結構構件的承載力和延性，改善其受力性能，達到高效加固修補的目的。

（2）線膨脹系數與混凝土接近，保證了溫度變化時，FRP與混凝土可以協同工作。

（3）施工便捷、工效高、沒有濕作業，不需大型施工機具，施工占地少，施工效率高。據有關資料統計，粘貼FRP是粘貼鋼板施工工效的4倍～8倍。FRP輕質柔軟，易貼附，與粘貼鋼板相比其施工質量更易保證。

（4）不增加構件的自重和體積。FRP質量輕且厚度很薄，經加固修補后的構件，基本上不增加原結構的自重和尺寸，也就不會減少建筑物的使用空間。

（5）具有很好的耐腐蝕性和耐久性能。試驗表明：碳纖維、玻璃纖維和芳綸纖維具有良好的耐腐蝕性和耐久性，可以抵抗建筑物中經常遇到的酸、堿、鹽等對結構的腐蝕。使用此材料加固后，不僅不需要對其進行定期維護，而且其本身更可以對內部混凝土結構起到保護作用。

（6）適用面廣?？蓮V泛用于各種結構類型（如建筑物、構筑物、橋梁隧道、涵洞、煙囪等）、各種結構形狀（如矩形、圓形、曲面結構等）、各種結構部位（如梁、板、節點、拱、殼、墩等）的加固修補，且不改變結構形狀及不影響結構外觀。

3 橋梁預應力真空壓漿施工技術

3.1 漿體的配合比設計

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：①和易性好（泌水性小、流動性好）；②硬化后孔隙率低，滲透性??；③具有一定的膨脹性，確?？椎捞畛涿軐?；④較高的抗壓強度；⑤有效的黏結強度；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，摻加少量的減水劑。為使水泥漿在凝固后密實，則摻入適量膨脹劑。

3.2 橋梁預應力真空壓漿施工工藝

為確保壓漿的安全及質量，采取以下措施：

（1）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。

（2）管道密封及封錨。封錨做法：張拉完畢，將多余鋼絞線切割，錨具端部留有3 cm左右長度，用濕潤水泥團封堵，為確保水泥團不掉落及養護期間不開裂，在水泥封錨后，再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膠帶進行密封，從而保證了管道的密封。封錨提前兩天進行，在壓漿之前進行檢查，對有漏氣的情況，再用玻璃膠處理，以確?？椎烂芊狻檫M一步驗證孔道的密封和通暢情況，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，應準備一個2 m3的水箱，與真空泵形成循環，從而節約了用水。

（4）施工時間?？紤]漿體的穩定及對壓漿的影響，應將壓漿時間安排在夜間進行。

（5）保證壓漿工作的連續性。

（6）工藝：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每壓漿二至三孔作為一組，每一組在灌漿之前先用水灰比0.45的稀漿壓入孔道少許潤滑孔道，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1 min后壓力穩定在－0.075 MPa～0.08 MPa，繼續穩壓1 min后，開啟進漿管球閥進行壓漿；④補壓及穩壓：真空泵、灌漿機停機，將抽真空連接管卸下，將出漿端球閥關閉，用鐵錘將出漿口端封錨水泥敲散，露出鋼絞線間隙。再用灌漿機正常補壓穩壓。此時，從鋼絞線縫隙中會被逼出水泥漿，再持續補壓穩壓過程中，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 MPa～1.0 MPa。補壓穩壓結束，關閉球閥；⑤轉入下一孔道壓漿。

4 結束語

總之，預應力加固技術是21世紀公路橋梁施工領域發展速度最快、用途最廣的一門科學技術。然而，預應力加固施工工藝相對較復雜，要求預應力結構施工的專業性強，在實際施工中存在諸多質量問題。所以要切實抓好每道工序、每個環節的質量控制，確保公路橋梁板的質量。

1 張建仁、王 磊.既有鋼筋混凝土橋梁構件承載力估算方法［J］.中國公路學報，2006（2）

2 王銀橋、陳亨錦.預應力混凝土連續箱梁加固設計［J］.橋梁建設，2007（3）

3 邱式中.橋梁施工控制技術［J］.預應力技術，2008（6）