真空輔助壓漿技術在鐵路剛構連續組合梁橋中的應用

[摘要]本文重點介紹真空輔助壓漿技術在新建鐵路重慶至利川線土建工程第Ⅲ標段蔡家溝雙線特大橋（80+3×144+80）m雙線剛構連續組合梁中的運用。

[關鍵詞]預應力；真空輔助壓漿

1、工程概況

由中鐵大橋局集團承建的新建鐵路重慶至利川線土建工程第Ⅲ標段蔡家溝雙線特大橋，其主橋上部結構采用（80+3×144+80）m雙線剛構連續組合梁，主墩采用“啞鈴型”承臺、“A型”墩身，23#主墩墩高達139m，為時速200公里以上客貨共線世界最高雙線鐵路墩。剛構連續組合梁截面形式為單箱單室變截面變高度箱梁，箱梁頂板寬10.96m，底板寬7.2m，梁高在11m～6m間變化；縱向預應力采用17-15.2mm鋼絞線，內徑90mm、外徑104mm塑料波紋管成孔；管道采用真空輔助壓漿技術施工。

2、真空壓漿的必要性

后張預應力混凝土箱梁壓漿的目的，一是防止預應力束被銹蝕，增強預應力構件的耐久性；二是填充預應力束的孔道，將構件形成整體，傳遞預應力并防止應力筋松弛。因此要求孔道壓漿一定要飽滿，凝固后的水泥漿致密、收縮少（甚至不收縮），并具有較高的強度。

實踐證明，采用普通壓力壓漿工藝的壓漿質量往往不盡人意，存在漿體收縮大、管道不飽滿等，主要是由于水泥漿質量不穩定、封錨不密實而導致漏漿等原因造成的。要保證或提高普通壓力壓漿的質量，從技術措施上必須改善水泥漿的性能，如減少水灰比、添加外加劑等；從技術措施上盡量作好管道的密封工作，排除漿體內混雜的空氣，增加漿體密實度。

真空壓漿正是針對解決上述問題應用而生的。真空壓漿在壓漿前先用真空泵抽出孔道內的空氣，使孔道內形成約0.06～0.08MPa的負壓，這要求孔道及封錨必須嚴密。真空壓漿時邊抽真空邊壓漿，孔道內始終保持約0.08MPa的負壓，即利于排出漿體內混合的空氣，使漿體很難形成氣泡，利于漿體致密，同時又相當于給漿體施工增加了一個吸的功能，這樣可以達到降低壓漿機的負荷，減小壓漿難度。從另一個角度說，可以降低水泥漿的水灰比，提高漿體的密實性和強度，減少漿體的收縮。

3、真空輔助壓漿施工方法

3.1真空輔助壓漿原理

壓漿前，先用真空泵抽吸預應力孔道中的空氣，使孔道中的真空度達到負壓0.08MPa左右，然后在孔道另一端用壓漿泵以一定的壓力將攪拌好的水泥漿體壓入預應力孔道。真空輔助壓漿的關鍵是要保證管道及錨固體系的密封性，能保證管道內形成一定壓力的負壓。其工作原理見下圖。

3.2真空輔助壓漿的設備

真空輔助壓漿所需機具設備包括：灰漿攪拌機、真空泵、真空表及連接閥門；壓漿泵及壓力表；壓漿管、球閥、濾網、水管、空氣濾清器、高強膠管及儲漿罐等設備。

（1）采用攪拌速度大于1000r/min的高速攪拌設備，漿葉最高線速度限制在15s以內。漿葉的形狀與轉速相匹配，并能滿足在規定的時間內攪拌均勻的要求。

（2）壓漿機采用連續壓漿泵。其壓力表最小分度值不應大于0.1MPa，最大量程應使實際工作壓力在其25%～75%的量程范圍內。

（3）儲料罐帶有攪拌功能。

（4）真空泵須能達到0.092 MPa的負壓力。

（5）稱量精度：在配制漿體拌和物時，水泥、壓漿劑、水的稱量須準確到±1%（均以質量計）。計量器具均須經法定計量檢定合格，且在有效期內使用。

3.3真空輔助壓漿對漿體的要求

管道壓漿前，事先對采用的壓漿料進行試配。各種材料的稱量須準確到±1%（均以質量計）。水膠比不得超過0.33；漿體7d抗壓強度不小于35MPa，抗折強度不小于6.5MPa；28d抗壓強度不得小于50MPa，抗折強度不小于10MPa。經試驗室驗證試驗，漿體性能各項質量指標均滿足《鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》（TB/T3192-2008）要求后方可使用。

3.4真空輔助壓漿施工步驟

3.4.1壓漿前準備工作

（1）在施工前，確認漿體配合比。

（2）檢查材料、設備、輔件的型號或規格、數量等是否符合要求。

（3）切割鋼絞線，安裝錨墊板蓋帽，按設備布置示意圖進行各單元體的密封連接。

3.4.2試抽真空

將機具按圖1所示連接好（進漿閥之前的可暫時不連接），關閉進漿閥、排漿閥、打開排氣閥、抽真空閥，擰開進循環水口、開動抽真空泵，觀察壓力表的讀數，當壓力表穩定達到-0.06～-0.08MPa讀數時，可以進行壓漿；否則應重新檢查各處封口，再進行抽真空。

3.4.3漿體攪拌

采用常規壓力灌漿工藝的雙層灌漿攪拌機，上層、下層同時攪拌，上層用于將拌合水和高性能灌漿劑及水泥分散攪拌均勻，攪拌時間一般為3～5分鐘。攪拌均勻后，測試上層攪拌罐內漿體流動度，其流動度在14～18s范圍內即可通過過濾網進入下層攪拌罐。下層攪拌罐繼續攪拌，以保證漿體的流動性。使漿體在壓漿前一直處于攪拌中。

3.4.4壓漿

（1）開啟壓漿機前，將壓漿膠管里的水排掉等待正式壓漿。

（2）開啟真空泵一直抽到孔道內真空度達到并維持-0.06～0.08Mpa。

（3）啟動壓漿泵，開始壓漿。

（4）當水泥漿從抽真空端的真空管流出時，應關閉通向該真空機的閥門，關閉真空機。同時打開排廢管的閥門，讓水泥漿從排廢管流出，當流出的漿稠度合適時，關閉抽真空端的閥門。

（5）當壓漿的壓力逐漸上升到0.5Mpa時，開始保壓，保壓時間為3 min，保壓結束后點動壓漿泵，以便壓力維持在0.5Mpa～0.6Mpa。即可關閉壓漿端的閥門，并打開安全閥卸壓。

（6）關掉壓漿泵，關閉壓漿口鐵管閥門。

（7）將真空泵和壓漿泵的連接器連接到另一條孔道上，重復程序直至壓漿結束。

（8）壓漿完畢，清洗攪拌機、壓漿劑、真空泵及所有連接管道、連接器。關閉電源。將未用完的材料運回倉庫。

3.5真空輔助壓漿注意事項

（1）整個連接管路如果不能承受1MPa的正壓力和0.1MPa的負壓力，說明管路氣密性不好，必須及時檢查更正，合格后方能進入下一道工序。

（2）漿體攪拌時，水、水泥和外加劑的用量必須按配合比嚴格控制。

（3）灌漿劑自拌制至壓入孔道的延續時間，視氣溫情況而定，一般不超過60～90分鐘內（漿體流動度不大于30秒）。漿體在使用前和壓注過程中應連續攪拌。對于因延遲使用所致的流動度降低的漿體，不得通過加水來增加其流動度，應予以廢棄。

（4）壓漿過程中及壓漿后48h內，結構混凝土地溫度不得低于5℃，否則應采取保溫措施。當氣溫高于35℃，壓漿宜在夜間進行。

（5）壓漿完畢，應用自來水將攪拌機、壓漿泵以及壓漿管道清洗干凈，以防止漿體硬化堵塞壓漿管或壓漿孔。

4、結語

本工程通過對真空輔助壓漿技術的應用，極大地保證了預應力施工的質量，降低了勞動強度，提高了工作效率，加快了施工進度，節約了施工成本，與傳統的壓漿技術相比，它提高了預應力孔道灌漿的飽滿度與密實度，大大提高了結構的耐久性和安全性。

參考文獻

[1]耿東方.真空輔助壓漿在工程施工中的應用[J].交通世界（建養.機械），2007（06）

[2]魏道華，張濤.真空輔助壓漿技術在橋梁施工中的應用[J].山東交通科技，2007（02）