預應力智能壓漿技術在現澆箱梁中的應用研究

湖南永州市交通勘察設計院 湖南永州 425000

摘要：預應力壓漿是保證預應力質量好壞的關鍵環節。基于傳統壓漿的缺陷，進行了預應力智能壓漿技術在現澆箱梁中的應用研究，對比考察了智能壓漿與傳統壓漿在壓漿壓力、壓漿材料水膠比控制、壓漿端口密實度等關鍵控制因素的效果，同時對現澆箱梁長孔道壓漿技術方案進行了探索，確定適合長孔道壓漿的技術方案。應用研究表明：智能壓漿壓漿較傳統壓漿能夠合理的控制壓漿壓力大小、壓漿材料的水灰比，而且壓漿飽滿密實。采用2臺智能壓漿設備進行2孔智能循環壓漿能夠解決長孔道壓漿壓力損失大、漿液流動度損失大的缺點。

關鍵詞：智能壓漿；傳統壓漿；壓漿壓力；水膠比；密實度

1.引言

后張預應力橋梁以其良好的受力性能和跨度能力大等特點被廣泛運用到實際工程當中[1]-[2]。然而預應力在張拉之后的壓漿工藝受到傳統壓漿工藝人為因素的影響，壓漿質量往往不能得到保證，直接降低了橋梁結構的耐久性能[3]。因橋梁結構壓漿不密實導致橋梁的事故屢見不鮮。國內外大量的研究者進行了壓漿工藝的研究，安徽省公開了一種后張法的壓漿工藝，該壓漿工藝是在管道的兩端安裝相應的壓力及流量監測儀器，進行半自動的壓漿指標捕捉，使得壓漿部分指標得到較好的監測。基于控壓漿工藝，中鐵十一局研究得到了一種真空壓漿密封罩，較好的解決了壓漿錨頭密封的問題。隨著壓漿技術的發展，智能壓漿技術應運而生并且得到了廣泛的運用和發展[4]-[5]，通過控制壓漿中的各項指標來使得壓漿密實度得到較好的控制。本文依托現澆箱梁預應力壓漿施工，進行了智能壓漿技術的應用研究，對比考察了傳統壓漿和智能壓漿的壓漿效果，同時基于現澆箱梁中的長孔道難以壓漿飽滿的問題進行了智能循環壓漿工藝的研究，旨在為智能壓漿技術在其他地區的應用提供較好的依據和工藝借鑒。

2.預應力智能壓漿技術

2.1智能壓漿技術工作原理

智能壓漿技術相對于傳統壓漿，最核心的特點是變人為控制指標為數控系統控制指標。能夠較好的實現壓漿水膠比、壓力大小、壓漿量、穩壓時間、壓漿質量的控制，并滿足規范要求。該技術是通過帶壓的漿液在預應力孔道內持續循環，來帶走孔道內的空氣，并能夠及時發現孔道堵塞等問題。其主要的構成系統有：系統控制主機、測控系統、循環壓漿系統。智能張拉系統結構圖如圖1所示。

圖1 預應力智能壓漿系統系統結構圖

2.2智能壓漿技術的壓漿工藝控制流程

智能壓漿技術的壓漿工藝控制流程如下圖所示：

圖2張拉控制系統結構圖

2.3智能壓漿質量控制要點

相對于傳統壓漿，智能壓漿技術的質量控制要點如下：

（1）水膠比準確控制

壓漿漿液的水膠比控制是保證壓漿漿液質量的關鍵點。系統按照輸入的水膠比自動控制加水量，保證漿液的水膠比滿足要求。

（2）壓力準確控制

在管道進出口安裝了壓漿測控儀，進行全過程的壓力測試，并利用三缸活塞泵加壓實現其穩壓的過程。

（3）循環排除空氣

采用帶壓循環的方式持續在管道內循環流動漿液，同時通過調整壓漿壓力和流量來排除管道內空隙和雜質。

（4）自動控制

系統集成了PLC控制系統，實現整個過程的自動化過程，同時壓漿數據能夠真實的保存。

（5）數據記錄真實可靠，壓漿過程可溯源回放

系統通過實時捕捉壓力、流量等隨時間變化的曲線，來真實記錄整個壓漿過程，并且這些曲線能夠溯源回放。

（6）實現遠程監控

通過無線電，能夠實現壓漿數據的遠程傳輸，更加利于項目各方的管理。

3.智能壓漿和傳統張拉在現澆箱梁中的技術對比

3.1試驗方法

某施工現場采用與4箱式現澆箱梁等比例的單箱式梁6孔預應力孔道進行智能壓漿和傳統壓漿的對比試驗研究。其中智能壓漿和傳統壓漿試驗分別為3孔，分別為關于箱式中軸對稱，預應力孔道長30m左右。

3.2 壓漿結果對比分析

（1）壓漿斷面飽滿度

待壓漿漿液達到一定強度后，采用破損的方法進行了梁體的切割試驗，查看不同斷面的壓漿效果。其結果見下表1所示。

表1 智能壓漿和傳統壓漿的壓漿斷面密實度統計

項目斷面總數空洞斷面數壓漿理論

體積（m3）灌漿體積

（m3）飽滿度

傳統壓漿760.540.3972.2%

智能壓漿700.540.54100%

從表1可知，智能壓漿飽滿度達到了100%，而傳統壓漿飽滿度僅為72.2%，壓漿效果較差。智能壓漿效果較傳統壓漿效果好。

（2）壓漿技術參數對比

表2 智能壓漿和傳統壓漿的壓漿技術參數對比

項目水膠比初始流動度進漿口壓力

大小（MPa）壓漿壓力差漿液自由泌

水率（3h）

傳統壓漿0.27（精度低）20s1.2（平均值）不能監測0%

智能壓漿0.2718s0.70.150%

從表2可知，傳統壓漿初始流動度較規范值10～17s較大，盡管控制了水膠比，但是精度低，進漿口壓漿壓力大但是不穩定，平均值超過了1MPa，較規范值大，容易造成壓爆管和梁。智能壓漿可以嚴格控制水膠比，從而保證了漿液的初始流動度滿足規范要求。而且壓漿過程中，能夠保證進漿口壓力在0.5～0.7MPa，自動穩壓，可監測壓力損失。

對比試驗表明，智能壓漿通過多系統回路監控，實現了壓漿過程中各項指標的精確控制，保證了壓漿質量，比傳統壓漿各項功能均優越。

4.智能壓漿在長孔道壓漿中的工藝運用

4.1長孔道壓漿技術難點

（1）壓漿壓力和漿液質量控制

長孔道管道收到管道摩擦和內壁粘性的影響，壓漿壓力損失大，漿液流動性減弱。因而影響壓漿質量。

（2）漿液的制備