智能張拉及壓漿系統在連續梁施工中的應用*

王瑞斌

（中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

預應力混凝土連續梁橋中鋼束的預應力是橋梁施工關鍵環節，如果預應力施工不規范，預應力就不能在梁體內起到應有的作用，在運營荷載和混凝土徐變的共同作用下，梁體會發生嚴重的下撓。撓度超過一定程度則會使跨中主梁向下彎曲，使橋面的鋪裝層遭到破壞，縮短橋梁的使用壽命，降低行車舒適性，甚至對行車安全構成威脅。而預應力孔道壓漿不密實會造成鋼絞線銹蝕、應力損失，嚴重影響結構的耐久性，梁體可能出現突然坍塌。人工預應力張拉施工方法由于受到人為因素和測量方法的限制，其張拉力控制精度和同步性無法得到根本保證。張拉中升壓、降壓速率過快，持荷時間不足，使得預應力筋應力傳遞不及時。錨具壓縮變形、回縮量增大等原因會造成非常大的預應力損失，嚴重降低預應力體系在梁體受力中的作用。孔道壓漿配合比計量不準確，不能精準控制壓漿壓力使得管道壓漿不密實，不能有效完全包裹預應力筋導致銹蝕，進而使預應力失效。智能張拉及壓漿系統的應用可以全過程實時監測預應力張拉、壓漿，使整個過程自動完成。智能張拉及壓漿系統的應用也是解決因施工過程控制不當而造成梁體預應力病害問題的最直接、最有效的方法，具有重大的現實意義。

1 工程概況

新建張家界至吉首至懷化鐵路正線全長243.265km，設計速度為350km/h雙線高速鐵路，采用Ⅰ型雙塊式無砟軌道。管段內竹林坪大橋40m+56m+40m連續梁位于湖南省懷化市鶴城區涼亭坳鄉大竹林村，跨竹林坪溪水庫而設，采用懸灌法施工。梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，底板、腹板、頂板局部向內側加厚，均按直線線性變化。全聯在端支點、中支點處設橫隔板，橫隔板設有孔洞，供檢查人員通過。箱梁頂寬12.6m，底寬6.7m，中支點處截面中心線梁高4.335m，跨中10m直線段及邊跨17.75m直線段截面中心線處梁高為3.035m，梁底下緣按二次拋物線變化。邊支座中心線至梁端0.75m，梁縫分界線至梁端0.1m。邊支座橫橋向中心距5.3m，中支座橫橋向中心5.8m。中跨合龍段及邊跨合龍段長度均為2m，邊跨直線段長度為11.75m。

竹林坪大橋縱向預應力鋼絞線線束全部采用智能張拉及壓漿系統進行，智能張拉壓漿設備采用LZ-5903橋梁預應力智能張拉系統和LZJ02智能壓漿系統。提前將預應力施工數據錄入筆記本電腦中，通過無線網絡連接控制張拉儀器，將張拉數據自動記錄至電腦中。

2 智能張拉控制系統設備組成

智能張拉控制系統設備主要由2臺智能張拉儀、自帶網卡的筆記本電腦、4臺智能斤頂、高壓油管、位移傳感器等組成（見圖1）。智能張拉系統預先將張拉參數輸入計算機中，同時控制4臺千斤頂平衡對稱張拉。整個過程由電腦自動化控制，控制界面實時顯示張拉應力和伸長值的時間曲線，張拉結束后自動記錄存儲并通過無線傳輸和網絡傳輸實現信息化管理，可以有效避免由于人工操作不當、控制精度不足導致的施工問題。張拉過程智能控制，精確加載錨下預應力力值，自動、實時地測量預應力筋張拉伸長值；真正做到張拉同步、分級準確、加載速率均勻、持荷時間滿足規范要求，使預應力張拉施工質量得到有效保障；自動生成力—時間、位移—時間曲線，可直觀地判斷張拉過程中是否出現異常情況；張拉持荷結束后，根據系統預設的卸載速率均勻緩慢卸載，最大程度減小錨固節段預應力損失。

3 張拉工藝

3.1 錨具及千斤頂的安裝過程

將錨墊板內的混凝土清理干凈安裝工作錨板→在工作錨板每個錐孔內裝上工作夾片→在工作錨上套上一塊限制工作錨夾片在張拉過程中位移的限位板→安裝穿心千斤頂→裝上可重復使用的工具錨板→裝上工具夾片。

3.2 智能張拉過程

第一階段：千斤頂供油張拉至初應力（設計控制應力的20%）活塞帶動工具錨環鎖緊工具錨夾片，使鋼絞線被拉伸為繃緊狀態，消除測量伸長值時由于鋼束自然松弛引起的誤差，并使管道內的預應力筋受力均勻。達到預設的應力停頓點，系統通過位移傳感器自動記錄千斤頂油缸的伸長值。

圖1 智能張拉控制系統

第二階段：加載速度根據系統預設油泵繼續為千斤頂供油張拉到設計控制應力的40%，鋼絞線繼續被拉伸，在張拉過程中油泵供油速度會自動調節，達到預設的應力停頓點，系統通過位移傳感器自動記錄千斤頂油缸的伸長值。

第三階段：繼續加載至控制應力的設計值，鋼絞線繼續被拉伸，張拉力設計應力附近時，加載速度放緩，確保準確到達設計張拉應力。

持荷階段：張拉到設計應力時智能張拉儀會自動停止加載并持荷5min，使張拉力始終保持在設計應力范圍內，持荷完畢后，系統通過位移傳感器自動記錄千斤頂油缸的伸長值并形成表格。

錨固階段：持荷結束后，系統控制張拉儀卸載，鋼絞線隨即跟著彈性收縮，工作夾片緩慢錨固至工作錨內，完成張拉端錨固。

回頂階段：成張拉端錨固后，系統控制千斤頂自動退頂，卸除張拉段的千斤頂后，人工測量并記錄工作夾片的外露長度。24h后再次測量夾片外露長度，觀察是否有滑絲斷絲的情況出現。

張拉過程中密切注意筆記本電腦上壓力、位移曲線否正常，如有異常馬上單擊“暫停張拉”按鈕暫停張拉，檢查并排除故障后方可繼續張拉。張拉施工過程中不能退出張拉界面，更不能運行其他程序，操作人員必須實時關注張拉參數和相關數值，嚴禁離開控制臺。開始張拉后必須有專人盯控張拉兩端張拉儀和千斤頂的運行情況并注意孔道內是否有異響，注意安全，如有異常馬上單擊“暫停張拉”按鈕暫停張拉，檢查并排除故障后方可繼續張拉。

4 循環智能壓漿系統

循環智能壓漿系統由制漿-儲漿系統、壓漿泵、自動加水裝置、控制系統、監測系統、高壓膠管組成。漿液在由高速攪拌機、壓漿泵、進漿管、預應力管道、返漿管組成的回路內持續循環，通過調整泵排流量將孔道內空氣完全排出，并通過漿液循環帶出孔道內殘余雜質，從而保證預應力管道壓漿密實。

4.1 制漿控制

根據壓漿劑配合比預先在儀器界面輸入配合比參數，根據設定的一次制漿量系統自動加水，加水完成后加入壓漿劑，系統自動攪拌，依據設定攪拌時間自動完成制漿過程。計量由系統自動控制，避免人為因素造成水膠比過大或過小。水膠比測試儀實時監測漿液水膠比，以保證配合比符合要求。

4.2 壓漿施工

壓漿泵通過高壓管路將漿液壓入預應力管道，再通過高壓管回流至儲漿桶構成循環回路以排除管道內空氣。測控系統實時監測管道進、出口壓力損失值，并自動調整壓漿壓力，確保全循環回路壓漿壓力值滿足規范要求的最低壓力值。壓漿過程中操作人員要注意智能壓漿設備運行情況，如有異常情況發生立即暫停，檢查并排除故障后方可繼續壓漿。壓漿完成后，將進漿管與返漿管連接到一起，點擊“清洗系統”自動清洗管路，直至流出清水為止。

4.3 智能壓漿系統優勢

加水量由系統自動計量，避免人為原因造成施工配合比不準確。水膠比測試儀實時監測漿液的水膠比并反饋至系統界面，進一步保障漿液質量。壓漿過程一鍵控制自動完成，減輕工人勞動力并能避免人為操作不當造成的負面影響。壓漿完成后系統自動記錄漿液的水膠比、灌漿壓力、穩壓時間等數據，確保數據真實具有可追溯性。

5 結論

（1）預應力智能張拉系統全過程按規范要求可自動完成預應力張拉工藝，不受人為、環境因素影響。

（2）張拉分級、加壓、卸壓速度、持荷時間、錨固過程等完全符合橋梁設計和施工技術要求時，能夠精確控制施加的預應力力值，可以實現多頂同步張拉。

（3）預應力智能壓漿系統采用大循環回路壓漿，壓漿過程由智能系統控制，不受人為因素影響，可準確計量自動加水，實時監測水膠比、壓漿壓力、穩壓時間等指標并自動記錄。

（4）預應力智能張拉、壓漿系統的應用，可最大限度保證梁體預應力體系的精準性和耐久性，延長預應力結構有效使用年限，保證橋梁結構的安全和耐久性。