橋梁施工中真空灌漿技術分析

肖隆妍

（贛州市綜合交通運行指揮中心，江西 贛州341000）

0 引言

軟弱土層是目前公路橋梁項目施工中比較常見的不良地質條件，其壓縮量較大，強度性能較差，承載性能與穩定性也比較差，所以必須選擇合理的處理措施才能滿足道路交通要求。真空灌漿技術是目前常見的處理技術，壓漿施工性能優越，可以提高地基加固質量水平。在實踐中，加強真空灌漿施工技術的控制，提高施工規范化與標準化，遵循施工工藝流程，提高路基結構性能和質量水平，對保障橋梁的正常通行有著重要意義。

1 真空灌漿技術概況

真空灌漿技術施工的原理是通過真空泵從一側將內部空氣抽凈，使內部空間達到真空狀態，一般會接近于-0.1MPa。達到規定的真空度后，從另外一側開始灌注漿液施工，這時應施加必要的壓力，通常為0.7MPa 以內，消除內部氣泡、孔隙等問題。因為現場施工有明顯的壓力存在，灌漿后可以達到嚴密性標準，所以結構性能和質量合格。與以往壓漿技術對比，真空灌漿技術有下述優勢：第一，孔道內部空氣全部抽出，所以在灌漿后不會發生氣泡等問題，且負壓施工環境中，水泥漿液也不會有氣泡存在，結構密實度可以得到提升，避免發生泌水的問題，提高加固的性能。第二，真空負壓的施工環境，漿體內的稀漿會經過負壓容器流出，漿液黏稠度符合要求，從而提升結構強度與穩定性。第三，灌注漿液施工中，沒有內部空氣阻力的影響，加快施工進度，效率得到提升。同時，該方法的應用可以提升經濟效益，現場作業也會更加簡單，一般成本降低在13%左右。

2 工程概況

某橋梁項目的長度為850m，為兩條道路的交叉口部位。經過現場勘察分析發現，該橋梁項目所處的地質條件為第四紀沉積層，烈度為7 度，施工現場從地表以下20m 的范圍內都是均勻黏性土，且有部分壓砂土透鏡體存在。分析勘察報告，經過檢查確定不液化土層是地表至20m 深度以下的巖石結構，屬于非液化的形式。分析設計方案可以了解到，該橋梁項目總計有14 聯結構組成，橋梁設計為四類尺寸單箱雙室截面預應力連續梁，其中高度為1.7m 的分別為4×30m、3×30m、5×30m；高度為2.2m 的為30+48+35m。設計方案中應用C50 預應力混凝土連續箱梁，應用真空灌漿方式輔助施工。預應力管道施工中，金屬波紋管是主要的施工材料，使用真空灌漿合理的壓漿施工，組合形成嚴密性較高的保護層，消除孔隙的問題，從而可以提高耐久性、安全性以及耐腐蝕性，達到橋梁通行標準。

3 預應力孔道真空壓漿技術硬件要求

3.1 水泥漿質量要求

灌漿施工中，結構強度應達到規范和標準要求，7天強度在30MPa 以上，28 天強度應超過40MPa。水泥漿的水灰比應限定為0.30～0.35，通常不超過0.33 為宜。漿體材料的泌水率應控制在3%以內，經過3h 的攪拌處理。泌水率在2%以內，且在24h 內充分吸收漿液材料。漿體流動速度應控制在14～15s，攪拌30min應控制在50s 以內。初凝時間通常不超過3h，漿液攪拌時的溫度在35C 以上。

3.2 設備要求

水泥拌和機是主要的施工設備，其攪拌后效果合格，轉速在1400r/min 以上。攪拌機的容量滿足要求，應至少滿足一束孔道灌漿施工的要求，避免在施工中途添加材料而造成結構性能不合格。如果容量無法達到要求，現場需要設置儲存桶，且要布置攪拌設備，在攪拌的同時還要壓漿施工。

壓漿泵保持連續性施工，縱向預應力管道應按照0.7MPa 的恒壓開展灌注施工；豎向預應力鋼材管道壓漿最大壓力嚴格控制，按照0.4MPa 的壓力開始灌注施工。壓漿泵通過活塞或者排液方式進行控制，加強密封性管理，防止氣泡進入水泥漿液內部。壓漿施工中，管道內部壓力達到恒定的要求，且安裝有噴嘴結構，在噴嘴關閉時，管道內部壓力不會出現損傷。壓力表是重要的計量儀表工具，應加強校準管理，不會出現數據偏差嚴重的情況。

真空泵的性能尤為重要，必須提供真空度90%以上的真空能力。真空泵之前，應安裝空氣濾清器，避免抽出的漿液直接進入泵體而導致其損壞。各項設備在正式投入使用前，間隔3h 進行一次全面的清洗處理，在每次施工完畢后也必須進行清洗處理。一般來說，應用中性洗滌劑、皂液或者清水進行管道清洗，管道內部不能有任何有害物質，且應用不含油的壓縮空氣將內部殘留水分排出。

3.3 管道要求

預應力管道材料嚴格控制，應達到真空壓漿施工的要求。塑料波紋管在投入使用前，進行尺寸和性能的檢測，產品質量合格。對于連接來說，以熱熔焊的方式為主，如果選擇直接連接方式，應設置連接管，提高連接性能和質量。管道定位、設置都要滿足國家標準要求，且管道模板安裝后，端部密封性合格，避免水、雜質進入作業現場。

3.4 外加劑要求

孔道灌漿施工中，材料內加入必要的漿體材料，原材料與漿體可以選擇應用硅酸鹽水泥的材料，其強度在PO42.5 以上，且不會有結團等問題。水的選擇非常重要，使用不含雜質以及有害物質的水是合格的標準，一般飲用水即可。外加劑的選擇也非常重要，對提升材料的性能和質量有著重要的作用，但是要選擇合適的種類，加強控制加入的比例，且不會有任何有害物質，從而提升漿液的總體質量水平。

4 公路橋梁工程真空灌漿施工流程

4.1 機械準備

在此次工程項目中，制漿機采用高速攪拌機進行，轉速可以達到720～1000r/min 的要求。制漿機內含有加水計量裝置、水泥存儲器等。在攪拌制作前，先把水泥加入存儲裝置內，并使用5mm 以下的篩孔進行過篩處理，再通過低速旋轉的葉片將其傳輸到存儲器內。壓漿劑的額定壓力在1MPa 以內，而最大壓力為2.5MPa。考慮到工程的具體情況，選擇使用如下YII2 型壓漿劑，該設備中包含制漿、壓漿的功能，且有加水計量裝置，轉速也達到要求，設備操作簡單、漿液質量合格。GLB 型螺桿灌漿機，灌漿施工效率較高，且設備吸入性較好，擾動也不大，壓力比較穩定，可以根據現場情況調節泵入量。真空泵，該設備具備抽真空能力，完全達到真空度的要求，一般可以保持每小時抽真空40m的效果。SK-1.5 型水環式真空泵抽吸空氣，預應力管道內的真空度可以達到-0.1MPa左右，給水氣分離器內抽吸空氣與水，并且直接排出空氣，及時向泵內回流，反復循環利用，并且通過過濾系統消除雜質的影響，利用排污閥處理。

4.2 水泥漿準備

水泥材料選擇使用PO42.5 以上的低堿硅酸鹽水泥，應用無污染飲用水開展漿液的制作，并且加入一定比例的真空壓漿助劑，提升漿液的和易性，同時還要消除任何腐蝕性物質，如硝酸鹽、氯化物等，以免影響漿液的質量。在水泥攪拌工作結束后，漿液壓入的時間控制在40min 以內，性能參數如表1 所示。

表1 水泥漿性能要求

4.3 管道安裝

采用在預應力孔道的縱、橫方向上埋設塑料波紋管成孔施工方式，在使用前進行全面檢查，外表達到清潔、無污垢的要求，沒有空洞、開裂等問題，檢驗合格后才能投入使用。管道設置位置嚴格控制，保持梁體結構受力均勻。因此，在預應力管道安裝中，嚴格執行設計方案的要求，確保平面與立面達到精準性的要求。安裝波紋管的階段，應保證波紋管與鋼筋達到固定性要求，定位鋼筋與腹板鋼筋穩定綁扎連接，定位筋直接焊接到骨架箍筋上，形成穩固的結構，預防在施工中出現上浮或者偏移等問題。嚴格執行設計方案的標準，定位筋設計為十字架的形式，間隔距離按照直線0.5m、曲線0.25m 進行設置，提高結構強度性能。波紋管安裝到規定部位上，要避免出現反復彎曲的情況，預防發生管道開裂的問題，還要避免焊接時火花造成管壁的損壞。在波紋管安裝工作結束后，應重點檢查波紋管的安裝部位，曲線形式達到設計標準的要求。塑料波紋管應用專用焊機開展焊接連接，或者采用密封性能合格的連接器連接，禁止使用膠帶綁扎施工，提高管道連接的密封性，預防澆筑時出現漿液滲出或者管道堵塞的問題。張拉端下部喇叭管設置后，應聯合使用螺旋進結構，且要設置鋼筋網部件，確保波紋管與錨下喇叭管連接達到緊密度的要求，確保各個部位填充密實，達到密封性效果要求。內側模的安裝實施前，工作人員加強波紋管的定位、密封性的檢測，全面檢查和驗收管理，使預應力孔道達到規定技術標準要求，預防發生堵塞的問題。一旦出現波紋管開裂或者燒傷等情況，應將其用膠帶纏上，達到密封性效果。因為鋼筋、管道的密集度較高，如果在現場施工中鋼絞線、精軋螺紋鋼與普通鋼筋存在干涉的問題，應積極和設計人員保持聯系，做出局部調整，按照普通鋼筋、精軋螺紋鋼筋、橫向預應力筋的順序進行，確保預應力鋼筋管道達到穩定性標準。

4.4 灌漿

在儲漿罐內加入水泥漿，然后使用灌漿泵施工，利用高壓灌漿管完成灌入施工，如果灌漿泵內的漿體濃度較大時，應做出關閉處理，確保管道的連接達到緊密性要求，符合工程施工作業標準。在合格后，關閉灌漿法，開啟真空泵，真空度達到-0.06～0.1MPa，即可開啟灌漿閥、灌漿泵進行灌漿施工，此時采取連續真空泵施工方式。經過檢查灌入符合要求后，即可停止灌漿施工，此時的壓力為0.7MPa，并且保持2min的穩壓，結束排氣、泌水等操作，在漿液完全達到密實、飽滿性要求，立即停止灌漿施工，關閉閥門，達到施工的要求。

4.5 清洗及封堵端頭

外管管道卸除的同時還要全面清理濾清器、閥門。在壓漿施工結束后，應及時將端部封堵處理，此時應用的混凝土材料與梁體結構是一致的；在混凝土制作中，按照每日施工量制作，避免發生浪費的問題。封端混凝土達到終凝后，應用聚氨酯防水涂料涂抹處理，結構厚度控制在2mm 左右。

5 真空灌漿施工質量控制措施

5.1 管道質量控制

真空灌漿施工環節，管道密封性、承壓性都會給施工效果帶來影響，所以在現場施工前，應加強管道密封性檢測，消除不利因素的影響。如果發現管道存在密封不嚴格的情況，需要立即采取處理措施，以提升灌漿施工水平。在現場施工階段，塑料波紋管的密封效果非常好，絕緣性達到要求，不會由于外部因素的干擾而造成預應力筋損壞。在現場施工時應加大力度開展波紋管防護，一旦損壞就要立即處理，確保工程質量合格。

5.2 施工材料質量控制

在工程正式實施前，由專業技術人員對現場地質條件展開深入調查和分析，選擇合適的材料型號。選擇可靠、穩定、實力強的供應單位提供施工材料，確保原材料的質量合格。同時，還要落實材料的檢測工作，對于無法滿足施工要求的材料，應及時調整和更換。在項目的實施環節，應定期展開抽查檢測工作，避免由于外部因素的干擾影響導致材料變質、損壞。漿液的配合比尤為重要，關系到施工的效果，所以需要加強配合比的試驗分析，確保參數達到要求。水灰比也需要得到全面控制，如果水灰比超出規定要求，極易發生嚴重泌水的問題，在后續凝固時發生收縮過大的情況，結構強度會下降。為了避免發生漿液離析的問題，泵送時應持續攪拌處理，如果因為溫度升高而不能達到流動性要求，應禁止直接注水，執行工藝方案采取處理措施。

5.3 灌漿施工質量控制

灌漿前，根據設計方案進行和設備的連接，達到連接質量和性能標準。對各個閥門進行檢測，達到密封性要求，不會有漿液滲漏而影響橋梁的施工效果。一般情況下，灰漿先進行過濾處理，把其中雜質清理后，才能開始應用注漿泵施工，避免發生堵塞的問題。在灌漿作業環節，始終保持管道內真空度合格，從而提升灌漿的質量水平。灌漿工作結束后，立即組織人員進行質量檢查和驗收，任何質量問題，都會威脅橋梁工程的性能。

5.4 建立質量控制體系

施工單位具備較高的質量意識，組建完善的質量管理體系，始終堅持質量管理不放松。每一道施工工序完成后，都必須由質檢人員進行質量檢查和驗收，如果發現潛在的質量問題，需要立即返修處理，防止出現嚴重的缺陷。在項目正式實施前，組織相關技術人員展開培訓和教育，提升人員技術水平，規范化管理施工現場，避免人為操作失誤的情況，有效提升橋梁的工程質量水平。構建完善的人員責任制度體系，確定各級崗位的工作職責，以達到橋梁施工質量和性能的標準要求。

6 結語

真空灌漿技術有著非常高的先進性，可以提升橋梁工程的耐久性、安全性以及穩定性，所以被大量地應用到橋梁工程的施工中。在使用該技術時，要加強管道密封性的管理，保持真空度符合施工的要求。同時，還要建設完善的質量管理體系，消除質量問題，并落實人員的培訓和教育工作，使工作更具規范化、標準化，提升橋梁施工效果，滿足現代化建設的需要。