公路橋梁項目的智能預應力張拉及壓漿施工探討

黃優平

摘要 文章以某高速公路橋梁工程為例，介紹智能預應力張拉及壓漿施工工藝流程，分析了施工的關鍵控制環節，通過檢測錨下預應力和壓漿情況，對智能預應力張拉和壓漿技術的效果進行評價，同時分析智能預應力張拉和壓漿技術的經濟效益，旨在為類似橋梁工程中的智能預應力張拉施工提供參考。

關鍵詞 橋梁施工項目；預應力施工；智能張拉；智能壓漿

中圖分類號 U445.57文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）14-0111-03

0 引言

預應力施工的關鍵環節是張拉和壓漿，直接影響預應力的傳遞及錨固效果。傳統的張拉和壓漿方法存在人工操作多、效率低、質量難以控制等問題。為解決這些問題，智能預應力張拉和壓漿技術應運而生。智能預應力張拉和壓漿技術是利用計算機控制系統，實現張拉力、張拉速度、壓漿壓力、壓漿量等參數的自動調節，從而提高張拉和壓漿的精度、效率和質量[1]。現階段，智能預應力張拉和壓漿技術處于應用推廣階段，施工技術及質量控制有待完善。

1 智能張拉及壓漿工藝要點

1.1 智能預應力張拉工藝

智能預應力張拉是一種利用智能系統控制預應力筋張拉的施工工藝，可以提高張拉精度、張拉效率，保證預應力筋的張拉質量。智能預應力張拉的工藝流程如圖1所示。

（1）張拉前檢查鋼絞線、錨具，確保規格和型號正確，符合設計要求。同時，計算鋼絞線的理論伸長量，報給監理工程師審核。對張拉所用的儀表、機具設備、千斤頂等進行檢驗標定，保證其性能正常。

（2）智能張拉時，按照10%、20%、100%三級加載過程逐步增加油壓，驅動千斤頂對預應力筋施加張拉力，控制加載速度和持荷時間。在此過程中，智能系統自動測量千斤頂的活塞伸長值，并與理論值進行比較，如偏差超過±6%，則停止張拉，發出報警。為保證張拉的均勻性和對稱性，需采用兩端同時張拉的方法，按照0～10%（持荷1 min），10%～20%（持荷1 min），20%～100%（持荷5 min）的程序進行[2-3]。

（3）按照質量要求檢驗張拉結果，主要包括以下幾個方面：①千斤頂與錨具、錨具與錨墊板、錨墊板與預應力管道之間要保持同心；②滑絲與斷絲的數量不得大于1絲；③切割多余的預應力筋時，要留出足夠的外露長度，一般為30～50 mm。

（4）如發現理論伸長量和實際伸長量之間有較大差異，要及時查明原因，采取措施有效解決。可能導致的原因包括錨頭張拉力損失、錨具卡住、初始應力值過大、預應力管道內有泥漿等[4-5]。

1.2 智能壓漿工藝

為保證預應力的有效傳遞及錨固，需對孔道進行壓漿處理。壓漿的目的是將孔道內的空隙充填，使鋼絞線與混凝土形成一體，提高結構的整體性和耐久性。智能壓漿工藝流程如圖2所示。智能預應力張拉作業完成后的48 h內必須壓漿。

（1）拌制漿液。①將稱量好的水倒入制漿桶內（預留少許，約30%），之后邊攪拌邊倒入水泥和壓漿劑，再加入剩余水沖洗周邊水泥，再攪拌3～5 min使之充分均勻；②將攪拌好的漿液經過直徑不大于3 mm的濾網后進入儲漿桶內，并一直保持制漿機葉輪轉動。

（2）漿液循環。水膠比傳感器測試得到的實際水膠比符合規定要求后，啟動灌漿泵開始灌漿，待返漿管流出濃漿后將其投入儲漿桶內，并繼續攪拌，從而通過持續循環將管道內的空氣排盡。

（3）參數測控。漿液在管道內循環3～5 min之后，其進漿、返漿流量及壓力將趨于穩定，此時控制程序自動測試記錄管道兩端壓力損失值ΔP。

（4）自動調壓。以出漿口壓力不小于0.5 MPa（長、彎管道可適當降低，具體數值參考壓降機參數）為鎖壓依據，進、出漿口壓力超過1.5 MPa，系統將啟動安全保護，自動泄壓[6]。

（5）自動關閉。①自動調壓結束以后，進、出口壓力均滿足設定要求，即出漿口壓力約0.5 MPa，進漿口壓力不超過1.0 MPa（一般情況下），進、出漿測控儀內電液動閥相繼關閉（出漿口截止閥先關閉，而后進漿口電磁閥關閉），同時溢流閥開啟，漿液改向直接回流至儲漿桶；②關閉進、出漿口兩端手動控制開關。

（6）壓漿記錄。一孔壓漿結束后將生成該孔壓漿記錄表及保存壓漿過程記錄，如水膠比、灌漿壓力等。

2 工程實踐的效果檢驗

某高速公路項目共有現澆箱梁43跨，包括多跨預應力混凝土箱，箱梁規格為20 m、30 m小箱梁。施工過程中采用智能預應力張拉和壓漿技術。施工完成后對橋梁的預應力張拉力、壓漿情況、錨下預應力進行檢測，并與設計要求進行對比，以評價智能預應力張拉和壓漿技術的效果。

2.1 智能預應力張拉效果評價

為評價智能預應力張拉的效果，對20 m、30 m跨徑箱梁橋的鋼絞線張拉力進行檢測。表1～2分別給出了20 m、30 m跨徑箱梁橋的鋼絞線張拉力數據。

根據表1可知，20 m箱梁的鋼張拉力相對穩定，控制精度高，且兩側張拉鋼束的主要參數基本相同，鋼絞線伸長量均勻，伸長率偏差不超過2.5%。

根據表2可知，30 m箱梁兩側張拉鋼束的張拉力數據基本相同，控制精度高，鋼絞線伸長量相對均勻，張拉控制穩定，伸長率偏差不超過2%。

2.2 智能壓漿技術效果評價

通過檢測漿體壓力、穩壓時間等參數對箱梁智能壓漿效果進行評價，具體如表3所示。

根據表3可知，20 m箱梁的漿體壓力均勻一致，均達到0.66 MPa，說明智能壓漿技術可有效保證壓力的穩定性。同時，漿體均為濃漿，沒有出現稀釋或分離現象，說明智能壓漿技術能夠保證濃度的均勻性[7-8]。

2.3 錨下預應力檢測評價

根據表4可知，20 m跨徑箱梁的錨下有效預應力值在169.51～182.98 kN之間，平均值為174.89 kN，符合設計要求。同時，20 m跨徑箱梁的斷面不均勻度、同束不均勻都在允許范圍內，說明智能預應力張拉技術可有效保證張拉力的均勻分布及傳遞效果。

根據表5可知，30 m跨徑箱梁的單根錨下同斷面平均值為179.44 kN，有效預應力值為171.86～187.17 kN，同斷面不均勻度、同束不均勻度均滿足施工設計要求[9]。

2.4 經濟效益分析

從經濟效益方面來看，智能張拉和智能壓漿也有明顯的優勢。首先，節省人工成本，智能張拉只需要兩個人操作，而傳統張拉需要五個人；其次，節省材料成本，智能壓漿使用的壓漿劑便宜且利用率高，而傳統壓漿使用的壓漿劑貴且容易漏漿；最后，提高了施工效率，智能張拉比傳統張拉快30%～40%，可大幅縮短工期。由此可見，智能預應力施工工藝在經濟性、施工質量方面均優于傳統預應力施工工藝，是一種值得推廣的新技術[10]。

3 結論

綜上所述，為解決傳統預應力張拉壓漿技術效率低、質量差、成本高等問題，該文將智能預應力張拉、壓漿技術應用于某公路橋梁工程中，通過智能系統控制張拉和壓漿的過程，實現了預應力筋的精確張拉和充分壓漿。與傳統技術相比，智能預應力技術具有以下優點：

（1）可有效提高預應力筋的張拉質量，減少滑絲、斷絲，保證張拉力的均勻性和對稱性。

（2）可有效提高預應力筋的壓漿質量，減少漏漿，保證壓漿充盈度和密實度。

（3）可大幅度地提升預應力施工的效率，縮短工期，節省人工和材料成本。

參考文獻

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