雙孔道智能循環壓漿技術的應用

摘要：文章總結了在橋梁工程實踐中采用的雙孔道智能循環壓漿技術，實現了自動上水、攪拌、計量、持荷，雙孔循環，更為有效地提高了孔道的飽滿度，保證了梁板質量，增強了預應力混凝土的耐久性。該壓漿技術的設備操作簡單易行，全程智能控制，實現實時監控，降低了施工的成本。預應力孔道壓漿質量高，壓漿的各項指標均達到技術規范要求，得到了監理和業主的認可，經濟效益和社會效益顯著。

關鍵詞：后張法；預應力；孔道壓漿

U445.4A481523

0 引言

在后張法預應力混凝土結構中，預應力孔道壓漿質量是決定預應力筋保持施加的預應力不受腐蝕破壞的關鍵，也是橋梁安全運營，達到設計使用年限的重要保證。普通壓漿方法由于對制漿質量無法控制，實際操作中人為的隨意性比較大，無法拌制出低水膠比、高流動度的漿體，孔道內容易產生空隙，預應力筋在高應力下易被腐蝕。

近年開始推廣的智能循環壓漿技術，主要對壓漿主要指標（水膠比、灌漿壓力、漿液流量）進行實時監控，漿液在預應力孔道中持續循環，將空氣從鋼絞線縫隙中擠出，提高漿體的飽滿度和密實度，從而使預應力筋得到有效的保護，解決了壓漿存在的質量隱患。智能循環壓漿技術推廣以來，全國各地施工單位在嘗試不同的具體操作。

預應力梁板雙孔道智能循環壓漿技術在廣西乃至國內推廣較晚，尚屬于新技術新工藝。其施工工藝簡單，節省人工，僅在操作電腦，材料搬運、設備安裝需人工配合，其他過程則完全智能化控制，安全易行。

廣西路建工程集團有限公司在實踐中總結出一套雙孔道智能循環壓漿技術，實現了自動上水、攪拌、計量、持荷，雙孔循環，更有效地提高了孔道的飽滿度，切實保證梁板質量，增強預應力混凝土的耐久性。

本方法適用于斜拉橋、懸索橋、鐵路和公路橋、房屋等預應力結構預制預應力混凝土工程。

1 雙孔道智能循環壓漿技術的特點

雙孔道智能循環壓漿技術依靠預應力孔道、智能壓漿機組、連接管形成“連通管”，在持續的壓力作用下，水泥漿液在孔道中連續循環流動，將空氣完全排出孔道，保證孔道內沒有氣室或氣倉阻礙漿液的填充。在壓漿過程中，對水膠比、灌漿壓力和漿液流量進行實時測控，保證各項指標符合規范要求值。通過保證持壓時間來保證漿液充滿孔道且被壓密實飽滿，兩個孔道中漿液串聯，閉合循環，提高壓漿效率，加快施工進度。

本方法采用預應力智能循環壓漿設備，將預應力梁板一端的預應力孔道用循環管路連接，另外一端連接智能壓漿機組，實現密封的循環管路。漿液在孔道中持續循環，將孔道內的空氣完全排出［1］。對漿液材料的水膠比、灌漿壓力和漿液流量進行實時測控，三大指標符合規范要求后才進行壓漿施工，施工質量有保障。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

施工準備→連接壓漿管路（壓漿嘴和高壓膠管）→主控電腦輸入壓漿參數→制漿（添加水、壓漿劑、水泥）→水膠比測試→滿管路循環壓漿，排除空氣→動態持壓，壓漿完成→設備拆卸及清洗。

2.2 循環智能壓漿原理（圖1）

2.3 施工要點

2.3.1 施工準備

（1）完成后張法預應力梁板的預制工作，灑水養護≥5 d，且強度不低于設計強度的90%。包括鋼筋加工及安裝、預應力波紋管的下料及安裝、模板的清潔及安裝、混凝土的澆筑、拆模、養護。

（2）配合比的設計：為保證水泥漿液各項指標符合設計要求，經過嚴格的試驗，確定的配合比為：水泥∶水∶壓漿劑=1∶0.32∶0.19。在該施工配合比下，水泥漿的泌水率為0，3 h膨脹率為0.3%，24 h膨脹率為0.5%，符合《橋涵施工技術規范》要求。

（3）準備好壓漿用的原材料，采用標號不低于C42.5低堿硅酸鹽水泥，壓漿劑要求具有減水、緩凝、抑制水泥漿凝結后收縮的功能。

（4）壓漿之前，先檢查張拉封錨是否穩固，鋼絞線錨固后的外露長度≥30 mm。

（5）用皂角水清理錨墊板上的灌漿孔以及波紋孔道，保證灌漿孔道的暢通。檢查高速攪拌機攪拌桶和低速儲漿桶內是否有水和雜物。若有水和雜物，必須清理干凈。

2.3.2 連接壓漿管路

實際施工中采用雙孔一次壓注，梁板一端橫向兩個孔道連接高壓膠管，另外一端一個孔道連接智能機組進漿口，另一個孔道連接智能機組出漿口，并用螺栓擰緊穩固。依次連接好后啟動智能壓漿機組和監控電腦，確保兩者連接信號正常。對于雙孔道，以箱梁為例，循環壓漿孔道順序依次為⑤⑥、③④、①②，如圖2所示。

2.3.3 主控電腦輸入壓漿參數

在主控電腦智能壓漿系統工藝設定界面設置高速制漿機和壓漿泵的主要參數，保存好之后進入拌漿界面開始漿液攪拌。

智能壓漿機操作界面根據實景仿真而來，觸屏控制、易學易懂、操作簡單。見圖3。

2.3.4 制漿和水膠比測試

馬山至平果高速公路中，工地試驗室通過室內試驗、模擬試驗、現場試驗多場景實際驗證，多維度數據對比，最終選用以下添加順序及參數應用于項目生產。

（1）水泥漿液配合比：根據試驗室確定一次壓漿的施工配合比，施工前準備好材料。

（2）攪拌：依次將水、壓漿劑、水泥倒入高速制漿機，啟動智能機組，高速攪拌機對水泥、外加劑和水進行高速攪拌，轉速為1 440 r/min，葉片線速度為15 m/s，能完全滿足規范要求。

（3）經過高速制漿機180 s的攪拌，漿液轉入低速儲漿桶進行攪拌，同時進行水膠比測試。根據實際采用0.27的水膠比，符合設計要求、施工技術規范“漿液水膠比宜為0.26～0.28”的要求。

2.3.5 滿管路循環壓漿，排除空氣

馬山至平果高速公路施工中，總結的施工過程步驟與時間如下：

當漿液水膠比符合設計要求以后，進入智能壓漿系統主控臺啟動壓漿程序。此時儲漿桶內的漿液通過吸漿管流入壓漿泵，壓漿泵提供動力將漿液向梁體孔道輸送，漿液進入孔道，將孔道內殘留的清水從回漿口三通管排水口排出，待排水口流出濃漿后（說明孔道內清水已排凈），迅速關閉排水口球閥，開啟回漿口的回漿球閥；泥漿經過回漿壓力管流回低速儲漿桶，漿液在孔道內滿管路持續循環。經過7 min的持續循環，將孔道內的空氣從鋼絞線縫隙排出（當進出口流量差穩定，實際中差值設定為5 L/min，即可認為孔道內的空氣已經排凈），系統進入有效循環階段。進漿測控儀實時檢測進漿口的流量和壓力，反漿測控儀實時檢測出漿口的流量和壓力，并能夠進行自動調壓，在保證出口壓力≥0.5 MPa時，進入動態持壓［2］。

2.3.6 動態持壓，壓漿完成

系統進入動態持壓階段（主界面顯示“持壓開始”）。此時，回漿閥關閉，壓漿壓力值升高。當壓漿壓力值達到工藝設定的壓力上限時（0.7 MPa），進漿閥關閉，壓漿泵停止工作，開始持壓時間計時（持壓時間在工藝設定界面中設定，依照規范要求，實際施工中，持壓時間設定為5 min）。此時，系統對進漿口的壓力進行監控，當孔道中存在空氣時（進漿口壓力值會下降），進漿閥自動打開，壓漿泵自動對梁孔道進行補壓；當壓漿壓力值再次達到工藝設定的壓力上限值時，進漿閥關閉，壓漿泵停止工作。當達到持壓時間后（5 min），主界面顯示“壓漿完成”。

2.3.7 設備拆卸及清洗

壓漿結束后，先關閉梁構件上連接錨墊板上壓漿槍頭的球閥，然后在主界面的“壓漿選擇”項上，把開關旋到“結束”檔，壓漿泵停止轉動，進漿閥和回漿閥都處于開啟狀態，壓力顯示值為0 MPa。開啟進漿口三通閥的排漿閥，卸掉孔道內壓力。卸壓時，卸壓口禁止站人，避免孔道內的漿液射傷人。

最后，用扳手扭開梁板構件進漿口、回漿口壓漿槍頭上及構件連通口壓漿槍頭上的活接頭，將三通管卸下，壓漿槍頭必須保留在梁構件上，待泥漿初凝后才可卸下。所有設備拆卸完成后，用清水沖洗壓漿機組和高壓孔道，并將設備置于通風處晾干。

3 材料、設備與質量控制

水泥漿質量是壓漿的關鍵之一，配制壓漿漿體的基本原則為：控制水膠比、孔隙、泌水、離析等關鍵指標，提高水泥漿的綜合性能。添加外加劑能減少和補償水泥漿在凝結過程中的收縮變形，防止裂縫的產生，使其具有較高的抗壓強度和有效的粘結強度。馬山至平果高速公路實測數據如下：

3.1 水泥漿

（1）水膠比：0.26～0.28；

（2）流動度（25 ℃）：初始流動度為10～17 s，30 min流動度為10～20 s，60 min流動度為10～25 s；

（3）泌水性：水泥漿拌和后，24 h的自由泌水率為0；

（4）初凝時間：≥5 h；終凝時間≤24 h；

（5）自由膨脹率：水泥漿拌和后3 h膨脹率為0～2%，24 h膨脹率為0～3%。

3.2 壓漿劑

選用具有減水、緩凝和控制漿體收縮等作用的壓漿劑。

3.3 原材料質量

水泥漿質量是保證壓漿密實的關鍵，水泥漿質量必須符合以下規定：

（1）在選定水泥漿配合比前，對進場的原材料進行抽檢試驗，符合規范要求后方可使用。水泥：采用低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽42.5水泥。水：水中不含有機質，硫酸鹽含量≤0.1%，氯鹽含量≤0.5%。外加劑：要求具有減水、緩凝和控制漿體收縮等作用。

（2）在漿體設計中，水膠比必須控制在0.26～0.28。

（3）流動度（25 ℃）：初始流動度為10～17 s，30 min流動度為10～20 s，60 min流動度為10～25 s；24 h自由泌水率為0［3］。

3.4 智能循環壓漿的其他質量控制措施

（1）在鋼絞線張拉之后，必須在48 h內完成孔道壓漿，以盡量減少鋼絞線的預應力損失。

（2）壓漿前必須對氣密性認真檢查，合格后方可進入下一道工序施工。

4 應用效果

普通壓漿需要1人控制壓漿機、1人控制真空泵、1人操作攪拌機，3人進行材料的搬運，共需6人同時作業。

后張法預應力梁板智能循環壓漿操作簡單，全程實現電腦智能監控，人員需求少，只需要1人操作電腦并照看張拉現場，3人進行材料的搬運，只需4人即可完成張拉全程，可節約人工成本33%。

縮短壓漿時間，智能循環壓漿從開始到結束只需5～8 min，而普通壓漿需要15～20 min，加快了施工進度。

在馬山至平果高速公路通過試驗證明，智能壓漿更飽滿密實，強度也更高，在同等強度的條件下，可節約水泥用量3%～5%。如圖4所示，左邊兩個樣品為常規壓漿，右邊2個試樣為雙孔道智能循環壓漿。

智能循環壓漿工藝通過計算機實時監控、自動化操作，消除了人為因素對施工過程的影響，實現了全程規范化施工和監控，能夠保證橋梁預應力孔道壓漿的施工質量。

智能循環壓漿加快了施工進度，保證了壓漿質量，得到了行業的推廣和認可。

5 結語

在馬山至平果高速公路坡造互通預制場，梁板預應力孔道壓漿中采用后張法預應力梁板雙孔道智能循環壓漿技術，完成20 m箱梁孔道壓漿144片、25 m箱梁孔道壓漿146片，30 m箱梁孔道壓漿32片，13 m空心板孔道壓漿421片，20 m空心板孔道壓漿26片，提前2個月完成了梁板預制工作，為加快橋梁的施工進度提供了保障。同期，在沿海改擴建工程共完成了16 m空心板孔道壓漿192片，20 m空心板孔道壓漿260片。

后續在鐘山至昭平、來賓到都安、大興至憑祥、那坡至平孟等高速公路的預應力梁板孔道壓漿施工持續采用了雙孔道智能循環壓漿工藝，該壓漿技術的設備操作簡單易行，全程智能控制，實現實時監控，降低了施工的成本。預應力孔道壓漿質量高，壓漿的各項指標均達到技術規范要求，得到了監理和業主的認可，經濟效益和社會效益顯著。

該方法一直沿用到今，特別是在各高速公路的預制場、現澆橋、懸澆橋應用尤為廣泛，深得施工單位、業主單位的喜愛，產生了積極的推動作用。

參考文獻：

［1］王偉明，石常亮.大循環智能壓漿技術及高性能管道壓漿材料在橋梁工程中的應用［J］.黑龍江交通科技，2019，42（5）：129-130.

［2］黃小勇.智能預應力施工技術在廣佛肇高速公路橋梁中的應用研究［D］.重慶：重慶交通大學，2017.

［3］栗 碩.公路橋梁施工檢測技術研究［J］.交通世界，2021（24）：151-152.