预应力孔道智能压浆施工新技术应用与研究

一、项目简介

在太白路～丈八东路立交工程中，采用了预应力孔道智能压浆新技术，替代了传统的全人工孔道压浆工艺，提高了预应力孔道压浆质量。

该技术是通过程序控制整个压浆过程，自动搅拌、自动控制水胶比、自动调节压力与流量以及精确控制稳压时间。压浆完成后，能够有效提高预应力孔道压浆密实度和桥梁结构的耐久性。

二、项目背景

1、传统压浆工作原理

传统压浆采用一台压浆泵、一台搅拌设备，通过压浆泵，将人工拌合好的浆液压入预应力孔道，在孔道另一端观察浆液流出后是否与压入端状体一致，然后对出浆口进行封闭，并稳压3分钟。

2、采用新技术的必要性

随着预应力技术的广泛应用，预应力构件向着长大化方向发展。而近年来国内多次发生桥梁坍塌、未达到使用年限被迫拆除的恶性安全质量事故，经过有关专家分析研究，预应力孔道压浆不密实，造成预应力筋锈蚀是导致此类事故的重要因素之一。

使用传统压浆工艺存在以下问题：

①、浆液的水胶比不可控。施工现场往往为改善流动性增加用水量，必然导致泌水过大，造成孔道空洞。

②、难以判断浆液是否充盈和密实。传统压浆对现场施加的压力随意调整，未能在管路形成有效压力和保持一定时间的稳压，仅靠浆液自流性无法保证充盈和密实。

③、人为操作造成施工质量低下的因素大。

三、智能压浆技术

1、智能压浆原理

压浆前采用密封罩和砂浆将孔道密封，在出浆口用真空泵将孔道内真空度抽至-0.07MPa左右，进浆口以0.7MPa压入，保证浆体不会形成气泡。另外，由于真空泵和孔道有较大压力差，孔道内残留水会被率先抽出，残留水珠汽化后被抽出，预应力束被密实浆体包裹，从而有效防止预应力筋腐蚀。

自动制浆机自动精确计量压浆料、水，控制搅拌时间，降低水灰比，增加流动度，浆体强度高。

2、压浆设备及压浆管安装

压浆设备采用JS-300型高速搅拌压浆台车。主要包括自动压浆机（自带控制平台）、真空泵、压浆泵、压浆管。自动压浆机连接压浆泵，压浆泵通过压浆管连接至压浆孔道，真空泵连接至出浆口。

压浆台车中的高速搅拌部分 ，搅拌转速 能够达到1000r/min ，计量精度优于1% ，进料容量 2×0.4 m3 ，单次搅拌量 150-300kg ；低速搅拌部分搅拌转速能达到 70r/min ，储料筒容量 0.5 m3 。

3、压浆料

压浆材料采用成品预应力孔道压浆料。

压浆料：水=100:26（质量比）。搅拌机转速不低于1000r/min，临时储浆罐应具有搅拌功能。

4、施工步骤

① 制浆

首先根据配合比在控制平台上输入参数，本工程采用专用压浆料，因此只用输入水与压浆料的配比。

分别按下“低速搅拌”和“高速搅拌”开关，高速搅拌机和低速搅拌机开始运行，水泵开始运行，往高速搅拌筒内注水，同时控制器显示当前高速搅拌筒内料的增加量。注水量增加到配比设定值的80％～90％时，水泵停止工作，然后依次送入压浆料。当全部粉料送入完毕并继续搅拌2分钟后（控制器显示倒计时时间），水泵继续运行，往高速搅拌筒内注入剩余的水；继续搅拌2分钟后（控制器显示倒计时时间），将手动打开高速搅拌筒上的出料阀，搅拌好的水泥浆流入低速搅拌筒内，控制器显示高速搅拌筒内剩余料的重量。当没有料可流入低速搅拌筒内时，手动关闭出料阀，完成一次搅拌过程，制浆完成。

② 抽真空

关闭进浆伐，三通处出浆伐，开启真空泵抽真空，待真空度达到-0.07MPa以上时，停泵，观察真空度是否迅速回落。正常三十秒以内孔道内真空度就能达到-0.07MPa以上，达不到，或者迅速回落，则管道或者预应力孔道不密封。迅速达到-0.1MPa左右的，真空泵管道堵塞。

③ 压浆

按下“压浆泵”开关，控制器将显示稳压时间（分钟）设置为3分钟，压浆泵开始工作，将低速搅拌筒内的浆料抽出，同时控制器上的“设置”灯长亮，表示正在进行压浆操作。当灌浆压力达到设定的上限值（由压力表红针设定，设置为0.6MPa）时，开始稳压。在稳压期间，如果灌浆压力低于设定的下限值（由压力表蓝针设定，设置为0.5MPa）时，控制器将再次启动压浆泵，使灌浆压力保持在规定的范围内，直到稳压时间达到规定的时间后压浆泵停止工作，控制器上的“设置”灯熄灭，完成压浆过程。

④ 封闭压浆孔

关闭压浆泵及灌浆端阀门，完成压浆。拆卸外接管路、附件。完成当日压浆后，必须将所有压浆液的设备清洗干净，安装在压浆端及出浆端的球阀，应在灌浆后2小时内拆除并进行清理。

四、智能压浆效果检测

1、现场观测

通过与以往工程的传统压浆工艺对比，可以明显观察到，通过智能压浆技术施工的预应力孔道、排气孔均被压浆液填满，且无空洞。压浆过程通过对“压力、流量、水胶比”三参数监测，控制压力以保证灌浆的密实度，测量流量以校核排气效果和计算充盈程度，监测水胶比以保证浆液性能符合要求。

2、无损检测

为了准确测试纵向预应力孔道（双端锚头露出）的压浆缺陷，同时兼顾测试效率，采用基于冲击弹性波的多种方法进行测试。

为了定性测试的结果定量化，引入了灌浆指数If 。当灌浆饱满时，If =1，而完全未灌时，If =0 。因此，可得到相应的灌浆指数IEA（全长衰减法），IPV（全长波速法） 和ITF（传递函数法）。同时，综合灌浆指数可以定义为：

只要某一项的灌浆指数较低，综合灌浆指数就会有较明显的反映。通常，灌浆指数大于0.95意味着灌浆质量较好，而灌浆指数低于0.85 则表明灌浆质量较差。

由检测结果可知，预应力孔道压浆质量综合灌浆指数介于0.906～0.944之间，表明该箱梁的预应力管道压浆质量良好，无较大缺陷，可正常使用。

五、技术总结

通过本次预应力孔道智能压浆新技术的应用与研究，我单位对此技术进行了总结，其中包括： 

1、压浆设备要求

搅拌转速需要达到1000r/min，以保证新型压浆料与水充分搅拌。压浆台车采用计算机程序自动控制，满足计量的精确度。

2、压浆料性能要求

3、压浆设备的操作

主要操作均为计算机程序控制台操作，操作方法如下：

4、其他控制要点

①施工前，制浆机和压浆泵必须试运行。

②连通管路气密性必须认真检查。

③制浆前确认施工配合比。

④必须保证出浆浓度和孔道内浓度一致再关闭出浆阀持压。

⑤持压时现场技术员必须检查底板、腹板有无漏浆。

⑥压浆阀、密封罩清洗必须及时。

⑦规范用电、使用漏电保护装置。