智能壓漿在三淅高速中的應(yīng)用

宗繼春

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

智能壓漿在三淅高速中的應(yīng)用

宗繼春

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿技術(shù)是通過智能化系統(tǒng)操作,利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操控實(shí)現(xiàn)管道壓漿施工全過程的自動化,降低人為操作帶來的缺陷影響,確保預(yù)應(yīng)力管道壓漿密實(shí)飽滿,有效地提高橋梁在使用過程中的耐久性和安全性,對同類工程施工具有良好的推廣和應(yīng)用前景。

預(yù)應(yīng)力 智能壓漿 自動化 壓漿飽滿

1 引言

隨著基礎(chǔ)設(shè)施的推進(jìn)，預(yù)應(yīng)力在橋梁結(jié)構(gòu)使用中已得到廣泛應(yīng)用，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿是橋梁預(yù)應(yīng)力施工中的關(guān)鍵工序。壓漿不僅能夠保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋免遭銹蝕，保證結(jié)構(gòu)物的耐久性，而且能使預(yù)應(yīng)力筋通過水泥漿與四周混凝土結(jié)成整體，增加錨固的可靠性，提高結(jié)構(gòu)的抗裂性和承載能力。如果預(yù)應(yīng)力壓漿不密實(shí)，一方面使鋼絞線失去保護(hù)很快銹蝕，消減漿體對預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)力，導(dǎo)致對梁體施加的有效預(yù)應(yīng)力下降;另一方面使梁體管道內(nèi)形成空洞，降低了結(jié)構(gòu)剛度、承載力和耐久性，因此如何控制橋梁預(yù)應(yīng)力壓漿的施工質(zhì)量，是一個值得討論的問題。

2 項(xiàng)目概況

河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段工程LXTJ-7標(biāo)段，起訖樁號為K30+880～K36+950，全長6.079Km。主要工程包括大橋2183m/8座、匝道橋517m/4座、隧道467m/1座。橋梁上部均為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，包括25m預(yù)制箱梁249片、30m預(yù)制T梁95片、40m預(yù)制T梁90片及現(xiàn)澆箱梁24聯(lián)。

3 智能壓漿原理

橋梁預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)主要由進(jìn)、出漿口測控箱和主控機(jī)組成，通過在橋梁預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)出漿口安裝流量、壓力、密度傳感器，實(shí)時監(jiān)測壓漿壓力、流量及密度參數(shù)，通過控制模型計(jì)算，及時準(zhǔn)確判斷關(guān)閉出漿口閥門時間，自動完成壓漿和保壓過程，減少人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)注漿的智能控制，確保預(yù)應(yīng)力管道注漿飽滿，從而有效地提高橋梁在使用過程中的安全性和耐久性。

4 傳統(tǒng)壓漿與智能壓漿對比

4.1 傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力壓漿的特點(diǎn)

①傳統(tǒng)壓漿施工時為改善水泥漿流動性，工人質(zhì)量意識薄弱，施工時隨意加水，導(dǎo)致壓漿用水泥漿的水膠比不可控，導(dǎo)致泌水量過大。②壓漿施工現(xiàn)場灌漿壓力施加隨意，未能在孔道內(nèi)形成有效壓力并保持一定時間穩(wěn)壓，僅靠肉眼查看出漿口漿液原漿流出，人工關(guān)閉閥門，壓漿完成，不能保證管道壓漿密實(shí)。③采用真空壓漿，難以形成規(guī)定要求的負(fù)壓。當(dāng)管道兩端高差較大時，真空壓漿機(jī)的效果甚至要差于普通壓漿的效果，即孔道的最高點(diǎn)的頂部可能會出現(xiàn)空洞，且在孔道有傾角時，在傾角處漿液會產(chǎn)生先流現(xiàn)象。④對壓入管道內(nèi)漿液數(shù)量不能準(zhǔn)確計(jì)算。⑤難以滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)對壓漿過程嚴(yán)格的工藝要求。⑥人工記錄壓漿過程、隨意性大、真實(shí)的壓漿質(zhì)量難以掌握。

圖3-1 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿工藝原理簡圖

4.2 智能壓漿的特點(diǎn)

智能壓漿系統(tǒng)能最大限度避免人為操作影響，提高質(zhì)量控制，與傳統(tǒng)壓漿相比，它具有以下特點(diǎn)：①漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)以排凈管道內(nèi)空氣。②自動調(diào)整壓力大小，以保證全管道按規(guī)范要求的大小和時間持壓、穩(wěn)壓。③電腦自動加水控制性能，實(shí)時監(jiān)測漿液水膠比。④實(shí)時測試得到孔道壓力損失，便于調(diào)整灌漿壓力。⑤實(shí)時監(jiān)控流量，以發(fā)現(xiàn)管道是否暢通，復(fù)核壓漿量。⑥自動記錄，可真實(shí)追溯再現(xiàn)整個壓漿過程，提高管理水平。

5 智能壓漿工藝

5.l 全管路空氣排出

漿液從管道出漿口導(dǎo)流至漿液存儲桶，再從管道進(jìn)漿口壓入管道內(nèi)，形成閉合循環(huán)回路。漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)，通過傳感器自動調(diào)整流量和壓力，將管道內(nèi)殘留的雜質(zhì)和空氣通過出漿口和鋼絞線空氣排出來。

5.2 壓漿參數(shù)控制

水膠比、壓力、流量作為孔道壓漿的重要三參數(shù)，準(zhǔn)確控制三參數(shù)直接影響孔道壓漿充盈、密實(shí)質(zhì)量。

5.2.1 實(shí)時壓力監(jiān)測

孔道壓漿壓力包括灌漿壓力和持壓壓力，智能系統(tǒng)自動實(shí)測管道壓力損失，通過出漿口滿足規(guī)范要求最低壓力值來實(shí)現(xiàn)灌漿壓力值調(diào)節(jié)，保證全管路壓力損失后管道內(nèi)仍滿足規(guī)范要求的最低壓力值，并保持一個不小于0.5MPa的穩(wěn)壓期3～5min，當(dāng)管道進(jìn)、出口壓力差保持穩(wěn)定后，判斷管道壓漿密實(shí)。

5.2.2 實(shí)時流量監(jiān)測

通過流量傳感器自動監(jiān)測孔道進(jìn)漿口、出漿口流量，并實(shí)時計(jì)算管道內(nèi)漿液體積，判斷壓漿充盈度。

5.2.3 實(shí)時監(jiān)測水膠比

進(jìn)漿口監(jiān)控箱通過水膠比測試儀可實(shí)時監(jiān)測漿液水膠比，《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50-2011)要求水膠比為0.26～0.28，當(dāng)實(shí)測水膠比超過規(guī)范要求時及時給出警示信息。

5.3 雙孔壓漿,事半功倍

智能壓漿系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)長管路壓漿，當(dāng)跨徑＜50米的預(yù)制梁且單孔長度≯55m的預(yù)應(yīng)力管道，可采取兩個管道同時壓注，從位置較低的一孔壓入位置較高的一孔壓出，導(dǎo)流至漿液存儲桶。實(shí)現(xiàn)一次性壓注雙孔道，縮短了施工時間，節(jié)約勞動力，達(dá)到事半功倍效果。

5.4 漿液拌制

智能壓漿系統(tǒng)集成高速攪拌機(jī)，該設(shè)備將水泥、壓漿劑和水進(jìn)行高速攪拌，其葉片線速度12m/s、轉(zhuǎn)速大于1390r/min，能完全滿足規(guī)范要求，拌制高質(zhì)量漿體。

5.5 規(guī)范壓漿過程,實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測

壓漿過程由Linux系統(tǒng)主控機(jī)控制，該系統(tǒng)發(fā)射無線信號數(shù)據(jù)，覆蓋范圍3Km，實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測。壓漿過程降低人為因素影響，通過各種傳感器準(zhǔn)確監(jiān)測漿液的水膠比、灌漿壓力、穩(wěn)壓時間、流量及充盈度各個指標(biāo)，切實(shí)滿足規(guī)范與設(shè)計(jì)要求。自動記錄壓漿數(shù)據(jù)，并打印報(bào)表。通過無線技術(shù)、將數(shù)據(jù)實(shí)時反饋至相關(guān)部門，可真實(shí)追溯再現(xiàn)整個壓漿過程，提高管理水平。

6 智能壓漿應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)性分析

橋梁預(yù)應(yīng)力施工智能壓漿系統(tǒng)為規(guī)范橋梁預(yù)應(yīng)力施工，保障結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全提供了有效的技術(shù)手段，切合工程實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)了張拉過程智能化施工、動態(tài)化管理和自動化監(jiān)控，讓預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)與使用要求，保證了橋梁結(jié)構(gòu)安全和耐久性。河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段工程LXTJ-7標(biāo)財(cái)務(wù)分析顯示，智能壓漿功效相對于傳統(tǒng)壓漿節(jié)約人工費(fèi)30%左右，節(jié)省工期20%左右，綜合成本節(jié)約25%左右，明顯提高了工程施工進(jìn)度，降低了施工成本，提高了施工質(zhì)量，有利于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和降低橋梁全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本。

7 結(jié)語

智能壓漿系統(tǒng)通過精密儀器測量、計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算，依照預(yù)定程序來保證壓漿質(zhì)量，和傳統(tǒng)壓漿有著本質(zhì)區(qū)別。采用智能循環(huán)壓漿工藝，推進(jìn)精細(xì)化施工，是在現(xiàn)行技術(shù)條件下保證橋梁預(yù)應(yīng)力損失，防止預(yù)應(yīng)力橋梁開裂和超限下?lián)?，保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全和耐久性的最佳途徑。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/TF5O一2O11).人民交通出版社,2011.

[2]周昆.橋梁預(yù)應(yīng)力壓漿智能控制技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備研究,2010.11.

[3]唐鴻武.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的壓漿施工應(yīng)用,2011.10.