預應力智能壓漿技術(shù)在現(xiàn)澆箱梁中的應用研究

湖南永州市交通勘察設(shè)計院 湖南永州 425000

摘要：預應力壓漿是保證預應力質(zhì)量好壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；趥鹘y(tǒng)壓漿的缺陷，進行了預應力智能壓漿技術(shù)在現(xiàn)澆箱梁中的應用研究，對比考察了智能壓漿與傳統(tǒng)壓漿在壓漿壓力、壓漿材料水膠比控制、壓漿端口密實度等關(guān)鍵控制因素的效果，同時對現(xiàn)澆箱梁長孔道壓漿技術(shù)方案進行了探索，確定適合長孔道壓漿的技術(shù)方案。應用研究表明：智能壓漿壓漿較傳統(tǒng)壓漿能夠合理的控制壓漿壓力大小、壓漿材料的水灰比，而且壓漿飽滿密實。采用2臺智能壓漿設(shè)備進行2孔智能循環(huán)壓漿能夠解決長孔道壓漿壓力損失大、漿液流動度損失大的缺點。

關(guān)鍵詞：智能壓漿；傳統(tǒng)壓漿；壓漿壓力；水膠比；密實度

1.引言

后張預應力橋梁以其良好的受力性能和跨度能力大等特點被廣泛運用到實際工程當中[1]-[2]。然而預應力在張拉之后的壓漿工藝受到傳統(tǒng)壓漿工藝人為因素的影響，壓漿質(zhì)量往往不能得到保證，直接降低了橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性能[3]。因橋梁結(jié)構(gòu)壓漿不密實導致橋梁的事故屢見不鮮。國內(nèi)外大量的研究者進行了壓漿工藝的研究，安徽省公開了一種后張法的壓漿工藝，該壓漿工藝是在管道的兩端安裝相應的壓力及流量監(jiān)測儀器，進行半自動的壓漿指標捕捉，使得壓漿部分指標得到較好的監(jiān)測。基于控壓漿工藝，中鐵十一局研究得到了一種真空壓漿密封罩，較好的解決了壓漿錨頭密封的問題。隨著壓漿技術(shù)的發(fā)展，智能壓漿技術(shù)應運而生并且得到了廣泛的運用和發(fā)展[4]-[5]，通過控制壓漿中的各項指標來使得壓漿密實度得到較好的控制。本文依托現(xiàn)澆箱梁預應力壓漿施工，進行了智能壓漿技術(shù)的應用研究，對比考察了傳統(tǒng)壓漿和智能壓漿的壓漿效果，同時基于現(xiàn)澆箱梁中的長孔道難以壓漿飽滿的問題進行了智能循環(huán)壓漿工藝的研究，旨在為智能壓漿技術(shù)在其他地區(qū)的應用提供較好的依據(jù)和工藝借鑒。

2.預應力智能壓漿技術(shù)

2.1智能壓漿技術(shù)工作原理

智能壓漿技術(shù)相對于傳統(tǒng)壓漿，最核心的特點是變?nèi)藶榭刂浦笜藶閿?shù)控系統(tǒng)控制指標。能夠較好的實現(xiàn)壓漿水膠比、壓力大小、壓漿量、穩(wěn)壓時間、壓漿質(zhì)量的控制，并滿足規(guī)范要求。該技術(shù)是通過帶壓的漿液在預應力孔道內(nèi)持續(xù)循環(huán)，來帶走孔道內(nèi)的空氣，并能夠及時發(fā)現(xiàn)孔道堵塞等問題。其主要的構(gòu)成系統(tǒng)有：系統(tǒng)控制主機、測控系統(tǒng)、循環(huán)壓漿系統(tǒng)。智能張拉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 預應力智能壓漿系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2智能壓漿技術(shù)的壓漿工藝控制流程

智能壓漿技術(shù)的壓漿工藝控制流程如下圖所示：

圖2張拉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3智能壓漿質(zhì)量控制要點

相對于傳統(tǒng)壓漿，智能壓漿技術(shù)的質(zhì)量控制要點如下：

（1）水膠比準確控制

壓漿漿液的水膠比控制是保證壓漿漿液質(zhì)量的關(guān)鍵點。系統(tǒng)按照輸入的水膠比自動控制加水量，保證漿液的水膠比滿足要求。

（2）壓力準確控制

在管道進出口安裝了壓漿測控儀，進行全過程的壓力測試，并利用三缸活塞泵加壓實現(xiàn)其穩(wěn)壓的過程。

（3）循環(huán)排除空氣

采用帶壓循環(huán)的方式持續(xù)在管道內(nèi)循環(huán)流動漿液，同時通過調(diào)整壓漿壓力和流量來排除管道內(nèi)空隙和雜質(zhì)。

（4）自動控制

系統(tǒng)集成了PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)整個過程的自動化過程，同時壓漿數(shù)據(jù)能夠真實的保存。

（5）數(shù)據(jù)記錄真實可靠，壓漿過程可溯源回放

系統(tǒng)通過實時捕捉壓力、流量等隨時間變化的曲線，來真實記錄整個壓漿過程，并且這些曲線能夠溯源回放。

（6）實現(xiàn)遠程監(jiān)控

通過無線電，能夠?qū)崿F(xiàn)壓漿數(shù)據(jù)的遠程傳輸，更加利于項目各方的管理。

3.智能壓漿和傳統(tǒng)張拉在現(xiàn)澆箱梁中的技術(shù)對比

3.1試驗方法

某施工現(xiàn)場采用與4箱式現(xiàn)澆箱梁等比例的單箱式梁6孔預應力孔道進行智能壓漿和傳統(tǒng)壓漿的對比試驗研究。其中智能壓漿和傳統(tǒng)壓漿試驗分別為3孔，分別為關(guān)于箱式中軸對稱，預應力孔道長30m左右。

3.2 壓漿結(jié)果對比分析

（1）壓漿斷面飽滿度

待壓漿漿液達到一定強度后，采用破損的方法進行了梁體的切割試驗，查看不同斷面的壓漿效果。其結(jié)果見下表1所示。

表1 智能壓漿和傳統(tǒng)壓漿的壓漿斷面密實度統(tǒng)計

項目斷面總數(shù)空洞斷面數(shù)壓漿理論

體積（m3）灌漿體積

（m3）飽滿度

傳統(tǒng)壓漿760.540.3972.2%

智能壓漿700.540.54100%

從表1可知，智能壓漿飽滿度達到了100%，而傳統(tǒng)壓漿飽滿度僅為72.2%，壓漿效果較差。智能壓漿效果較傳統(tǒng)壓漿效果好。

（2）壓漿技術(shù)參數(shù)對比

表2 智能壓漿和傳統(tǒng)壓漿的壓漿技術(shù)參數(shù)對比

項目水膠比初始流動度進漿口壓力

大?。∕Pa）壓漿壓力差漿液自由泌

水率（3h）

傳統(tǒng)壓漿0.27（精度低）20s1.2（平均值）不能監(jiān)測0%

智能壓漿0.2718s0.70.150%

從表2可知，傳統(tǒng)壓漿初始流動度較規(guī)范值10～17s較大，盡管控制了水膠比，但是精度低，進漿口壓漿壓力大但是不穩(wěn)定，平均值超過了1MPa，較規(guī)范值大，容易造成壓爆管和梁。智能壓漿可以嚴格控制水膠比，從而保證了漿液的初始流動度滿足規(guī)范要求。而且壓漿過程中，能夠保證進漿口壓力在0.5～0.7MPa，自動穩(wěn)壓，可監(jiān)測壓力損失。

對比試驗表明，智能壓漿通過多系統(tǒng)回路監(jiān)控，實現(xiàn)了壓漿過程中各項指標的精確控制，保證了壓漿質(zhì)量，比傳統(tǒng)壓漿各項功能均優(yōu)越。

4.智能壓漿在長孔道壓漿中的工藝運用

4.1長孔道壓漿技術(shù)難點

（1）壓漿壓力和漿液質(zhì)量控制

長孔道管道收到管道摩擦和內(nèi)壁粘性的影響，壓漿壓力損失大，漿液流動性減弱。因而影響壓漿質(zhì)量。

（2）漿液的制備