智能張拉壓漿在預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用研究

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，公路橋梁建設(shè)取得了很大的進步。智能張拉與壓漿技術(shù)作為公路橋梁施工技術(shù)中的新型技術(shù)，不僅對路橋建設(shè)起到了很大的促進作用，而且其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。文章在相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上研究了如何將智能張拉壓漿技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制箱梁施工，以期為行業(yè)發(fā)展進步提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智能張拉；智能壓漿；預(yù)制箱梁施工；公路橋梁建設(shè)；預(yù)應(yīng)力技術(shù) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2016）18-0100-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.049

近年來，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國橋梁施工中得到廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出重要作用。其在橋梁施工中的有效運用，不僅可以很大程度上提升工程中所使用混凝土構(gòu)件的承載性能，同時在混凝土防裂上具備良好效果，可以有效提升橋梁工程的耐久性以及使用壽命。其應(yīng)用是橋梁施工技術(shù)的一大發(fā)展，相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言，其在安全可靠性方面的優(yōu)勢十分顯著。但是在實踐過程中，也存在著一定的不足之處，較為常見的是收縮及徐變問題和構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力張拉過程中的控制難度相對較高。為探索此類問題解決的方法手段，規(guī)避問題的發(fā)生，對橋梁建設(shè)中預(yù)應(yīng)力張拉進行有效控制。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，就智能張拉壓漿在預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用進行具體分析，旨在促進該項關(guān)鍵技術(shù)的進一步發(fā)展與應(yīng)用。

1 智能張拉壓漿技術(shù)原理

1.1 智能張拉工藝原理

智能張拉系統(tǒng)是集信息化處理技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、傳統(tǒng)張拉方法于一體的智能化系統(tǒng)，其目的是通過現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的有效控制以實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉的標(biāo)準(zhǔn)化、自動化和智能化，提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量以及提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。如圖1所示，智能張拉系統(tǒng)主要包括主機、油泵、千斤頂、前端控制器、測量傳感器、壓力傳感器、程控軟件系統(tǒng)等多個部分。在實際的作業(yè)施工中，各個組成部分相互協(xié)調(diào)，發(fā)揮智能張拉系統(tǒng)的功能。

智能張拉系統(tǒng)執(zhí)行控制功能時，以應(yīng)力為其控制指標(biāo)，而同時以伸長量作為輔助手段，起到有效的校正作用，其誤差值作為校正指標(biāo)。系統(tǒng)運行時數(shù)據(jù)采集功能由傳感器技術(shù)承擔(dān)，傳感器采集數(shù)據(jù)之后，作為原始數(shù)據(jù)被系統(tǒng)主機接收，主機則會對原始數(shù)據(jù)進行綜合處理，相關(guān)判斷分析功能由程控軟件來完成，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)指令，主機會將其發(fā)送至各對應(yīng)張拉設(shè)備。各設(shè)備則會依據(jù)指令完成相關(guān)參數(shù)設(shè)定，例如通過對變頻電機參數(shù)、油泵電機轉(zhuǎn)速等的調(diào)整來完成進退油自動化操作、控制張拉加載速度，以此精確控制張拉應(yīng)力。同時信息可以實時記錄，以實時位移信息以及采集油壓為參考標(biāo)準(zhǔn)自動生成記錄表。除此之外，高度智能化的系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)程序來控制相關(guān)張拉設(shè)備，使之機械動作同步進行，該模式下，系統(tǒng)可自動完成相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)同步，并對不準(zhǔn)確參數(shù)進行修正以進行張拉校正，從而完成對張拉過程的自動化控制。

1.2 智能壓漿工藝原理

在預(yù)制箱梁施工中，智能壓漿可以使預(yù)應(yīng)力筋得到很好的保護，最大化避免其被銹蝕，同時可以使橋梁結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)固，提升其耐久性。在橋梁的施工建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力筋是由混凝土與水泥漿組成的結(jié)合體充當(dāng)，緊密的結(jié)合使它們形成完整的整體，從而提高錨固的可靠性以及結(jié)構(gòu)物的承載能力與抗裂性能。在箱梁施工中，如果壓漿密實度不達標(biāo)，就會使整個橋梁質(zhì)量受到非常嚴(yán)重的影響。

如圖2所示，智能壓漿系統(tǒng)主要由進漿端測控箱、注漿測控臺、出漿端測控箱、壓漿機、壓漿泵等多個部分共同組成，每個部分作用不同，但是在整體中發(fā)揮著不可或缺的作用。這些部分的高效協(xié)調(diào)與作用，能夠?qū)簼{施工質(zhì)量進行智能控制。

在壓漿施工開始之前，需要在智能壓漿系統(tǒng)中輸入灌漿的箱梁型號以及各孔相應(yīng)參數(shù)，然后經(jīng)由控制臺內(nèi)部程序完成對所需漿量的自行計算過程。所注入的漿液會持續(xù)地于回路中循環(huán)，直至空氣排凈。在管道發(fā)生堵塞等現(xiàn)象時，可及時采取有效手段進行處理，也就是增加沖孔壓力，使雜物得以全部排出，從而減少影響壓實度的因素，提高壓漿質(zhì)量。同時，在進漿口與出漿口設(shè)置精密傳感器，對壓力、漿液水膠比以及流量等參數(shù)進行實時的監(jiān)測，并且將所測數(shù)據(jù)傳輸至主機，主機則以進出口壓差相關(guān)數(shù)據(jù)作為判別依據(jù)，分析管道壓實度，并且通過對流量進行調(diào)整以完成不合格狀況下的校正過程。其具體過程為在指令命令下測控系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)參數(shù)調(diào)整壓力及流量，以提升壓漿飽滿程度及密實程度，從而保證壓漿施工保質(zhì)保量完成。整個壓漿過程可以實現(xiàn)自動檢測進度、自動監(jiān)測密度、自動保壓以及自動結(jié)束等。

2 智能張拉壓漿在預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用

2.1 智能張拉施工

智能張拉施工的第一步是要在張拉時對其進行初應(yīng)力狀態(tài)調(diào)整，張拉過程需要分為多個階段進行，各階段張拉取值為張力控制應(yīng)力的1/10。與此同時，要準(zhǔn)確記錄實際伸長量，以便判斷張拉是否在可控范圍內(nèi)，當(dāng)達到施工設(shè)計的張拉噸位以及符合設(shè)計要求之后再進行錨固。

2.1.1 張拉設(shè)備。所選用預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)中的設(shè)備通常主要有壓力表、高壓油管、張拉千斤頂、油泵、壓漿機、拌漿機、真空吸漿泵和錨固工具等。

2.1.2 制作預(yù)應(yīng)力筋。鋼絞線下料長度的確定，需要經(jīng)過準(zhǔn)確的計算，其應(yīng)當(dāng)符合三方面條件要求：一是預(yù)制箱梁長度；二是千斤頂工作長度；三是鋼絞線在傳輸過程中所需要的連接長度。工程實踐中，鋼絞線散頭現(xiàn)象時有發(fā)生，因而選擇正確的切割設(shè)備是十分重要的，通常選用砂輪切割機。下料至一束標(biāo)準(zhǔn)時，就需要對其進行梳理并綁扎，所用工具為梳筋板，綁扎可采用細鐵絲。綁扎時每隔2～3m綁扎一道。通常鋼絞線下料的數(shù)量應(yīng)當(dāng)滿足施工標(biāo)準(zhǔn)與要求。

2.1.3 穿束施工。在預(yù)制箱梁施工過程中，為簡化工序，一般可采用整束穿束的方法。需要注意的是，穿束之前要完成鋼束的清理工作以避免雜質(zhì)污染導(dǎo)致其銹蝕，并且要在其前端配置引導(dǎo)頭以方便穿束，焊接過程中，注意保證其穩(wěn)定，避免鋼絞線纏繞。

2.1.4 張拉錨固。預(yù)應(yīng)力施加應(yīng)當(dāng)控制好時間，需要在混凝土強度達到設(shè)計強度之后開始進行。通常預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)保證通過一次張拉工藝即可達成施工目標(biāo)，其張拉之前應(yīng)當(dāng)完成的準(zhǔn)備工作是分別使用單頂預(yù)緊，預(yù)緊次序為自上而下。主要的施工順序為：安裝工作錨→限位板→千斤頂→工具錨→進行初次張拉→測初伸長值→繼續(xù)張拉→測終伸長值→進行錨固→張拉缸回油、工具錨松脫→關(guān)閉油泵、張拉缸、頂壓缸復(fù)位→卸載工具錨、千斤頂。

2.1.5 計算張拉伸長量。進行張拉施工的過程中，控制方法采取雙控制策略，即伸長值和應(yīng)力雙控制，因為應(yīng)力值可更為精確地反映張拉狀況，故以應(yīng)力指標(biāo)為主要控制手段，伸長量控制為輔助手段。張拉實際伸長值和理論伸長值之間的差值正常范圍為±6%，一旦超出此范圍，需要

立即停止張拉，及時查明原因，并采取相應(yīng)的解決措施。

2.1.6 滑、斷絲的處理。進行張拉時，如果存在斷絲以及滑絲等現(xiàn)象，應(yīng)該停止張拉，找出原因，并進行記

錄，如果斷絲、滑絲量超出設(shè)計和規(guī)范要求，應(yīng)重新?lián)Q束。

2.2 智能壓漿施工

在預(yù)制箱梁施工中，為了更好地完成智能壓漿過程，需要做好如下三點事項：（1）張拉前需要安裝錨固工具，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格檢查錨墊板壓漿孔，保證其通暢；

（2）張拉結(jié)束后，存在多余的鋼絞線的情形下，應(yīng)當(dāng)采用可靠手段切除并進行封錨處理；（3）由于不可避免的特殊情況，必須要延遲壓漿，則需要使用鍍鋅絲管和錨墊板壓漿孔連接，再采用厚鋼編管引出壓漿管。

在預(yù)制箱梁施工中，智能壓漿主要順序如下：

（1）做好真空輔助壓漿準(zhǔn)備工作，連接進漿端與出漿端管路，并且確保不漏漿；（2）關(guān)閉所有閥門和排氣孔（真空泵除外），然后啟動真空泵，使真空度在-0.07以上；（3）確保真空泵的正常運作，啟動壓漿端的壓漿機，進行壓漿。繼續(xù)加壓，使水泥漿到達安裝負壓容易上方的三通閥門；（4）操作三通閥門，將水泥漿和真空泵隔離，與此同時，將水泥漿導(dǎo)向廢漿容器，然后繼續(xù)壓漿直到溢出的漿液濃度、均勻度符合施工要求；（5）關(guān)閉真空泵、出漿閥門。然后繼續(xù)壓漿，管道壓力控制在0.5～0.7MPa，在60m以內(nèi)的管道應(yīng)穩(wěn)壓3min，而大于60m的管道應(yīng)穩(wěn)壓5min；（6）拆除進漿閥門與出漿閥門以后的設(shè)備，將其與另一組孔道相連，遵照上述步驟重新壓漿；（7）壓漿順序應(yīng)該遵循先低后高的順序進行，先對低位孔道進行壓漿。在整個壓漿過程中，為保障壓漿的效果，需要保證施工的連續(xù)性和均勻性，所謂連續(xù)性是指相鄰孔道應(yīng)連續(xù)進行壓漿，避免中斷；（8）為了保證張拉的效果，壓漿作業(yè)最遲不應(yīng)晚于張拉結(jié)束48小時以內(nèi)，在其完成之后，相關(guān)技術(shù)人員需要精確復(fù)核壓漿量以及密實度，并在壓漿結(jié)束后及時封錨。

3 智能張拉壓漿在預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用效果

與傳統(tǒng)的張拉壓漿技術(shù)相比，智能張拉壓漿不僅在技術(shù)上使張拉與壓漿效果更加顯著，而且操作簡單，技術(shù)實現(xiàn)了張拉自動、壓漿自動以及精確穩(wěn)定。在經(jīng)濟效益上，智能張拉壓漿在預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用大大節(jié)約了人工成本，而且后期的加固、維修投入較少，大大節(jié)約了建設(shè)成本。從社會效益角度而言，智能張拉壓漿技術(shù)有效地提高了橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性以及安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，本文主要對智能壓漿技術(shù)原理以及智能壓漿技術(shù)原理進行了深入的研究分析，并結(jié)合預(yù)制箱梁施工對智能壓漿技術(shù)的應(yīng)用進行了系統(tǒng)化的梳理，最后從技術(shù)、經(jīng)濟、社會的角度對智能張拉壓漿技術(shù)的效益進行了概括?？傮w而言，智能張拉壓漿技術(shù)作為一項新型的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，在橋梁施工中有著至關(guān)重要的作用，所以在實際的橋梁施工當(dāng)中，應(yīng)對該項技術(shù)進行不斷優(yōu)化與改進，從而進一步提高橋梁建設(shè)的質(zhì)量。

參考文獻

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作者簡介：趙飛（1983-），男，江蘇揚州人，供職于江蘇省交通工程集團有限公司，中級職稱，研究方向：道路與橋梁。

（責(zé)任編輯：王 波）