橋梁預(yù)應(yīng)力筋孔道壓漿質(zhì)量控制

蔣 保 東， 汪 勇， 段 宇 帆， 王 國 棟

(中國水利水電第十工程局有限公司 第一分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

后張法預(yù)應(yīng)力孔道壓漿工序為橋梁施工的關(guān)鍵工序之一，其壓漿密實性的好壞對橋梁的耐久性具有重要影響。由于壓漿不密實導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)鋼絞線銹蝕、預(yù)應(yīng)力提前喪失可造成橋梁的實際壽命縮短至設(shè)計壽命的十分之一?？椎缐簼{不密實已被交通部列為公路橋梁建設(shè)中的十大質(zhì)量通病之一。

通江縣環(huán)高明湖經(jīng)濟帶建設(shè)PPP項目為綜合市政工程，規(guī)劃市政道路19條，總里程15.831 km，其中包括11座市政橋梁。該項目橋梁工程主要包含現(xiàn)澆橋梁2座，預(yù)制橋梁8座，半現(xiàn)澆半預(yù)制橋梁1座，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉與壓漿總長度達(dá)到39 000 m。面對如此體量的預(yù)應(yīng)力施工任務(wù)，項目部的技術(shù)管理人員將其作為重中之重進(jìn)行控制。筆者以該工程為依托，重點介紹了預(yù)應(yīng)力孔道壓漿技術(shù)，針對質(zhì)量控制要點與同行進(jìn)行探討。

2 壓漿材料及設(shè)備要求

“工欲善其事，必先利其器”。壓漿材料和壓漿設(shè)備是決定預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

2.1 壓漿材料

目前，市場上有眾多的孔道灌漿劑和水泥，但材料質(zhì)量良莠不齊。為提高施工效率和質(zhì)量，選用新型成品壓漿料在預(yù)應(yīng)力施工中已逐漸成為主流。如何在眾多生產(chǎn)廠家和材料種類中選擇合適的孔道壓漿劑和水泥呢？這是預(yù)應(yīng)力施工中質(zhì)量把控的重點之一。對于壓漿材料的選擇，其應(yīng)具備以下性能：

(1)孔道壓漿劑由減水成分、膨脹成分、礦物摻合料及其他功能性材料等干拌而成。

(2)孔道壓漿劑中含水率≤3%、細(xì)度≤8%、氯離子含量≤0.06%。

(3)水泥作為壓漿料中的主要成分，一般選用低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥。

(4)選用的水泥必須性能穩(wěn)定且強度等級不得低于42.5 MPa。

(5)水泥漿的干縮性能會造成管道中壓漿不飽滿，甚至預(yù)應(yīng)力筋都無法完全被包裹。壓漿料中應(yīng)摻加一定比率的微膨脹劑以提高管道壓漿的飽滿度，但不應(yīng)選用鋁粉膨脹劑一類的以“發(fā)氣”為膨脹原理的膨脹劑。

(6)在壓漿過程中，壓漿料需要具備一定的保塑性能和高流動性，以減緩流動性損失速度。

(7)壓漿料拌制用水宜使用清潔用水，每升水中不得含有350 mg以上的氯化物離子或任何一種其他有機物。

(8)配制灌漿材料時，預(yù)應(yīng)力孔道灌漿劑引入到漿體中的氯離子總量不應(yīng)超過0.1 kgm3。

2.2 對壓漿設(shè)備的要求

壓漿設(shè)備一般由控制系統(tǒng)、制漿裝置、儲漿裝置、壓漿裝置組成。采用真空輔助壓漿法施工時，還應(yīng)配備能滿足施工要求的真空泵。

控制系統(tǒng)應(yīng)具有壓力控制功能，控制精度在0.05 MPa以內(nèi)，持壓過程中其壓力波動不超過0.1 MPa。

根據(jù)相關(guān)要求，制漿機的轉(zhuǎn)速應(yīng)選用不低于1 000 r/min的高速攪拌機，攪拌葉的形狀應(yīng)與轉(zhuǎn)速相匹配，其葉片的線速度不宜小于10 m/s，最高線速度宜限制在20 m/s以內(nèi)，且應(yīng)能在規(guī)定的時間內(nèi)將壓漿液攪拌均勻。制漿桶容積不小于240 L。

用于臨時儲存漿液的儲漿罐的攪拌速度可適當(dāng)調(diào)低，但其必須能保持漿液的均勻性和流動性。儲漿罐容積不宜小于壓漿管道體積的1.5倍，且應(yīng)設(shè)置網(wǎng)格尺寸為(1.5～3)mm×(1.5～3)mm的過濾網(wǎng)，以防止未充分水解的壓漿料進(jìn)入預(yù)應(yīng)力孔道。

壓漿機應(yīng)采用活塞式可連續(xù)作業(yè)的壓漿泵，其壓力表最小分度值應(yīng)不大于0.1 MPa，實際工作壓力在最大量程25%～75%的范圍內(nèi)。不得采用風(fēng)壓式壓漿泵進(jìn)行孔道壓漿。

高強度橡膠壓漿管的抗壓能力應(yīng)達(dá)到2 MPa以上，避免在壓漿過程中出現(xiàn)脫管及破裂現(xiàn)象。吸漿管不宜過長，否則壓力損失大而導(dǎo)致壓漿不飽滿。

真空輔助壓漿工藝中采用的真空壓漿泵應(yīng)能達(dá)到0.1 MPa的負(fù)壓力。

3 壓漿工藝流程

3.1 普通壓力壓漿

普通壓力壓漿施工流程見圖1。

施工準(zhǔn)備：在正式壓漿工作開始前，根據(jù)廠家提供的說明書及規(guī)范要求試配壓漿液，根據(jù)其泌水率、流動性及強度確定水膠比。

圖1 普通壓力壓漿施工流程圖

壓漿液拌制順序：先加入每盤漿液的用水量，然后開啟攪拌機，同時均勻加入每盤的壓漿料，攪拌4～6 min使壓漿料充分溶解，然后進(jìn)行漿液稠度檢測、直至檢測合格后將漿液通過濾網(wǎng)轉(zhuǎn)入儲漿罐中，以備壓漿使用。

壓漿時，最大壓力宜控制在0.5～0.7 MPa，當(dāng)預(yù)應(yīng)力孔道過長時，應(yīng)適度提高壓力，但不宜超過1 MPa。壓漿開始后，當(dāng)出漿口排出的壓漿液稠度與壓漿口壓入的漿液稠度一致且無稀稠變化時，關(guān)閉出漿口閥門，將壓漿壓力保持在0.5 MPa的穩(wěn)壓期不小于2 min后，關(guān)閉壓漿口閥門，停止壓漿。

3.2 真空壓力壓漿

真空壓力壓漿是采用真空輔助壓漿設(shè)備進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道壓漿，其工作原理是先采用真空泵將預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣抽出，然后使用壓漿機壓漿的一種施工方法，主要目的是保證壓入的漿體無大量聚集的氣泡，從而保證壓漿質(zhì)量(圖2)。

真空壓力壓漿的施工過程如下：

施工準(zhǔn)備：在所有的進(jìn)漿口、吸氣孔安置密封閥門，將真空設(shè)備和壓漿設(shè)備組裝，清除管道里的水和雜物。

打開管道的出口閥門和連通閥，關(guān)閉其他閥門，開啟真空泵抽管道內(nèi)的空氣，當(dāng)管道內(nèi)的真空度維持在-0.06～-0.1 MPa值時(壓力盡量低為好)，停泵約l min，若壓力能保持不變即可認(rèn)為孔道能達(dá)到并維持真空。緊接著壓漿泵將漿體壓入孔道，直到漿體通過透明管道段。此時，關(guān)閉連通閥，打開排漿閥，將漿體排入廢漿罐中，直到流出的漿體無擺動并具有良好的稠度。

圖2 真空輔助壓漿設(shè)備原理圖

關(guān)閉出口閥門，在0.5 MPa的壓力下穩(wěn)壓2 min，再關(guān)閉入口閥門，停止壓漿。

4 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量控制要點

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工的過程控制對壓漿的質(zhì)量水平有很大影響?，F(xiàn)場施工時，為確保預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿質(zhì)量，必須對施工全過程進(jìn)行有效的質(zhì)量控制。

(1)波紋管安裝位置的偏差會造成管道線形不流暢，從而給壓漿作業(yè)帶來困難，亦無法保證壓漿質(zhì)量。因此，要求在現(xiàn)場施工時按照設(shè)計及規(guī)范要求沿管道每隔1～2 m及在所有的斜率變化點標(biāo)明波紋管的位置，從“長—寬—高”三個方向進(jìn)行確定，以保證管道位置與設(shè)計圖紙一致。

(2)壓漿施工前，對錨具外的鋼絞線、夾具與錨墊板的空隙應(yīng)進(jìn)行封錨，以使預(yù)應(yīng)力孔道除進(jìn)、出漿口外保持密封，防止因漏漿而導(dǎo)致壓漿不飽滿。

(3)為使壓漿液保持較好的流動性，應(yīng)保證管道通暢并潤濕。可采用中性或堿性洗滌劑(皂液)加水稀釋后對管道進(jìn)行加壓沖洗，沖洗后使用空壓機將管道中的水全部壓出。

(4)配制優(yōu)質(zhì)的漿液對壓漿質(zhì)量有很大的影響。壓漿液稠度過稀將導(dǎo)致管道填充不密實，泌水率大，干縮大。壓漿液過稠，吸管容易發(fā)生堵塞而導(dǎo)致其流動性降低。人工配制壓漿液時，應(yīng)嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行配制，控制壓漿料和水的用量，充分?jǐn)嚢杈鶆?，無分層、離析現(xiàn)象。檢測每盤壓漿液的稠度，將其流動度控制在13～18 s范圍內(nèi)，待其符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求后，方可將其壓入管道中。

(5)在壓漿施工時，應(yīng)嚴(yán)格控制漿體溫度。溫度較低時，在漿體硬化后可能會使管道中產(chǎn)生結(jié)晶水而造成壓漿不密實。溫度過高時，漿體流動性損失快，會給施工造成困難。壓漿液的漿體溫度宜控制在5℃～30℃，壓漿及壓漿完成3 d內(nèi)，梁體及環(huán)境溫度不得低于5℃，否則需采取保溫措施以防止管道凍裂。當(dāng)壓漿溫度高于35℃時，將壓漿時間調(diào)整在早晚進(jìn)行或降低拌和水的溫度。

(6)壓漿液自拌制完成到壓入管道的延續(xù)時間應(yīng)有嚴(yán)格的控制，且其時間不宜過長。具體時間需根據(jù)施工時現(xiàn)場的氣溫和空氣濕度、壓漿料的相關(guān)性能以及單束管道的壓漿工程量進(jìn)行確定，但時間間隔不宜超過40 min。

(7)壓漿過程宜從低端向高端、先下層再上層一次性完成。壓漿應(yīng)緩慢、均勻進(jìn)行。對于比較集中且相鄰的管道應(yīng)盡量連續(xù)壓漿，以免發(fā)生竄孔現(xiàn)象。

(8)待壓漿結(jié)束2～4 h后、壓漿液初凝開始前，進(jìn)、出漿口的閥門方可拆除。

5 結(jié) 語

結(jié)合該工程預(yù)制梁涉及的預(yù)應(yīng)力孔道壓漿，可以發(fā)現(xiàn)管道壓漿是一項比較細(xì)致的工作，在很大程度上影響到預(yù)應(yīng)力橋梁的使用壽命。施工前需要選擇合適的壓漿設(shè)備、材料和工藝。在施工過程中，針對不同情況和出現(xiàn)的問題應(yīng)及時進(jìn)行分析和處理，盡量消除影響預(yù)應(yīng)力壓漿質(zhì)量的各種因素。只有對施工的全過程進(jìn)行控制，才能保證施工質(zhì)量。