華龍一號安全殼豎向預應力管道灌漿質量分析與真空灌漿處理

王永輝

中核工程咨詢有限公司 北京 100048

1 現場變更灌漿的理論依據及確定分級灌漿方法

倒U 形鋼束氣密性試驗方法主要是檢查鋼束的密封性，壓力達到設計要求的5-7bar 時，能夠保證后續(xù)灌漿操作的順利進行及灌漿質量，能夠確保管道的密封性滿足要求，以及管道在后續(xù)灌漿時保證不漏漿，不對預應力混凝土和鋼襯里產生影響。

在氣密性試驗不滿足要求的情況下，表明預應力孔道的密封性不強，鋼束的外接灌漿孔或孔道內局部存在泄漏現象，為此考量對鋼束灌漿施工方法進行調整，以確保灌漿期間不漏漿、不會對鋼襯里和預應力混凝土產生影響，故采取對倒U 形鋼束豎向段進行分級灌漿的方法。

1.1 一次性灌漿方法

通過已經完成鋼束密封性檢查的四束情況來看，雖未達到設計要求的打壓5-7bar，保壓3min 后壓降不超過1bar,但當壓力分別達到2bar、3bar 時,保壓3min 大部分壓降未超過1bar。據此，能夠反映出現場鋼束實際的密封性大多數能夠達到3bar 的壓力；同時，借鑒國內其他核電項目預應力氣密性試驗壓力均為3bar，在灌漿過程中嚴密監(jiān)測便可保證灌漿質量。

故而，可將鋼束導管密封性壓力檢查現場變更為：氣密性試驗壓力未超過5bar,但在3-5bar 范圍內,且打壓3min 后的壓降不超過1bar 時,在灌漿全程對灌漿壓力、漿體量的控制、鋼襯里的監(jiān)測的一次性灌漿到指定標高的方法，以保證安全殼鋼襯里的安全的。

1.2 倒U 形鋼束豎向段分級灌漿原理

當氣密性試驗不滿足打壓3-5bar 保壓3min 后壓降不超過1bar 的要求時，表明鋼束內氣密性較差，除去鋼束外接灌漿孔外鋼束內存在泄漏的概率較大、風險較高。為保證灌漿過程不對鋼襯里或預應力混凝土產生影響，鋼束內灌漿壓力應在安全壓力（即氣密試驗壓力）范圍內，故考慮對鋼束灌漿的壓力按照每一級不大于密封性試驗壓力（即3bar）的方法分階段進行灌漿。

第一級灌漿：灌漿最高點與最低點的壓差（即灌漿壓力）小于氣密性試驗的壓力3bar,灌漿壓力設定為2．5bar（取整，漿體高度10m，見注1），穩(wěn)壓后觀察3min 壓降不超過0．25bar,即表明在灌漿壓力為3bar 的灌漿高度以下鋼束的密封性滿足要求，未出現泄漏情況；若保壓3min 壓力下降超過0．25bar（0．25bar 約為1m灌漿高度，約12．4L 的漿體，以便有充分的漿體填充鋼束泄漏部位或混凝土內的孔洞或連通性氣孔）,則表明鋼束內灌漿高度以下出現漿體流失或泄漏，應停止灌漿作業(yè)，避免灌漿壓力增大對鋼襯里產生鼓包、混凝土出現大量漏漿的現象，同時立即排放孔道內的剩余漿體,用小于密封性檢査時壓力的壓縮空氣持續(xù)通入管道,從管道一端注入壓縮空氣,直至另一端無漿體流出為止,期間加強對鋼村里的監(jiān)測。

第二級灌漿：通過第一級的灌漿操作，若有鋼束灌漿高度內泄漏的情況時，第一級灌漿時的漿體已進入泄漏通道，對混凝土內的孔洞或連通性氣孔進行了填充。那么，第二次灌漿壓力設定為5bar（漿體高度20m）,即灌漿最高點與第一次灌漿的最高點壓差仍不超過氣密性試驗壓力3bar,驗證第二級灌漿高度范圍內鋼束的密封性和泄漏情況，若出現壓降超過0．25bar，再次排出鋼束內的漿體；若壓降未超過0．25bar,繼續(xù)第三級灌漿作業(yè)。

第三級灌漿:原理同上，第三級灌漿壓力設定為7bar（漿體高28m）穩(wěn)壓后觀察壓降3min,若壓降不超過0．25bar 則繼續(xù)灌漿，否則同上，排出漿體后再次灌漿。

第四級灌漿：原理同第三級灌漿，第四級灌漿壓力設定為10bar（漿體高度40m）。

2 預應力鋼束灌漿中斷原因分析

采取分級保壓觀測的灌漿方式，受施工現場環(huán)境溫度影響，且在執(zhí)行過程中，保壓、觀察時間較長，漿體受重力影響存在沉淀；

第一次灌漿排漿后，吸附在鋼絞線的孔隙內及孔道內壁的水泥漿持續(xù)產生水化熱，第二次灌漿漿體進入孔道后漿體沉淀泌水和加速凝固，進而導致漿體無法排出；

V5 倒U 型鋼束灌漿過程中，因灌漿泵為活塞泵，難以完全準確一次性控制單一壓力值，導致灌漿用時延長；

當第一次不滿足進行排漿后，再次進行灌漿時，仍遵循分級灌漿的方式進行，重復已滿足要求的壓力值（即2．5bar、5bar 和7bar）穩(wěn)壓和觀測步驟，灌漿時間延長，進一步加速漿體的沉積、凝固時間的縮短。

3 真空灌漿方案的提出與模擬試驗

真空灌漿是后張預應力混凝土結構施工中的一項新技術，在歐洲各國應用很普遍，在我國，南京長江二橋率先應用，以后陸續(xù)在其他城市應用。其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵對孔道進行抽真空，使之產生-0．08 至-0．1MPa 的真空度，然后用灌漿泵將水泥漿從孔道的另一端灌入，并加以≤0．7MPa 的正壓力，直至充滿整條孔道。由于管道中只有極少的空氣，很難形成氣泡；另外，由于孔道與壓漿機之間的正負壓力差，大大提高了預應力孔道灌漿的飽滿度和密實度；采用真空灌漿工藝是提高后張預應力混凝土結構安全度和耐久性的有效措施。

4 結語

在預應力技術逐步普及的今天，成功掌握和應用灌漿技術是預應力施工技術人員所必須的。大量的試驗和工程實例，證明了采用真空灌漿技術是確保高質量灌漿的一個強有力的手段，對確保工程質量、杜絕質量隱患、保證結構耐久性、提高經濟效益有著巨大貢獻，V5 孔道缺陷的處理對同類堆型或其他類似預應力工程施工有借鑒作用和實踐意義。

注1：根據P（壓力）=p（壓強）×S（面積），p=ρgh，w/c 取0．35，漿體ρ 計算為2g/cm3，經計算壓力2．5bar、5bar、7bar、10bar,漿體高度分別為10m、20m、28m、40m。