預(yù)應(yīng)力混凝土智能張拉與智能壓漿新工藝應(yīng)用

胡塏

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中，由于橋梁預(yù)應(yīng)力張拉和管道壓漿施工不達(dá)標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害的產(chǎn)生。在傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力張拉施工中，由于存在較大張拉力控制誤差、伸長量測量精確度不足，同步張拉受限等原因，以及傳統(tǒng)管道壓漿中人為操作誤差控制、灌漿流量及壓力控制難度較大等問題，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土張拉壓漿施工質(zhì)量較差，影響工程整體施工質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力混凝土智能張拉與智能壓漿工藝的應(yīng)用，則有效解決了傳統(tǒng)工藝中存在的問題，通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)，在智能張拉中對張拉力、加載速率、持荷時(shí)間等進(jìn)行精確控制。在智能壓漿中對水膠比、穩(wěn)壓時(shí)間等精確控制，對壓力與流量自動(dòng)調(diào)節(jié)，對壓漿數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄，大幅提升預(yù)應(yīng)力混凝土張拉壓漿施工效率，保障施工質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本，提升工程效益。

2 預(yù)應(yīng)力智能張拉施工工藝應(yīng)用探討

2.1 預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)

預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力張拉各環(huán)節(jié)關(guān)鍵參數(shù)的控制，運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能化施工代替人工操作。相較傳統(tǒng)人工張拉施工，智能張拉技術(shù)的顯著特點(diǎn)是施工的同步性與精確性，能夠?qū)崿F(xiàn)張拉應(yīng)力的自動(dòng)化控制，同時(shí)精準(zhǔn)控制加載速率、持荷時(shí)間等，最大限度避免了人為因素對各節(jié)點(diǎn)控制的誤差，并能夠通過程序編輯，校正系統(tǒng)自身存在的誤差，為張拉施工質(zhì)量提供重要保障[1]。

預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)構(gòu)成包括主機(jī)、油泵、千斤頂三部分（見圖1）。系統(tǒng)控制指標(biāo)為應(yīng)力，校對指標(biāo)為伸長量誤差。在系統(tǒng)運(yùn)行中，通過傳感技術(shù)采集千斤頂工作壓力及鋼束伸長量等數(shù)據(jù)，并向主機(jī)傳輸進(jìn)行分析判斷，同時(shí)油泵系統(tǒng)在接到指令后進(jìn)行變頻電機(jī)工作參數(shù)的調(diào)整，確保油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠?qū)嵤┚_調(diào)控，精準(zhǔn)控制張拉力、加載速率。同時(shí)，通過智能系統(tǒng)還可以進(jìn)行程序預(yù)設(shè)，在主機(jī)發(fā)出指令后進(jìn)行自動(dòng)張拉施工。

圖1 預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)工作構(gòu)成

2.2 預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.2.1 提高張拉力精度

①預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)應(yīng)用中，傳統(tǒng)壓力表由壓力傳感器所替代，可以將壓力精確到0.1MPa，相較于傳統(tǒng)壓力表精確度提升約有百倍。

②壓力傳感器將接收壓力產(chǎn)生的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，并實(shí)時(shí)向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸，避免了傳統(tǒng)張拉控制中不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的誤差，大幅提高控制精度。

③高精度壓力傳感器置于智能千斤頂中，實(shí)際測量值是對張拉應(yīng)力的直接表征，也能夠有效提高張拉力控制精度。

④在預(yù)應(yīng)力張拉施工中，持荷時(shí)間通常要求在5min，智能張拉施工中可以在系統(tǒng)中提前編輯程序，穩(wěn)定持荷階段的加載速率、持荷時(shí)間等，有效避免了張拉應(yīng)力起伏，降低預(yù)應(yīng)力損失量，有效提升張拉力精度。

2.2.2 提高鋼束伸長量測量精度

①智能張拉技術(shù)中位移器測量精確度在0.01mm 以上，相較于傳統(tǒng)鋼尺測量工具精度大幅提升。

②位移傳感器同樣置于智能千斤頂，同樣可將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，向計(jì)算機(jī)傳輸，避免了人為因素、環(huán)境因素的干擾。同時(shí)，如果鋼束伸長量過長，系統(tǒng)還可以自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并停止張拉施工，有效控制張拉過程。

2.2.3 實(shí)現(xiàn)同步張拉

相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力張拉千斤頂誤差應(yīng)當(dāng)控制在±2%。在智能張拉系統(tǒng)中，由兩臺(tái)功率相同的油泵控制千斤頂，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和施工程序設(shè)置，再進(jìn)行張拉施工[2]。在施工過程中，通過采集壓力傳感器、位移傳感器傳輸數(shù)據(jù)信息，對其進(jìn)行研判，判斷實(shí)際測量值是否滿足規(guī)定，若是則繼續(xù)張拉，若不是則及時(shí)發(fā)出警報(bào)，檢查并解決問題后再繼續(xù)張拉。持荷階段，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制校對，直至實(shí)測值達(dá)到期望值并穩(wěn)定。

3 預(yù)應(yīng)力智能壓漿施工工藝應(yīng)用探討

3.1 預(yù)應(yīng)力智能壓漿技術(shù)

預(yù)應(yīng)力智能壓漿技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)全過程智能化工作，管道中漿液循環(huán)的同時(shí)可排除雜質(zhì)和空氣，完全代替了人工操作。此外，還能進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)壓、精準(zhǔn)控制。在預(yù)應(yīng)力智能壓漿技術(shù)應(yīng)用中，通過對水膠比、壓力大小及流量的智能化控制，以及對壓漿數(shù)據(jù)的自動(dòng)化記錄，漿液持續(xù)循環(huán)確保管道雜質(zhì)完全排出，保證壓漿的密實(shí)性，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

智能壓漿技術(shù)工作的核心是智能壓漿系統(tǒng)，包括漿液制作、壓漿、測控、循環(huán)等幾個(gè)系統(tǒng)（見圖2）。循環(huán)系統(tǒng)促使?jié){液在管道中持續(xù)循環(huán)，當(dāng)出現(xiàn)堵塞時(shí)，壓力系統(tǒng)可通過施加壓力沖破阻塞，確保漿液重復(fù)流動(dòng)，壓密實(shí)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)反饋信息進(jìn)行壓力大小、穩(wěn)壓時(shí)間的調(diào)節(jié)，管道端部的傳感器對漿液壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行研判，發(fā)揮調(diào)節(jié)指令，確保壓漿的飽滿性。

圖2 智能壓漿系統(tǒng)構(gòu)成

3.2 預(yù)應(yīng)力智能壓漿技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

3.2.1 動(dòng)態(tài)控制壓漿系統(tǒng)

①精確控制水膠比。在相關(guān)技術(shù)規(guī)范中，預(yù)應(yīng)力混凝土漿液水膠比應(yīng)當(dāng)在0.26-0.28 之間，通過智能壓漿系統(tǒng)，可以將水膠比精確控制在規(guī)定范圍內(nèi)。在智能系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)控制壓漿系統(tǒng)可以對制漿系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，嚴(yán)格控制流量計(jì)、閥門、水泵開關(guān)等，確保制漿精準(zhǔn)性。

②精確測量漿液流量。智能壓漿系統(tǒng)中，包括測定漿液流量的裝置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測管道內(nèi)容漿液狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)漿液流量的精準(zhǔn)控制。

③精確控制壓漿壓力。使用壓力測試裝置，在壓漿過程中，為避免壓力損失，導(dǎo)致壓漿壓力不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的0.5MPa～0.7MPa，可在系統(tǒng)中提前設(shè)置出漿口壓力值高于0.5MPa，保證管道內(nèi)壓漿壓力大小始終符合規(guī)范要求。

3.2.2 循環(huán)壓漿工藝提高壓漿質(zhì)量

在預(yù)應(yīng)力智能壓漿系統(tǒng)中，采用循環(huán)壓漿工藝，在壓漿循環(huán)中排除管道內(nèi)的空氣、雜質(zhì)等，提高壓漿質(zhì)量。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部孔隙會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋受損，尤其是外部環(huán)境因素通過孔隙滲透至結(jié)構(gòu)內(nèi)部，會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，內(nèi)部張力降低，嚴(yán)重影響預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。循環(huán)壓漿工藝應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)成型后，能夠大幅提升結(jié)構(gòu)的密實(shí)度，有效避免了結(jié)構(gòu)孔隙問題，確保壓漿質(zhì)量[3]。同時(shí)，循環(huán)壓漿系統(tǒng)還可以根據(jù)壓力損失情況，判定管道內(nèi)部阻塞、漏漿情況，及時(shí)疏通管道，充分保障預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全。

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力混凝土智能張拉和智能壓漿施工工藝在實(shí)際應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢，可以使用在預(yù)應(yīng)力橋梁工程施工中，大幅提升施工效率，保障施工質(zhì)量，降低施工成本。