橋梁工程真空壓漿施工技術(shù)研究

易池生

（江西省福潞祥建設(shè)工程有限公司，江西 宜春 336000）

0 引言

真空壓漿技術(shù)主要是通過壓力管道將混凝土灌注到指定施工區(qū)域，讓混凝土與鋼筋結(jié)構(gòu)以及地基形成一個整體。真空壓漿技術(shù)能夠有效保證施工效果，其也因自身所具備的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢在橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。

1 技術(shù)原理

在橋梁工程施工中真空壓漿技術(shù)的原理是通過在孔道一端使用真空泵對預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行真空抽取，使預(yù)應(yīng)力管道產(chǎn)生-0.08MPa 左右的真空度，之后利用壓漿泵把攪拌好的材料由孔道的一端向著另外一端注入整個預(yù)應(yīng)力管道，施加的壓力≤0.7MPa 正壓力，使其填滿管道形成一個完整的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)[1]。

2 工程概況

某高速公路橋梁項目總長為974m，橋面單幅寬度為20m，兩幅橋間距為1.8m，主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，下部設(shè)計為薄壁空心墩形式，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。由于真空壓漿施工技術(shù)的施工速度比較快、施工效果比較好，對提升工程總體效益有積極作用，所以該橋梁工程的上部連續(xù)梁以及蓋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工全部采用真空壓漿施工技術(shù)。

3 真空壓漿施工技術(shù)工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

為有效預(yù)防混凝土澆筑等施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)波紋管偏移的問題，需要在梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部按照50cm 的間隔距離設(shè)置固定鋼筋，從而使主筋與箍筋穩(wěn)定連接，形成統(tǒng)一的整體結(jié)構(gòu)。在波紋管連接施工環(huán)節(jié)，應(yīng)在接頭部位設(shè)置大一號的管道，其長度宜為被連接管道內(nèi)徑的5～7 倍。在管道曲線部位最高處設(shè)置觀察管，其高程要超出混凝土頂面20～30cm，為避免施工過程中出現(xiàn)堵管問題，應(yīng)做好封閉處理。將錨墊板周邊的雜物清理干凈，同時要保證結(jié)構(gòu)表面的平整度合格，對于外露超出30cm 的鋼筋要及時進(jìn)行切割處理，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工前的檢查工作，各項準(zhǔn)備工作經(jīng)檢查符合設(shè)計要求后，再應(yīng)用無收縮的水泥砂漿進(jìn)行封錨施工。把壓漿管、球閥、轉(zhuǎn)換接頭等設(shè)置到錨墊板上，并對全部閥門進(jìn)行檢查，然后在梁體高處、錨墊板處設(shè)置抽吸真空端與壓漿端，在泥漿入口安裝密封閥門結(jié)構(gòu)，確保各項施工準(zhǔn)備工作符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 真空試抽

為了保證管道的密封性合格，在管道正式投入施工前，要進(jìn)行真空試抽作業(yè)。先給真空泵通水，將全部排氣閥門關(guān)閉，開啟真空泵抽真空，連續(xù)作業(yè)10min 并觀察壓力表變化，如果讀數(shù)在-0.09～-0.06MPa 范圍內(nèi)且連續(xù)保持1min，說明整個管道的密封效果達(dá)標(biāo)。

3.3 泥漿攪拌

在該工程項目中，水泥漿攪拌設(shè)備采用有刻度的攪拌桶。經(jīng)稱量將各個孔道內(nèi)施工需要的水泥漿倒入設(shè)備，同時加入20%～30%的添加劑，持續(xù)攪拌2～3min，再加入其他添加劑，攪拌3min 即可。攪拌完成之后，利用水泥漿稠度漏斗檢查水泥漿的黏稠度參數(shù)（該項目中，水泥漿的黏稠度達(dá)到16～18s）。壓漿作業(yè)環(huán)節(jié)，需保持施工連續(xù)性，在水泥漿攪拌期間要控制好水泥漿的流動性，避免出現(xiàn)水泥漿沉淀問題。啟壓漿泵后，將內(nèi)部水分、氣泡全部排出去，并檢測水泥漿液的黏稠度，達(dá)到要求方可再次施工[2]。

3.4 泥漿灌注

按照該橋梁工程的施工需要，工程單位選用UBL3 螺桿式壓漿機(jī)。正式施工前，先在壓漿機(jī)內(nèi)注入一定量的水，并試運(yùn)轉(zhuǎn)，即開啟設(shè)備，進(jìn)行漿液灌注施工，在壓漿泵的高壓膠管出口部位溢出的漿液和注漿漿液的濃度一致時，說明漿液濃度符合工程要求，此時可停止壓漿施工，將高壓管與錨墊板連接。關(guān)閉壓漿泵接口閥門，同時啟動真空泵，內(nèi)部壓力保持在-0.09～-0.06MPa 后，即可開啟壓漿閥，將水泥漿順利送入孔道內(nèi)部。隨著持續(xù)注入漿液，孔道內(nèi)部負(fù)壓會逐步減小。在水泥漿液的高度達(dá)到透明管的部位后，應(yīng)及時關(guān)閉真空泵、截止閥，再進(jìn)行壓漿施工。待內(nèi)部漿液濃度達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，及時關(guān)閉排漿閥，并連續(xù)壓漿2～3min，待壓力達(dá)到0.7MPa 即可停止施工。每個孔道的壓漿施工結(jié)束后，需及時拆除輸漿管，并清理雜物，但不需要拆接頭，可直接將接頭和其他孔道連接，繼續(xù)開展壓漿施工。為提升壓漿施工質(zhì)量，應(yīng)保持施工連續(xù)進(jìn)行，各項操作嚴(yán)格按照工藝方案執(zhí)行，以保證水泥漿正常循環(huán)使用。在壓漿作業(yè)環(huán)節(jié)，應(yīng)留存相應(yīng)的試塊，并進(jìn)行28d 養(yǎng)護(hù)，之后檢查其抗壓強(qiáng)度，作為評定孔道壓漿施工質(zhì)量的依據(jù)。真空壓漿作業(yè)結(jié)束后，將全部部件拆除、清洗，確保任何閥門、管道內(nèi)部沒有雜質(zhì)與漿液，為后續(xù)正常施工提供基礎(chǔ)條件。

3.5 封錨

將梁端錨具全部清理干凈并經(jīng)過鑿毛處理后，按照設(shè)計方案，進(jìn)行鋼筋綁扎施工。在開展梁板安裝作業(yè)之前，需要進(jìn)行梁板封端預(yù)制處理，同時要檢查模板固定情況與立模后梁長尺寸。接下來根據(jù)梁體結(jié)構(gòu)的配合比、強(qiáng)度進(jìn)行封端混凝土制備，從而達(dá)到密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 真空壓漿施工質(zhì)量控制

為提升該橋梁工程的施工質(zhì)量，切實(shí)發(fā)揮出真空壓漿施工技術(shù)的優(yōu)勢，要做好對錨頭的密封性處理，通常密封24h 后即可進(jìn)行壓漿施工，在施工期間需要做好管道穩(wěn)定性控制，避免出現(xiàn)管道開裂或脫節(jié)的情況。嚴(yán)格控制材料的配合比參數(shù)，該橋梁項目的真空壓漿水泥漿指標(biāo)可見表1。為了避免管道端存在空隙，預(yù)防出現(xiàn)注水沁出的情況，應(yīng)在壓漿前應(yīng)用70 目篩子過篩，避免有雜物進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)。灰漿流動速度為30～45min/s 時開展施工，同時應(yīng)確保施工不中斷[3]。

表1 真空壓漿所用水泥漿液性能指標(biāo)

4 橋梁孔道壓漿存在的質(zhì)量問題

橋梁現(xiàn)場施工容易因人為、技術(shù)等，出現(xiàn)孔道壓漿質(zhì)量問題，常見質(zhì)量問題有以下幾種：

4.1 壓漿不飽滿

壓漿不飽滿主要指的是漿液無法全部填充整個管道，出現(xiàn)該問題的原因如下：第一，出漿口的部位設(shè)置不合理，并未布置到開孔最高點(diǎn)部位。第二，現(xiàn)場施工人員責(zé)任心比較差，觀察不仔細(xì)，在沒有冒出漿液時就停止壓漿施工。第三，在分次壓漿環(huán)節(jié)，因上一次操作不合理而導(dǎo)致后續(xù)施工無法有效開展，且未選擇合適的應(yīng)對措施。第四，未對特殊部位采取合適的應(yīng)對措施，導(dǎo)致飽滿度不合格。第五，壓漿環(huán)節(jié)發(fā)生機(jī)械故障，管道、漿口發(fā)生堵塞問題，且未及時清理孔道，使得壓漿施工出現(xiàn)中斷。第六，真空負(fù)壓施工不合理，塑料波紋管因受到壓力而發(fā)生變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部填充不飽滿，水泥漿的壓力也會發(fā)生損失，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)施工效果不達(dá)標(biāo)。

4.2 孔道成形質(zhì)量問題

目前很多工程項目采用預(yù)埋金屬波紋管的施工方式，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密封性比較差，所以在現(xiàn)場施工中，因有些人員沒有合理開展振搗施工，導(dǎo)致波紋管出現(xiàn)損壞問題；或者因?yàn)楣潭úy管時留下了縫隙，使水泥漿滲入管道，導(dǎo)致水化反應(yīng)發(fā)生，出現(xiàn)管道堵塞的情況，最終導(dǎo)致壓漿施工質(zhì)量不合格[4]。

4.3 漿體質(zhì)量問題

在壓漿施工環(huán)節(jié)，由于水泥漿液的凝固時間需要在24 小時以后才能硬化，倘若壓漿時沒有做好壓力強(qiáng)度的控制，就會導(dǎo)致硬化以后的施工表面出現(xiàn)空隙或孔洞，使得工程的質(zhì)量受到影響。

4.4 排氣孔設(shè)置不當(dāng)

因預(yù)應(yīng)力孔道排氣孔設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致很多部位存在盲點(diǎn)，進(jìn)而出現(xiàn)壓漿不飽滿的情況。在施工環(huán)節(jié)由于排氣孔設(shè)置不科學(xué)，或排氣孔的數(shù)量不夠，在壓漿時就會導(dǎo)致氣體不能排除，會出現(xiàn)孔道堵塞情況，這種情況下，容易導(dǎo)致頂部存在空隙，存在殘余空氣、水分。

5 橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量控制方法

5.1 預(yù)應(yīng)力孔道的選取

在橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工中，波紋管主要采用塑料波紋管與金屬波紋管。預(yù)應(yīng)力波紋管的作用是在混凝土中形成預(yù)留孔道，以便穿設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，同時保護(hù)該結(jié)構(gòu)免受腐蝕影響，但密封性不足，容易出現(xiàn)沁水問題，導(dǎo)致壓漿施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。塑料波紋管強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗氧化、韌性強(qiáng)，且密封性良好，能減少預(yù)應(yīng)力筋的磨損，還具備防腐蝕性與絕緣性，綜合性能較金屬波紋管好。

5.2 水泥漿的選用

在橋梁施工中，壓漿材料的選擇比較重要，通常使用純水泥材料，即普通硅酸鹽水泥材料，水則選用純凈水，水灰比保持在0.4～0.45 范圍內(nèi)。

5.3 預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿

在鋼絞線張拉完成的24h 內(nèi)，要及時開展壓漿施工，特別是在降雨時節(jié)，空氣濕度較大，為防止鋼絞線銹蝕，必須及時進(jìn)行壓漿處理。為了保證壓漿施工的均勻性，保證漿液可以順利充滿整個孔道，滿足密實(shí)性標(biāo)準(zhǔn)，可以采用活塞式真空壓漿泵展開施工。其間對漿體的控制極為重要，并且要嚴(yán)格按照設(shè)計方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，對每道施工工序都要進(jìn)行仔細(xì)的分析、研究，同時落實(shí)質(zhì)量控制要點(diǎn)，結(jié)合不同工序的不同特點(diǎn)，加強(qiáng)對各個工序的管理，消除一切不利因素，提升預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工質(zhì)量，確保不留下任何質(zhì)量與安全隱患。預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工對整個預(yù)應(yīng)力構(gòu)件性能有重要影響，其可以有效預(yù)防預(yù)應(yīng)力筋銹蝕問題，還能防止鋼材與混凝土黏結(jié)，可切實(shí)保證梁體的承載性能。因此，要想避免錨固體系承受過大的負(fù)荷，就要加強(qiáng)壓漿施工質(zhì)量管理。施工環(huán)節(jié)由于沒有做好施工材料的管理控制，導(dǎo)致不合格的材料進(jìn)入現(xiàn)場，加之受到施工環(huán)境的影響，很容易出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕問題。要想提升壓漿施工效果，必須做好以下幾個方面的工作：第一，采用真空壓漿施工技術(shù)；第二，水、水泥、外加劑、設(shè)備等都要符合工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；第三，需保證各個檢查孔的暢通性合格；第四，水灰比、沁水率、稠度需符合要求；第五，加強(qiáng)對壓漿壓力、速度的控制；第六，嚴(yán)格執(zhí)行施工方案和工藝要求，遵循從低到高的順序展開施工[5]。

5.4 波紋管定位

波紋管安裝是十分重要的一個環(huán)節(jié)，對整個橋梁的安全性有重要影響，因此必須保證每一個預(yù)應(yīng)力孔道的波紋管安裝位置準(zhǔn)確。在波紋管安裝時，需要結(jié)合工藝標(biāo)準(zhǔn)做好波紋管定位控制，波紋管定位期間采用全站儀進(jìn)行定點(diǎn)處理，同時嚴(yán)格控制偏差（偏差值要小于等于±5mm）。

5.5 提高壓漿施工效果

結(jié)合上述分析，同時總結(jié)以往施工經(jīng)驗(yàn)，可采取下述措施，提高壓漿施工效果：第一，合理的壓漿壓力是保證壓漿施工質(zhì)量的關(guān)鍵，所以應(yīng)確保漿口壓力滿足要求。在孔道壓漿施工中，應(yīng)將壓漿機(jī)穩(wěn)定地放置在地面，并將壓漿孔道設(shè)置在較高的部位，通常來說，輸漿管的壓力比較大，所以要設(shè)置壓力計裝置，觀察液體流動情況，確保壓漿壓力符合要求。第二，如果孔道管徑較大，要反復(fù)壓漿以提升壓漿質(zhì)量。第三，加強(qiáng)對壓漿速度的控制，確保壓漿效果合格，在施工過程中應(yīng)確保漿液在管道內(nèi)的流動速度合理，并進(jìn)行試驗(yàn)檢測，防止出現(xiàn)氣泡。第四，隨時觀測壓漿施工質(zhì)量，并結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整壓漿條件，如果存在空隙，要立即進(jìn)行補(bǔ)漿處理。

5.6 加強(qiáng)壓漿管理

第一，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿是橋梁施工中的關(guān)鍵工序，該環(huán)節(jié)的施工效果對整個工程質(zhì)量有重要影響。在壓漿施工之前，要求施工人員按照工藝流程作業(yè)，同時結(jié)合現(xiàn)場情況做好施工過程的控制，且將施工管理制度落實(shí)到工作中，如此才能提升施工效果。此外，施工人員在正式投入施工前，必須參與學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，掌握壓漿設(shè)備操作要領(lǐng)，明確設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)方法，提升自身技術(shù)水平，并落實(shí)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化施工，從而提升壓漿施工質(zhì)量。第二，加強(qiáng)現(xiàn)場施工的組織與安排工作，明確壓漿工藝的流程與標(biāo)準(zhǔn)。在橋梁工程施工中，工作人員的素質(zhì)對壓漿施工的質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，所以每位工作人員都必須保持認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度，遇到問題不能回避，及時采取有效措施加以解決，確保壓漿施工質(zhì)量合格。管理人員應(yīng)落實(shí)對壓漿施工工序的有效管理，不能因過度關(guān)注施工進(jìn)度而簡化施工流程，必須加強(qiáng)對施工質(zhì)量的檢查與控制，落實(shí)細(xì)節(jié)方面的管理，從而提高壓漿施工質(zhì)量，達(dá)到工程質(zhì)量要求。

6 結(jié)語

總之，真空壓漿技術(shù)在橋梁工程中能夠提升壓漿的進(jìn)度與效果。由于橋梁工程對施工的質(zhì)量要求較高，在真空壓漿技術(shù)操作期間，需要從材料選擇、水泥漿液配比設(shè)計多方面做好控制，以提升壓漿工藝效果。未來，還要加強(qiáng)真空壓漿技術(shù)的研究，通過引進(jìn)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能壓漿作業(yè)，為橋梁工程建設(shè)奠定基礎(chǔ)。