橋梁預應力智能張拉壓漿技術分析

王仙紅

（上饒市廣豐公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 上饒 334600）

0 引言

橋梁作為重要的交通基礎設施，對于現(xiàn)代社會的發(fā)展和經(jīng)濟的繁榮起著至關重要的作用。在橋梁建設中，預應力技術被廣泛應用，以提高橋梁的承載能力、延長使用壽命和提升結構的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的預應力施工方法存在一些局限性，如施工難度大、施工過程控制難度高以及無法實時監(jiān)測應力狀態(tài)等。為了克服這些問題，需要對橋梁預應力智能張拉壓漿技術應用進行分析，以了解技術操作要點為橋梁項目建設提供先進可靠的技術方法。

1 橋梁預應力智能張拉壓漿技術概述

橋梁預應力智能張拉壓漿技術是一種應用于橋梁結構中的先進技術，旨在提高橋梁的強度、穩(wěn)定性和耐久性。該技術主要涉及兩個關鍵過程，即：預應力張拉和壓漿。

首先，預應力張拉是指在橋梁梁體或構件中施加預先確定的拉力，通過預應力鋼束或鋼筋來產(chǎn)生。這些預應力鋼束或鋼筋會被張拉至設計要求的預應力水平。預應力施加于梁體從而產(chǎn)生梁體內(nèi)部的壓應力，使梁體具有更好的抗彎和抗剪能力。預應力張拉過程中需要精確控制張拉力的大小、方向和位置，以確保梁體的受力性能符合設計要求。

其次，壓漿是指在梁體內(nèi)部的預應力鋼束或鋼筋周圍注入特定的壓漿材料，以填充空隙、固化鋼束或鋼筋，并提供附著力和保護作用。壓漿材料通常是高強度、耐久性好的材料，如聚合物漿料或水泥漿料。通過壓漿施工，可以確保預應力鋼束或鋼筋與梁體之間的緊密連接，增強梁體的整體性能[1]。

橋梁預應力智能張拉壓漿技術通過使用先進的張拉設備、傳感器和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對預應力張拉和壓漿過程的精確控制和監(jiān)測。該技術可以實現(xiàn)自動化的張拉力控制、應力監(jiān)測和數(shù)據(jù)記錄，提高施工效率和質(zhì)量控制水平。同時，智能化的壓漿系統(tǒng)可以實現(xiàn)壓漿過程的精確控制和材料的均勻分布，確保梁體內(nèi)部的空隙得到充分填充，提高結構的穩(wěn)定性和耐久性。

2 施工條件確定

橋梁預應力智能張拉壓漿施工是一項復雜而精密的工程技術，需要具備一定的條件才能有效進行。

第一，做好工程設計與規(guī)劃。在進行預應力智能張拉壓漿施工前，需要有詳細的工程設計和規(guī)劃，安排工作人員做好結構設計、預應力布置方案、張拉序列等。同時，應充分考慮橋梁的受力特點、荷載要求和使用壽命，進行必要的結構分析和計算。

第二，做好施工方案和方法確定。針對具體工程的特點，明確預應力鋼束或鋼筋的布置和固定方式、張拉設備和壓漿設備的選擇和調(diào)試、施工工藝流程等內(nèi)容。同時，針對施工方案應考慮施工效率、施工質(zhì)量和安全性。

第三，準備好檢測和監(jiān)測設備。進行預應力智能張拉壓漿施工需要配備張拉力測量儀器、應力傳感器、變形監(jiān)測系統(tǒng)、壓漿監(jiān)測設備等，需要在施工之前對這些設備性能進行分析。

第四，做好質(zhì)量控制和管理。在施工過程中需要進行嚴格的質(zhì)量控制和管理，安排專門的人員進行材料的選擇和檢驗、工藝流程的相關控制，確保施工質(zhì)量符合設計要求和規(guī)范。做到管控方案細致全面，方法精準清晰，分工明確落實到人。

3 橋梁預應力智能張拉壓漿技術

3.1 設備安裝

現(xiàn)場施工人員在張拉工作開始之前，應對各個結構部件進行全面檢查，各項技術參數(shù)符合工程的需要，達到設計方案的標準。張拉設備的各方面的性能合格，經(jīng)過監(jiān)理人員審批后才能開啟系統(tǒng)的運行。在張拉設備運行中，各項操作嚴格落實規(guī)范要求，包含收索、千斤頂安裝等。在具體安裝過程中，做好下述工作：

一是安裝限位板。該部件安裝中，通過部件的齒口和錨板安裝定位，達到固定的效果。

二是安裝千斤頂。在安裝環(huán)節(jié)，千斤頂齒口與限位板穩(wěn)定連接。

三是安裝工具錨。在現(xiàn)場安裝中，該部件和前端錨具相對應連接，使孔位排列達到精準性要求，防止在現(xiàn)場施工中出現(xiàn)千斤頂上部穿心孔與鋼絞線存在交叉的情況，避免出現(xiàn)失錨問題。

四是安裝千斤頂油管。對于各個部位進行檢查，油嘴通暢，接頭穩(wěn)定、密封性好，每個部位都符合干凈、整潔的標準，再進行現(xiàn)場連接工作，也要避免安裝錯位的情況。油管安裝順序是從千斤頂和梁板較遠的一側(cè)開展安裝。為了預防出現(xiàn)漏油的情況，使用銅墊片連接密封，保證油表、油泵電源穩(wěn)定連接。

五是開啟油泵。反復多次將千斤頂活塞頂出，將內(nèi)部的氣體全部都排放出去，以免給后續(xù)的施工造成負面的影響[2-3]。

3.2 智能張拉

智能張拉是整個施工環(huán)節(jié)的核心，關系到項目施工的效果和質(zhì)量，所以必須加強智能張拉環(huán)節(jié)的控制，以提升施工的質(zhì)量和精確性。預應力張拉流程如圖1 所示的順序進行，各個環(huán)節(jié)均需加強控制。為了使張拉精確性合格，在智能張拉系統(tǒng)內(nèi)安裝高精度傳感器裝置，其測量精度可以達到0.01MPa。壓力傳感器將測量到的壓力傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)內(nèi)，顯示出壓力參數(shù)值，做好現(xiàn)場記錄工作，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差過大的問題。在千斤頂內(nèi)安裝有壓力傳感器，實時傳輸壓力數(shù)據(jù)信息，壓力值非常準確，反映出張拉力與張拉伸長率都符合要求，偏差不能超過±6%，如果傳感器顯示的數(shù)據(jù)超出該范圍，技術人員分析現(xiàn)場形成原因，作出調(diào)整處理后，再繼續(xù)進行張拉施工，以符合工程的要求。

圖1 張拉流程

3.2.1 智能預應力管道壓漿施工

（1）加強水膠比的控制。執(zhí)行工藝方案技術標準，漿液水膠比設定在0.26～0.28 之間，以達到現(xiàn)場施工標準要求。通過在系統(tǒng)內(nèi)安裝渦輪流量計、電磁閥等設備，實現(xiàn)自動化的控制。加水環(huán)節(jié)處于監(jiān)督管控范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)精度合格。通過加水量的控制，在水泥、外加劑等材料的共同影響之下，使水膠比符合技術標準要求，避免影響材料的綜合性能。

（2）壓漿壓力控制。對于水平或者曲線的壓力管道施工，將壓力設定在0.5～0.7MPa 之間。出漿口關閉之后，將壓力保持在0.5MPa 以上。壓漿施工環(huán)節(jié)，壓力參數(shù)值必須加強控制，這是智能壓漿系統(tǒng)的關鍵。落實管道壓力損失參數(shù)的控制，不會因為損失過大而影響施工效果。與此同時，管道的最低壓力值有效控制，設置在合理區(qū)間之內(nèi)，使整個系統(tǒng)管道壓力負荷處于最佳狀態(tài)中，壓漿施工順利地完成，防止由于壓力損失過大而產(chǎn)生結構質(zhì)量不合格的情況。

（3）嚴格控制漿液流量。在壓漿施工階段，漿液的流量控制極為重要，以智能化的張拉系統(tǒng)作為基礎，內(nèi)部安裝測控裝置，達到流量精確性控制的效果。施工人員根據(jù)系統(tǒng)設定的流量參數(shù)，根據(jù)壓漿施工作業(yè)的時間，計算出漿液體積的數(shù)據(jù)，與管道體積的數(shù)據(jù)對比分析，控制預應力管道的漿液量，防止出現(xiàn)影響施工質(zhì)量的因素。為了使預應力壓漿施工順利完成，執(zhí)行智能張拉工藝方案，采取循環(huán)作業(yè)的方式，每個環(huán)節(jié)都能有序地組織落實，以促進施工效率和質(zhì)量的提升。具體來說，施工工藝包含下述幾個流程：

第一，疏通管道。在預應力管道施工階段，對現(xiàn)場施工的情況進行檢查，確定是否發(fā)生堵塞、漏漿等問題，并加強進、出漿口部位上的壓力判斷，一旦存在堵塞情況，需要增大漿液的流量，實現(xiàn)沖孔處理，使管道內(nèi)部達到通暢性的標準。同時，增加流量的方式能夠及時排出管道內(nèi)的雜質(zhì)、空氣等，使循環(huán)注漿作業(yè)能夠順利完成，避免產(chǎn)生嚴重的質(zhì)量缺陷和問題。

第二，循環(huán)壓漿流程如下：施工準備—拌制漿液—循環(huán)壓漿—流量、壓力的控制—水膠比測試—自動調(diào)壓—鎖壓—壓漿結束，見圖2。

第三，在對系統(tǒng)壓漿施工作業(yè)流量檢測的環(huán)節(jié)，應保證流量波動變化范圍在±1L/min 以內(nèi)。檢測作業(yè)壓力的環(huán)節(jié)，使壓力變化不超過±0.05MPa。水膠比檢測階段，應確保1min 內(nèi)波動變化不超過±0.02。自動調(diào)壓作業(yè)環(huán)節(jié)，返漿壓力為0.5MPa。鎖壓環(huán)節(jié)應保持壓力穩(wěn)定至少3～5min。如果在施工中發(fā)現(xiàn)上述各項參數(shù)的變化范圍超出該標準，應及時采取合理的應對措施，分析形成原因，并調(diào)整處理，以免給工程的質(zhì)量和效果造成不利的影響。

3.2.2 預應力智能張拉施工

橋梁工程項目的實施環(huán)節(jié)，混凝土連續(xù)箱梁結構因為整體性好、抗扭性強、剛度性能比較高而被大量地應用到工程實際中，在一些平面線形、橋?qū)捴卸加泻艽笥绊?。該類型的橋梁結構外部構造比較簡單，應用支架現(xiàn)澆的方式開展箱梁部件的施工，更加的方便、快捷、高效。為了使工程質(zhì)量與效率達到預期的要求，加強預應力智能張拉工藝的應用，確?；炷两Y構具備較高的強度，張拉環(huán)節(jié)的性能合格，混凝土強度達到C50，張拉強度為C56.3，設計彈性模量3.45×104N/mm2，分為如下幾個階段進行：

（1）在進行預應力智能張拉壓漿施工時，為了確保張拉的準確性和一致性，對鋼絞線施加預定壓力15%的張拉力。這一調(diào)整過程使用智能傳感器進行檢測和確定，對每根鋼絞線都需要進行檢查，以確保它們保持統(tǒng)一的受力狀態(tài)、張拉伸長量完全一致。這種一致性對于預應力結構的穩(wěn)定性和安全性至關重要。一旦鋼絞線張拉力到15%的預定值，需要保持一段時間以確保穩(wěn)定。隨后，松開千斤頂?shù)趵K，測量油缸的伸長量參數(shù)，并對工具夾外露的長度尺寸進行測量和確定。測量數(shù)據(jù)要準確記錄，以備后續(xù)分析和驗證使用。值得注意的是，在整個張拉過程中，應嚴格按照相關規(guī)范和要求進行操作，并配備適當?shù)臏y量儀器和工具，以確保數(shù)據(jù)的準確性和施工的可控性。

（2）通過系統(tǒng)進行升壓速度的控制，保持整個系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性之后，對于同一束鋼絞線的兩側(cè)張拉值與油缸伸長量控制，達到自動平衡性的效果。在張拉力接近30% 之后，升壓速度會不斷減慢。當達到30%后保持一段時間，記錄伸長量參數(shù)，掌握油缸伸長值，并做好記錄工作。

（3）油泵使用自動控制系統(tǒng)，連續(xù)進行張拉施工，并將張拉速度限定在合理范圍內(nèi)，達到升壓環(huán)節(jié)穩(wěn)定運行的效果。在張拉力接近設定參數(shù)值時，即達到100% 的張拉力，減小升壓的速度。達到張拉力的100%后，保持5min 的時間，補壓自動進行。各個部位都符合要求后，緩慢地降低壓力[4-5]。

3.3 張拉結束

張拉工作全部結束后，系統(tǒng)將各項數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C終端系統(tǒng)，并繪制表格，操作人員檢查各項數(shù)據(jù)。然后，關閉軟件、電機，并且卸除千斤頂與油管。錨固工作順利完成，并且檢查全部合格，即可將外露鋼絞線切割掉，外露長度在3cm 以內(nèi)。應用真空壓漿方式注入漿液，達到結構密實度的標準。張拉錨固作業(yè)后，應在48h 內(nèi)結束壓漿施工。

4 結語

橋梁預應力智能張拉壓漿技術作為一種先進的施工技術，為橋梁工程的建設和維護提供新的思路和解決方案。通過精確控制預應力鋼束的張拉過程，可以實現(xiàn)橋梁結構的精細調(diào)控，提高結構的承載能力和穩(wěn)定性。同時，高性能壓漿材料的應用可以有效填充預應力孔道和裂縫，提高橋梁的耐久性和抗?jié)B性能。預應力技術是一項實用技術，它在工程建設實踐中得到不斷發(fā)展，相關人員還需持續(xù)重視技術的升級與優(yōu)化，通過完善技術方案、引進先進的控制系統(tǒng)，提升預應力智能張拉壓漿工藝的性能，為橋梁工程建設創(chuàng)造更加先進的技術方法。