城市道路橋梁真空灌漿技術(shù)研究

李旭波

（江西省路橋工程集團(tuán)有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

城市道路橋梁施工環(huán)節(jié)對施工質(zhì)量的要求非常高。傳統(tǒng)的混凝土施工技術(shù)存在質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況，對橋梁工程造成一定影響。在這種背景下，采用真空灌漿技術(shù)開展施工，解決橋梁工程存在的問題。真空灌漿技術(shù)能夠適應(yīng)各種橋梁結(jié)構(gòu)和材料，具有較高的適應(yīng)性和通用性。此外，通過真空灌漿技術(shù)，可以彌補(bǔ)橋梁結(jié)構(gòu)中的孔隙和裂縫，提高城市道路橋梁的抗震性、耐久性和穩(wěn)定性。

1 真空灌漿技術(shù)

真空灌漿技術(shù)是一種應(yīng)用于橋梁工程中的專業(yè)施工技術(shù)，能夠提高結(jié)構(gòu)物的密實性、抗?jié)B性和抗裂性。該技術(shù)通過在結(jié)構(gòu)空腔內(nèi)部形成負(fù)壓環(huán)境，將水泥漿或灌漿材料注入結(jié)構(gòu)的孔隙中，以填充和加固結(jié)構(gòu)空腔內(nèi)部的孔隙。真空灌漿技術(shù)的工作原理基于以下幾個關(guān)鍵步驟：第一，對需要灌漿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的勘測和評估，確定灌漿的位置和方法。第二，準(zhǔn)備適合的灌漿材料，并將其輸送至施工現(xiàn)場。第三，在結(jié)構(gòu)空腔中，設(shè)置抽氣管道和密封裝置，并進(jìn)行密封，以形成負(fù)壓環(huán)境。第四，通過抽取空腔內(nèi)部的氣體，創(chuàng)建真空環(huán)境，促進(jìn)灌漿材料流動和滲透。第五，將灌漿材料注入結(jié)構(gòu)的孔隙，充分填充孔隙，并確保材料與結(jié)構(gòu)的良好黏結(jié)。

真空灌漿技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)多種目的。首先，通過填充結(jié)構(gòu)空腔中的孔隙，可以提高結(jié)構(gòu)物的密實性，增強(qiáng)其整體的抗壓和抗震能力。其次，灌漿材料的滲透性可以有效提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性，防止水分滲透和泄漏。最后，真空灌漿技術(shù)還可以修復(fù)和加固已經(jīng)出現(xiàn)裂縫或損傷的結(jié)構(gòu)，提高其整體的抗裂性和耐久性。

真空灌漿技術(shù)是一種有效的施工方法，可用于加固和改善各類結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量和性能。它不僅能夠提高結(jié)構(gòu)的密實性、抗?jié)B性和抗裂性，還能夠延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，并為結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。因此，在工程建設(shè)和維護(hù)過程中，真空灌漿技術(shù)被廣泛應(yīng)用，并成為提升結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的重要手段之一[1]。

2 案例分析

以某水庫橋梁工程為例，該橋梁總長為950m，寬度為21m，橋梁主體由預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)組成。每個孔道之間的間隔分別為70m、126m、161m、160m、113m，箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力的設(shè)計方式，同時應(yīng)用真空灌漿技術(shù)對主橋縱向波紋管實施操作，提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，延長其使用壽命。在實際施工過程中，首先利用真空設(shè)備對孔道實施抽真空操作，而后開展泥漿灌注施工。在此過程中，應(yīng)對灌注壓力進(jìn)行合理控制，提高孔道的密實性。在確保管道內(nèi)部處于真空狀態(tài)的前提下，合理應(yīng)用真空灌漿技術(shù)，有效防止孔隙及泌水問題。同時保證孔道的密實性，使孔道內(nèi)的水泥漿壓力保持統(tǒng)一。另外，應(yīng)用真空灌漿技術(shù)還能加快施工進(jìn)度，防止裂縫情況發(fā)生，使灌漿的飽滿度以及強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

3 應(yīng)用真空灌漿技術(shù)施工

3.1 設(shè)置預(yù)應(yīng)力管道

其一，在間隔50～80cm 的位置設(shè)置固定鋼筋，防止?jié)仓h(huán)節(jié)波紋管移動或者上浮的情況。針對梁體結(jié)構(gòu)中的定位鋼筋，應(yīng)采用焊接的方式將其與主筋、箍筋實施連接。在焊接時，要確保不會對波紋管造成損害。其二，應(yīng)用比原有管道更高級別的管道作為其接頭位置的連接管，長度根據(jù)連接管內(nèi)徑值而定，通常保持在5～7 倍狀態(tài)為宜。在具體連接過程中，確保接頭位置不會出現(xiàn)角度變化問題，并采用相應(yīng)材料將其纏繞結(jié)實，防止后期泥漿滲漏。如果采用塑料波紋管，則要利用套管對其實施連接。其三，檢查管道位置并確保合格后，方可開展?jié)仓┕?。在施工時，還需對管道及墊板安放的位置進(jìn)行定期檢查，防止管道與接頭出現(xiàn)碰撞問題[2]。其四，在曲線端的最高點位置設(shè)置觀察管，一般觀察管要比頂面混凝土高大概20～30cm，為后期檢查工作提供便利。

3.2 準(zhǔn)備工作

其一，當(dāng)張拉工序完成后，需對張拉數(shù)據(jù)及具體錨固情況實施檢查，確保檢查結(jié)果達(dá)標(biāo)后，方可開展封錨灌漿的準(zhǔn)備工作。

其二，利用切割設(shè)備將外露鋼絞線切除。在切除過程中，保證鋼絞線外露長度小于3cm，而后進(jìn)行封錨操作。

其三，封錨環(huán)節(jié)通常采用保護(hù)罩進(jìn)行操作，或者利用無收縮性的水泥砂漿進(jìn)行封錨作業(yè)。一般情況下，保護(hù)罩的應(yīng)用頻率更高。利用保護(hù)罩開展封錨時，工作人員通常要注意以下幾點：

一是確保錨墊板上部位置整潔平整。

二是將錨墊板上的螺栓預(yù)留孔清理干凈，使孔內(nèi)不會出現(xiàn)多余泥漿。

三是在密封槽內(nèi)涂抹玻璃膠，再將密封圈置于其中，并在兩者連接位置再次涂抹玻璃膠。

四是進(jìn)行蓋帽安裝，首先將加墊片與預(yù)定孔位對準(zhǔn)，并將其旋進(jìn)孔位中。在安裝過程中，排氣孔要始終處于垂直向上狀態(tài)。

五是在錨墊板指定位置，分別設(shè)置灌漿管、球閥以及接頭，然后檢查閥門是否處于關(guān)閉狀態(tài)。

六是檢查灌漿與抽真空端的位置，確保抽真空端處于高處錨墊板上，灌漿端則要在低處錨墊板上。

七是在確認(rèn)保護(hù)罩及其附件都已經(jīng)安裝好后，首先要將排水口打開然后利用壓縮空氣對整個孔道實施清理。

八是在水泥漿的出口與入口位置，安裝密封閥門，利用密封閥門將非灌漿端與真空泵進(jìn)行有效連接，同時在灌漿端處安裝灌漿泵，并應(yīng)用串聯(lián)方式讓蓋帽、閥門以及負(fù)壓容器三者之間達(dá)到完全連接，蓋帽與閥門之間一般利用喉管進(jìn)行連接。

3.3 真空灌漿漿體配制的原則

漿體制備的原則有以下三點：首先，有效改進(jìn)水泥漿的特性，減少水灰比與孔隙泌水，杜絕離析問題出現(xiàn)。其次，減少硬化水泥漿內(nèi)部孔隙，完全堵塞孔隙滲水孔。最后，降低補(bǔ)償水泥漿硬化期間的收縮變形率，防止裂縫問題。

3.4 漿體性能要求及試驗

漿體制備是橋梁工程真空灌漿技術(shù)中的關(guān)鍵步驟，其質(zhì)量直接影響修復(fù)效果和施工質(zhì)量。在制備漿體時，需要考慮多個因素以確保其性能符合要求。

首先，水泥漿的流動度是一個重要的指標(biāo)，決定了灌漿材料在缺陷和孔隙中的滲透性和填充性。流動度的測定通常使用流動度試驗，其中流錘儀是常用的測試設(shè)備。根據(jù)經(jīng)驗，水泥漿的流動度應(yīng)保持在30～50mm/s，并在實際施工中進(jìn)行流動度的實時監(jiān)測和調(diào)整。通常情況下，水灰比較大的水泥漿具有較好的流動度。

其次，水灰比是控制水泥漿性能的關(guān)鍵參數(shù)之一。水灰比指的是水的質(zhì)量與水泥的質(zhì)量之比。在真空灌漿技術(shù)中，水灰比一般控制在0.3～0.4 范圍內(nèi)，以確保水泥漿具有適當(dāng)?shù)牧鲃佣群宛そY(jié)性。

最后，可以適量投入鋁粉或其他膨脹材料，改善水泥漿的膨脹性能，其中鋁粉的投入量一般控制在水泥總量的0.01%左右[3]。

3.5 真空灌漿

第一，在真空灌漿前期，首先需對孔道的密封性實施檢測。

第二，確保其他排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，只有真空泵和抽真空端位置的閥門正常打開，啟動真空泵保持10min，確保其內(nèi)部的真空度達(dá)到-0.8～0.1MPa，并將其控制在該范圍內(nèi)。

第三，利用真空泵將喉管與灌漿泵內(nèi)部的水分以及氣泡排除干凈，而后對水泥漿的稠度實施檢測。當(dāng)稠度達(dá)標(biāo)后，關(guān)閉灌漿泵，將喉管連接到置換接頭位置。

第四，將真空泵啟動，同時打開灌漿端的閥門，對孔道進(jìn)行連續(xù)灌漿。在整個灌漿環(huán)節(jié)，壓力表上所呈現(xiàn)的數(shù)值開始漸漸變小。

第五，當(dāng)水泥漿到達(dá)負(fù)壓容器內(nèi)部后，關(guān)閉負(fù)壓器閥門，然后將廢棄桶上的閥門打開并關(guān)閉真空泵。

第六，在灌漿作業(yè)時，需要持續(xù)注入水泥漿，直到從出漿端流出的水泥漿稠度與灌漿端的水泥漿稠度一致，并確保水泥漿順暢流出。一旦達(dá)到這樣的狀態(tài)，可以關(guān)閉出漿端的閥門，停止注入水泥漿，并關(guān)閉灌漿泵。這個過程的關(guān)鍵是確保水泥漿的稠度和壓力平衡，以及保持水泥漿流出的通暢性，以確保灌漿作業(yè)順利進(jìn)行和灌漿質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

第七，在灌漿作業(yè)時，需要嚴(yán)格按照預(yù)定的步驟進(jìn)行。首先，按順序打開保護(hù)罩和所有排氣孔，包括位于最高點的排氣孔。然后啟動灌漿泵，持續(xù)注入水泥漿，直到水泥漿順利從出漿端中流出，并且其水泥漿的稠度與灌漿端的稠度一致。在確保充分排氣和水泥漿流暢的情況下，關(guān)閉灌漿泵并封閉排氣孔，完成灌漿作業(yè)。嚴(yán)格執(zhí)行灌漿步驟能夠確保水泥漿順利注入和氣體排出，從而提高施工的效果和灌漿的質(zhì)量。

第八，在灌漿作業(yè)時，首先需要啟動灌漿泵，并將其輸出壓力控制在0.7MPa 的范圍內(nèi)，以確保穩(wěn)定的施工壓力。同時，灌漿時間保持在2min，以確保水泥漿充分填充缺陷和孔隙，并達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)固效果。通過控制灌漿泵的壓力和時間，可以保證施工過程的穩(wěn)定性和水泥漿的滲透性，從而提高修復(fù)工程的質(zhì)量和耐久性。

第九，關(guān)閉灌漿泵以及安裝在灌漿端的閥門，灌漿作業(yè)完成[4]。

3.6 清理保養(yǎng)

其一，灌漿作業(yè)完成后，要及時將外接管路以及其他配套設(shè)施拆除。

其二，將與負(fù)壓容器連接的全部喉管徹底清洗，并明確水泥漿從出漿端流出，以此來為后續(xù)灌漿作業(yè)提供保障。

其三，負(fù)壓容器內(nèi)部的水泥漿量與總量比例應(yīng)控制在1∶2，并定期處理容器內(nèi)部的水泥漿，然后清洗容器。

其四，灌漿作業(yè)完成當(dāng)天，要將喉管、負(fù)壓容器及灌漿泵等部件進(jìn)行徹底清洗，清洗完成后及時對其實施保養(yǎng)，才能為后續(xù)灌漿作業(yè)提供便利。

其五，在灌漿完成24h 之內(nèi)，要將安裝在灌漿端與出漿端位置的閥門拆除，并及時清理。清理時，利用工具將閥門拆開才能清洗干凈。如果閥門還保持在關(guān)閉狀態(tài)，可利用工具對其進(jìn)行適度敲擊。在敲擊過程中，不銹鋼球滾出。清洗完成后，可利用黃油對其進(jìn)行保養(yǎng)。

3.7 施工現(xiàn)場管理

第一，當(dāng)水泥漿制備完成后，要及時檢測流動度和泌水性，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作試塊。在整個灌漿環(huán)節(jié)，需對其流動度進(jìn)行多次檢測，從中選取一定數(shù)量的樣品，利用漏斗進(jìn)行流速測試。

第二，在管道更換過程中，水泥漿要保持循環(huán)流動的狀態(tài)，因此灌漿泵要持續(xù)正常運(yùn)行。

第三，如果管道相對較長，在水泥漿拌和時，可適量投入緩凝材料，使其延續(xù)時間控制在60min 左右。針對部分流動度相對較低的水泥漿，施工人員切記不能采用添加水的方式提高其流動度。

第四，在現(xiàn)場施工過程中，要嚴(yán)格按照預(yù)期設(shè)定的水灰比進(jìn)行操作，切勿隨意改動水灰比。

4 真空灌漿技術(shù)在施工中應(yīng)用的注意事項

真空灌漿技術(shù)在實際的應(yīng)用過程中，施工單位應(yīng)注意以下幾個方面；首先，需對施工現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)勘查，并結(jié)合施工圖紙明確具體的鉆孔位置。同時，進(jìn)行孔定位，在每塊混凝土板上設(shè)置4 個以上鉆孔。其次，為了確保灌漿施工質(zhì)量，應(yīng)合理控制真空度。在灌漿施工前，進(jìn)行真空試抽。當(dāng)管內(nèi)的真空度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值并保持在合理范圍時，方可進(jìn)行后續(xù)施工。最后，在灌漿施工過程中，應(yīng)確保所應(yīng)用的材料滿足施工設(shè)計的需求，合理設(shè)定材料混合比，并確保材料混合質(zhì)量達(dá)標(biāo)。如果出現(xiàn)水泥漿從孔中滲漏等問題，需利用堵塞材料將孔洞堵塞一定時間后再將其拔出。當(dāng)設(shè)備壓力到達(dá)預(yù)期值、水泥漿出現(xiàn)溢出情況時，說明水泥漿已經(jīng)到達(dá)壓滿狀態(tài)，要及時將設(shè)備關(guān)閉[5]。在現(xiàn)場設(shè)置警示標(biāo)牌，防止車輛、人員通行。當(dāng)水泥漿強(qiáng)度大于3MPa 時，可準(zhǔn)予車輛、人員通行；灌漿施工前，相關(guān)人員應(yīng)落實技術(shù)交底工作，技術(shù)人員應(yīng)對整個灌漿過程嚴(yán)格監(jiān)督，確保施工過程的安全性。

5 結(jié)語

城市道路橋梁承載著日益增長的交通流量和人口需求，其質(zhì)量和可靠性對于城市發(fā)展至關(guān)重要。由于城市環(huán)境的復(fù)雜性，在施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷和損壞問題。在這種情況下，應(yīng)用真空灌漿技術(shù)可以快速而有效地提升施工效果。通過創(chuàng)造負(fù)壓環(huán)境，將高性能灌漿材料注入橋梁結(jié)構(gòu)的孔隙中，填補(bǔ)裂縫和缺陷，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的完整性。在項目開展階段，分析真空灌漿技術(shù)，通過總結(jié)施工經(jīng)驗，優(yōu)化真空灌漿技術(shù)的施工方案，同時加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理，確保橋梁工程建設(shè)效果滿足預(yù)期要求。