高速公路桥梁工程中智能压浆的应用

摘要：国内桥梁的预应力灌浆施工受到场地条件和人为因素的严重干扰，随机性和易变性高，施工质量的稳定性和可靠性低，迫切需要智能化、精细化、标准化操作程序[1]。该文以济东高速第三标段工程实例，分析和研究了智能压浆系统在桥梁后张法预应力施工中的应用，解决了孔道压浆的质量控制问题，保证了压浆的饱满密实，同时又能提高桥梁结构受力和使用寿命，是工程压浆的最优选择。在桥梁施工中积极开发和运用现代过程测控方法，严格执行过程指标标准，推广桥梁预应力智能灌浆技术，为实现桥梁工程质量“百年计划”提供了有力的技术支撑。

关键词：智能化；标准化；公路桥梁；操作程序；智能压浆

引言

飞速发展的高速公路系统给我们的生活和工作提供了很大的便利，但是个别“短命”桥梁的出现，让我们不免对桥梁的承载能力和使用寿命提出质疑[1]。为了加强桥梁施工的过程控制，消除过程中存在的隐患，确保有效预应力体系的建立，必须对后张法预应力孔道压浆进行质量检测，这是保证桥梁达到设计要求、满足使用耐久性的一个重要环节。智能压浆系统的出现，通过对孔道压浆（图1）的质量控制、密实度控制，提高了桥梁结构受力和使用寿命[2]。本文结合实际案例，对此进行了验证和研究。

1工程概况

济东高速第三标段起止桩号为K20+000～K30+980，其中包括8座中桥、2座分离立交桥、1座互通主线桥、1座匝道桥、10道通道桥、70道涵洞，路基、路面工程及安全环保等工程。该工程上部结构主要设计为小箱梁以及现浇箱梁。而小箱梁和现浇箱梁在施工过程中的一个重要环节就是预应力施工（张拉、压浆），而压浆质量的好坏直接影响到预应力体系的安全性、耐久性[3]。

2智能压浆施工技术特点

2.1发展现状、适用范围

传统压浆利用普通压浆泵，将拌制好的压浆料从压浆孔压入，当浆液从出口端流出且稠度与压浆端基本相同时，再经过排气和保压的方法以保证管道内浆液的密实度。全程人工控制压浆质量，机械化程度低，劳动力花费大。而智能压浆通过控制水胶比精度、自动控制压力、自动控制流量、自动控制保压时间、浆液持续循环后排尽空气，整个过程都是通过电脑控制，避免了人工的随意性，在降低工人劳动强度、改善作业环境、发挥机械设备效率等方面具有明显优势，符合现代桥梁预应力施工潮流，这是今后桥梁预应力施工发展的必然趋势[2]。

2.2施工特点

2.2.1压浆原理

浆液满足设计及规范要求后，进行智能压浆。压浆次序自下而上，通过设定压力，推动浆液在克服重力情况下向前推进，使浆液充盈度满足要求。压浆过程中自动控制流量、水胶比、压力等参数，当各项参数超过一定参数值以后，系统自动预警[2]。

2.2.2工艺流程材料检测→设备标定→切丝及封锚→管路安装→检查管路→输入参数→加入灌浆料→搅拌→检测流动度、泌水率、水胶比、温度→压浆→整理压浆记录[2]。2.2.3压浆前准备工作（1）按照要求切除封端钢绞线；（2）清理及清除孔道内杂物；（3）检查压浆孔是否畅通；（4）压浆工具是否完好、齐全；（5）检查钢铰线锚固情况，观察是否有不良现象，待不良现象处理完后方可压浆；（6）连接压浆嘴与胶管，保证循环系统正常连接。

2.2.4压浆条件（图2、图3）钢铰线张拉完成后及时压浆，间隔时间不超过24h[4]。压浆后梁体应采取养护措施，保证表面温度不低于5℃（气温低于5℃时不宜进行压浆作业）[4]。出现特殊情况，必须在施工时按冬季施工状况进行处理。

2.2.5浆体配制的质量控制标准材料性能有差异，要经过反复试验才能确定浆体的最佳配比及原材料选择。智能灌浆料由水泥、水及外加剂组成，其混合体具体技术指标如下：（1）泌水性：水泥在拌合3h后，小于初始体积的2%，且泌水在24h内完全被浆体吸收[4]；（2）水胶比：0.28～0.35范围内，该项目控制在0.32；（3）稠度：浆液初始流动值为10～17s，在45min内，浆液稠度变化不大于2s；（4）凝结时间：初凝时间不小于4h，终凝时间应大于12h；（5）膨胀率：小于5％；（6）浆体温度：施工过程中浆体温度保持在0°C～35°C之间；（7）抗压强度：在标准养护下，其7d强度不低于25MPa。

2.2.6浆液拌制水泥浆拌合：①设置参数；②高速制浆机加水；③加压浆剂及水泥；④自动拌合均匀，保证浆体流动度与水胶比满足要求；⑤浆体通过过滤器进入低速搅拌储浆桶[2]。

2.2.7压浆（1）压力控制：压浆压力宜为0.5～0.7MPa[4]；（2）压浆：根据现场试验测定，浆液满足设计及规范要求后，进行智能压浆。压浆次序自下而上，通过设定压力，推动浆液在克服重力情况下向前推进，使浆液充盈度满足要求；（3）稳压：当排气孔排出水泥浆与规定流动度相同时，关闭出浆口后，在0.5MPa的压力下稳压3～5min[4]；（4）试件制作：压浆过程中，每片梁制作3组标准养护试件；试模尺寸40mm×40mm×160mm。

2.2.8工后清理工作（1）完成压浆后立即拆卸外接管路、附件，清洗阀门；（2）完成压浆后立即清洗设备；（3）完成压浆后立即拆除及清洗球阀。

2.2.9注意事项（1）各道工序须衔接紧密，为避免孔道漏浆堵塞邻近孔道，压浆须连续进行，一次压完；（2）设备、阀门要勤检查和保养，压浆过程中经常检查压浆管道是否堵塞和漏浆；（3）浆体搅拌必须严格按照试验室的配合比进行施工，搅拌前所有材料必须精确计量；（4）在注浆前，要对浆液进行不间断搅拌；（5）压浆后立即采取养护措施，时间不少于72h。保证表面温度不得低于5℃。在气温低于5℃时，按冬季施工进行处理[4]；（6）避免水泥浆污染梁体，若污染了立即用清水冲洗干净；（7）压浆后的梁体起吊或移存必须满足规范要求；（8）确认水泥浆无返溢时才能拆卸压浆连接管。

2.2.10质量标准（1）压浆压力宜为0.5～0.7MPa[1]；（2）根据试验配比要求，制备好的水泥浆，其流动度10～17s，30min后流动度10～20s，60min后流动度10～25s；（3）精确控制水泥浆在储浆桶的储存时间，间隔控制在40min以内[1]；（4）待出浆浓度与进浆浓度一致时，方可封闭保压，在0.5MPa的压力下稳压3～5min[1]。

3效果分析

济东高速第三标段在使用智能压浆进行施工中，在各方人员的不懈努力下，效果良好。相比普通压浆，降低了人工劳动强度，改善了作业环境，极大地加快了施工进度[2]。通过检查实施效果，主要有以下优点：（1）劳动强度低：每一片梁采用传统压浆需要4人4h，而智能张拉只需要2人2h；（2）成品合格率高：采用智能压浆工艺进行压浆的梁体，对10个位置进行切孔，密实度合格率为100%；（4）操作简便，能精确控制水胶比、自动调节压力与流量、精确控制保压时间。

4结语

智能压浆系统在桥梁后张法预应力施工中的应用，既解决了孔道压浆的质量控制问题，保证了压浆的饱满密实，同时又能提高工效、减少内业整理工作量，使桥梁结构受力和使用寿命均得到了保障，是工程压浆的最优选择。

参考文献：

[1]甘军，杨超，季文洪.桥梁预应力管道压浆施工质量控制技术及应用[J].四川理工大学学报，2010（6）：12-14.

[2]梁晓东，刘德坤，徐有为.大循环智能压浆工艺在后张预应力管道压浆中的应用研究[J].城市道桥与防洪，2012（6）：17+236-238.

[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：JTGD62-2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]公路桥涵施工技术规范：JTG/TF50—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

作者：叶业 张庆明 皮育晖 李慧英 皮映星 单位：重庆交通建设（集团）有限责任公司