“智橋”ZQ2000預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)壓漿效果現(xiàn)場檢測研究

彭 凱，李躍軍

(1.龍山縣遠(yuǎn)大道路橋梁有限責(zé)任公司，湖南 龍山 416800; 2.湖南省交通科學(xué)研究院，湖南 長沙 410015)

0 前言

預(yù)應(yīng)力管道壓漿密實(shí)性好壞對(duì)橋梁的耐久性具有重要影響，直接關(guān)乎工程質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于壓漿不密實(shí)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)鋼絞線銹蝕，預(yù)應(yīng)力提前喪失，可造成橋梁實(shí)際壽命縮短至設(shè)計(jì)壽命的十分之一。我國橋梁平均開始出現(xiàn)問題的年限是7 a。預(yù)應(yīng)力管道壓漿不夠密實(shí)，給預(yù)應(yīng)力橋梁的質(zhì)量和耐久性埋下了重大隱患。據(jù)了解，由于預(yù)應(yīng)力壓漿材料質(zhì)量低于施工要求，壓漿施工過程控制不嚴(yán)，缺乏有效監(jiān)管，壓漿不密實(shí)問題被交通運(yùn)輸部列為公路橋梁建設(shè)中八大質(zhì)量通病之一。在國內(nèi)，質(zhì)檢部門曾對(duì)一座大型橋梁隨機(jī)抽檢的35 根預(yù)應(yīng)力管道檢查中發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)無漿率高達(dá)72%，壓漿不飽滿率占11%，開孔流水率達(dá)40%。這些情況基本代表了我國管道壓漿的質(zhì)量現(xiàn)狀——管道壓漿不密實(shí)。

為保證預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量，本文采用自主研發(fā)的“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場智能壓漿試驗(yàn)，經(jīng)過第三方檢測機(jī)構(gòu)的檢測，證明該智能壓漿系統(tǒng)可以使預(yù)應(yīng)力管道壓漿飽滿，保證橋梁的施工質(zhì)量，具有廣闊的市場前景和很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 智能壓漿控制儀組成及工作原理

“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)主要由進(jìn)漿口測控箱、出漿口測控箱及主控機(jī)三部分組成，通過在橋梁預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)出漿口安裝流量、壓力傳感器、密度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測壓漿流量、壓力及密度參數(shù)，同時(shí)通過控制模型計(jì)算，自動(dòng)判斷關(guān)閉出漿口閥門時(shí)間，及時(shí)準(zhǔn)確地關(guān)閉出漿口閥門，自動(dòng)完成保壓，自動(dòng)完成壓漿，不需人工干預(yù)。該儀器具有壓漿智能控制、異常報(bào)警、壓漿歷史回放及實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能特點(diǎn)。見圖1。

圖1 系統(tǒng)工作原理

“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)是自主開發(fā)的智能壓漿產(chǎn)品，已經(jīng)獲得多項(xiàng)國家專利，系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單方便、抗干擾能力強(qiáng)，易維護(hù)，能夠有效保證壓漿飽滿密實(shí)。目前，已在全國二十多個(gè)省市的高速公路、高鐵、市政等領(lǐng)域的橋梁工程中推廣應(yīng)用，保證了預(yù)應(yīng)力橋梁施工質(zhì)量，顯著提高了橋梁的安全性。

2 依托工程簡介

為驗(yàn)證“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)的現(xiàn)場壓漿效果，委托第三方檢測機(jī)構(gòu)對(duì)采用該智能壓漿控制系統(tǒng)壓漿的某公路特大橋預(yù)應(yīng)力T 梁孔道壓漿質(zhì)量進(jìn)行檢測。

本次檢測依托湖南某特大橋，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿梁為30 m T 梁，其中Z15 －1 采用高性能壓漿材料智能壓漿，維持0.3 MPa 壓力保壓1 min;Y15 －1 用高性能壓漿材料智能壓漿，維持0.5 MPa 壓力保壓3 min;Y14 －1 用高性能壓漿材料智能壓漿，維持0.5 MPa 壓力保壓3 min，二次封錨(泌水);其目的是對(duì)實(shí)驗(yàn)梁板壓漿飽滿度檢測后，對(duì)3 片梁3 種壓漿情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。見表1。

表1 預(yù)應(yīng)力梁孔道壓漿質(zhì)量檢測工作量統(tǒng)計(jì)表

3 現(xiàn)場智能壓漿方案

3.1 現(xiàn)場智能壓漿參數(shù)

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》［1］，對(duì)梁 Y14 －1、Y15 －1、Z15 －1，現(xiàn)場采用“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)分別進(jìn)行了不同形式和參數(shù)的壓漿。壓漿的梁體設(shè)置參數(shù)如表2(規(guī)范要求穩(wěn)壓力不小于0.5 MPa，穩(wěn)壓時(shí)間3～5 min)。

表2 “智橋”ZQ2000 現(xiàn)場智能壓漿參數(shù)表

3.2 智能壓漿過程

進(jìn)漿口測控臺(tái)連接到壓漿孔，出漿口測控臺(tái)連接到出漿孔，按規(guī)定的水灰比攪拌好水泥，在控制臺(tái)的操作界面上只需按“啟動(dòng)鍵”，控制臺(tái)打開出漿口測控臺(tái)的電動(dòng)閥，啟動(dòng)壓漿泵，壓漿過程開始，控制臺(tái)采集進(jìn)出漿口的流量數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)、密度數(shù)據(jù)，達(dá)保壓條件自動(dòng)進(jìn)入保壓狀態(tài)。當(dāng)保壓時(shí)長達(dá)設(shè)計(jì)保壓時(shí)間時(shí)，控制臺(tái)關(guān)閉壓漿泵，保存本次壓漿的數(shù)據(jù)，同時(shí)打印并統(tǒng)計(jì)壓漿數(shù)據(jù)，結(jié)束本次壓漿過程。壓漿過程可以一鍵完成。

4 檢測方法原理及主要檢測內(nèi)容

4.1 檢測方法原理

預(yù)應(yīng)力橋梁管道壓漿質(zhì)量檢測儀(QT－1)采用低頻超聲陣列檢測預(yù)應(yīng)力橋梁管道壓漿缺陷。低頻超聲陣列以一定規(guī)律向梁體換發(fā)射并接收超聲波，超聲波在壓漿管道里傳播發(fā)生散射，衍射，折射等現(xiàn)象，若預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)存在孔隙、空洞、不密實(shí)等缺陷時(shí)會(huì)使接收到的超聲波波形發(fā)生畸變。通過對(duì)接收到的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅、相位、速度等方面的分析，可以定性判斷缺陷的有無;通過致力科技自主研發(fā)的反演軟件進(jìn)行二維或三維成像，可準(zhǔn)確定位缺陷位置和判定缺陷大小形態(tài)。工作原理示意圖及檢測測線布置示意圖如圖2和圖3所示。

圖2 孔道壓漿質(zhì)量檢測工作原理示意圖

4.2 主要檢測內(nèi)容

主要檢測內(nèi)容為預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的總體飽滿度及漿液與錨索的粘結(jié)情況。具體現(xiàn)場檢測實(shí)施過程為:

1)將檢波器陣列垂直波紋管走向貼在梁體表面，確保良好的耦合;

2)設(shè)置檢測參數(shù)，正確連接發(fā)射探頭和檢波器陣列;

3)儀器采樣參數(shù):采樣通道:1～8 道并行采樣，聲時(shí)測量精度:±0.1 μs，幅度分辨率:1‰，發(fā)射方式:單次采樣，連續(xù)采樣;

4)檢測時(shí)在同樣耦合條件下，連續(xù)采集3 次，以保證檢測結(jié)果可靠性。

5 現(xiàn)場檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)

由于采用“智橋”ZQ2000 智能壓漿控制系統(tǒng)的3 片梁壓漿均飽滿，因篇幅限制，本文只截取Z15 －1梁低頻超聲檢測的幾個(gè)斷面進(jìn)行解釋。

5.1 距大里程端端頭約70cm斷面

如圖4，根據(jù)檢測剖面圖可知，梁板大里程端距端頭約70 cm 斷面N1、N2、N3 束壓漿孔道頂部位置均未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況，推測孔道壓漿較飽滿。

圖4 距端頭約70 cm 斷面檢測剖面圖

5.2 距大里程端端頭約420cm斷面

如圖5，根據(jù)檢測剖面圖可知，梁板大里程端距端頭約420 cm 斷面N1、N2、N3 束壓漿孔道頂部位置均未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況，推測孔道壓漿較飽滿。

圖5 距端頭約420 cm 斷面檢測剖面圖

5.3 梁體中部斷面

如圖6，根據(jù)檢測剖面圖可知，梁板梁體中部斷面N1、N2、N3 束壓漿孔道頂部位置均未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況，推測孔道壓漿較飽滿。

圖6 梁體中部斷面檢測剖面圖

5.4 距小里程端端頭約420cm斷面

如圖7，根據(jù)檢測剖面圖可知，梁板小里程端距端頭約420 cm 斷面N1、N2、N3 束壓漿孔道頂部位置均未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況，推測孔道壓漿較飽滿。

圖7 距端頭約420 cm 斷面檢測剖面圖

5.5 距小里程端端頭約70cm斷面

如圖8，根據(jù)檢測剖面圖可知，梁板小里程端距端頭約70 cm 斷面N1、N2、N3 束壓漿孔道頂部位置均未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況，推測孔道壓漿較飽滿。

圖8 距端頭約70 cm 斷面檢測剖面圖

經(jīng)過對(duì)采用“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)壓漿的預(yù)應(yīng)力T 梁的檢測，所檢測3 片梁板均未發(fā)現(xiàn)明顯異常，壓漿飽滿密實(shí)，壓漿效果較好。

6 結(jié)論

本文采用自主研發(fā)的“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)對(duì)預(yù)應(yīng)力梁進(jìn)行了現(xiàn)場智能壓漿，為檢驗(yàn)其壓漿質(zhì)量，采用低頻超聲陣列檢測方法及儀器的檢測對(duì)智能壓漿后的梁進(jìn)行了現(xiàn)場檢測，檢測結(jié)果表明，采用該系統(tǒng)壓漿的Z15 －1、Y15 －1、Y14 －1 梁所檢測斷面均未發(fā)現(xiàn)明顯異常，壓漿飽滿，壓漿效果較好。“智橋”ZQ2000 預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿控制系統(tǒng)能夠有效地提高橋梁預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工質(zhì)量，保證壓漿密實(shí)。

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