真空輔助壓漿技術(shù)用于麥加輕軌連續(xù)梁施工

張利群

（中鐵十八局集團(tuán)國(guó)際公司 天津）

一、工程簡(jiǎn)介

沙特麥加輕軌是位于沙特阿拉伯城市麥加的大眾捷運(yùn)系統(tǒng)，全長(zhǎng)18.1 km。2010年11月通車?，F(xiàn)行路線是高度為8～10 m的高架鐵路，設(shè)計(jì)最大運(yùn)輸容量為每小時(shí)單向同時(shí)運(yùn)送72 000名乘客。由中國(guó)鐵建承建并運(yùn)營(yíng)的沙特麥加輕軌鐵路連續(xù)五年圓滿完成運(yùn)營(yíng)任務(wù)，5年累計(jì)運(yùn)送朝覲者1600萬(wàn)人次。在麥加輕軌工程的建設(shè)施工中，針對(duì)傳統(tǒng)壓漿存在一定的結(jié)構(gòu)缺陷，如漿體不密實(shí)、不飽滿、有氣泡，甚至局部形成孔洞，同時(shí)由于漿體的不密實(shí)和孔洞，使水分和空氣有可能滲入預(yù)應(yīng)力筋并產(chǎn)生銹蝕，影響梁的使用壽命，甚至導(dǎo)致橋梁垮塌。麥加輕軌在施工時(shí)結(jié)合了其他工程的施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用了真空輔助壓漿技術(shù)。

二、真空輔助壓漿的基本原理及優(yōu)點(diǎn)

1.基本原理

真空輔助壓漿是在預(yù)應(yīng)力張拉完成后在孔道的一端采用真空泵對(duì)孔道進(jìn)行抽真空，使之產(chǎn)生-0.06～-0.08 MPa的真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后的水泥漿從孔道的另一端灌入，直至充滿整條孔道，并加以0.5～0.6 MPa的正壓力，以提高預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)度，減少了孔道中因存在氣泡和多余水分造成預(yù)應(yīng)力筋受到銹蝕的現(xiàn)象，確保了孔道壓漿的質(zhì)量，提高了橋梁工程的安全、耐久性。

2.優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)有管道的壓漿主要有普通壓漿和真空壓漿兩種類型，麥加輕軌連續(xù)梁主要采用真空壓漿技術(shù)，有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)。①?gòu)?qiáng)化了漿液的慣性流動(dòng)對(duì)孔道的充盈，漿體可以很好地充滿整個(gè)管道，使孔道內(nèi)漿體飽滿、密實(shí)，漿體與鋼絞線相接密貼，漿體表面光滑密實(shí)，漿體內(nèi)不存在氣泡或孔洞。②由于在漿體中加入了專用的減水劑和膨帳劑，降低了水灰比，提高了水泥漿的流動(dòng)度，減少了水泥漿的收縮，消除了裂縫的產(chǎn)生。③減少孔道中阻力，加速了漿液的流動(dòng)，形成一個(gè)連續(xù)且迅速的過(guò)程，縮短了壓漿時(shí)間，提高了生產(chǎn)工效。

三、真空輔助壓漿的工藝流程

1.壓漿前的準(zhǔn)備工作

在正式壓漿之前，先進(jìn)行試作業(yè)以檢查設(shè)備的運(yùn)行情況，檢查壓漿泵的工作壓力是否滿足規(guī)范要求。

（1）割切錨外鋼絞線。張拉施工完成24 h且鋼絞線未出現(xiàn)斷絲滑絲后，用砂輪切割機(jī)切除外露的鋼絞線，鋼絞線切割后的余留長(zhǎng)度不得超過(guò)2 cm，以免預(yù)應(yīng)力筋和錨具過(guò)熱而產(chǎn)生滑絲現(xiàn)象。

（2）設(shè)備機(jī)具的檢查和保養(yǎng)。由于此項(xiàng)目在沙特，設(shè)備運(yùn)輸困難，所以必須嚴(yán)格檢查灌漿設(shè)備（灰漿攪拌機(jī)、柱塞灌漿泵、水循環(huán)式真空泵、空氣泵等）性能是否良好，其他設(shè)備（計(jì)量設(shè)備、儲(chǔ)漿罐、過(guò)濾器、橡膠管、吸水管、連接頭、控制閥門等）是否齊全。設(shè)備閥門要勤檢查和保養(yǎng)，及時(shí)更換有問(wèn)題的管道和閥門，工作過(guò)程中不能出現(xiàn)故障，嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，確保工序順利進(jìn)行。

（3）封錨。麥加輕軌項(xiàng)目由于地處中東地區(qū)，天氣炎熱，考慮到天氣原因采用水泥凈漿的方式進(jìn)行封錨，這樣水泥凈漿很快會(huì)達(dá)到既定強(qiáng)度，這樣就可以進(jìn)行注漿。封錨頭時(shí)必須將錨下墊板及卡片、外露鋼絞線全部包裹，覆蓋層厚度＞15 mm，錨頭封好后24 h內(nèi)灌漿。

（4）孔道檢查。此時(shí)應(yīng)該檢查壓漿孔、排氣孔的暢通，必須無(wú)阻力，孔道在壓漿前應(yīng)用壓力水沖洗，以排除孔內(nèi)粉渣等雜物，保證孔壁的結(jié)合良好。麥加輕軌項(xiàng)目由于工期緊，任務(wù)繁重，在施工過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)連續(xù)梁缺陷，在沖洗過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)冒水、漏水的現(xiàn)象，積極及時(shí)堵塞漏洞。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有串孔現(xiàn)象，又不易處理時(shí)，快速判明串孔數(shù)量，在壓漿時(shí)幾個(gè)串孔同時(shí)壓注?；蛘邔?duì)某一孔進(jìn)行壓漿后，立即對(duì)相鄰孔道用高壓水徹底沖洗，嚴(yán)禁在孔道有積水的情況下進(jìn)行真空壓漿。

（5）試抽真空。注漿前，先用空氣泵檢查孔道的通氣情況，確保孔道暢通。各部件連接后，將所有閥門關(guān)閉并啟動(dòng)真空泵5～7 min將孔道抽成真空，觀察真空壓力表讀數(shù)，當(dāng)真空壓力表的讀數(shù)達(dá)到-0.09 MPa時(shí)，停止抽氣約2 min，若壓力表保持不變，則可認(rèn)為孔道達(dá)到真空狀態(tài)。若未能達(dá)到此數(shù)據(jù)，則表示波紋管未能完全密封，要在壓漿前進(jìn)行檢查更正。

2.水泥漿的配制

（1）配合比。按設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度配置水泥漿，應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)操作。水泥各項(xiàng)性能應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，初凝時(shí)間應(yīng)＞4 h，終凝時(shí)間＜24 h，標(biāo)號(hào)采用42.5級(jí)的低堿普通硅酸鹽水泥。減水劑、阻銹劑、膨脹劑的選用滿足規(guī)范、設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求；水泥漿的水膠比≤0.33，不沁水，流動(dòng)度≤25 s，3 min后≤3 s，24 h自由收縮率0～3%，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28 d自由膨脹率≤0.1%。

（2）水泥漿的拌和。先下水再下水泥，拌合時(shí)間≥1 min，灰漿過(guò)篩后存放于灰漿桶內(nèi)。此時(shí)桶內(nèi)灰漿仍要低速攪拌，并經(jīng)常保持足夠的數(shù)量已保證每根管道的壓漿能以此連續(xù)完成。水泥漿自調(diào)制到壓入管道的間隔時(shí)間應(yīng)＜40 min。

3.壓漿工藝

對(duì)連續(xù)梁張拉施工完成后，在48 h內(nèi)須進(jìn)行管道真空輔助壓漿。壓漿前，采用水泥凈漿的方式進(jìn)行封錨，等強(qiáng)度達(dá)到要求后進(jìn)行壓漿。具體方法為，先將壓漿閥、排氣閥全部關(guān)閉，打開(kāi)真空閥，啟動(dòng)真空泵抽真空，觀察真空壓力表讀數(shù)、當(dāng)管內(nèi)真空度維持在-0.08 MPa左右時(shí)停泵約1 min，觀察真空壓力表讀數(shù)，若壓力表保持不變?cè)俅螁?dòng)真空泵抽空，使真空度達(dá)到-0.06～-0.08 MPa并保持穩(wěn)定。

當(dāng)管道密封性良好時(shí)，啟動(dòng)壓漿泵，當(dāng)壓漿泵輸出的漿體達(dá)到要求的稠度時(shí)，將泵上的輸送管閥門打開(kāi)，開(kāi)始?jí)簼{。同一管道壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，完成水泥漿攪拌結(jié)束至壓入管道的時(shí)間間隔不應(yīng)超過(guò)40 min。

壓漿過(guò)程中，真空泵保持連續(xù)工作。待真空泵端的空氣濾清器中有漿體經(jīng)過(guò)時(shí)，關(guān)閉空氣濾清器前端的閥門，稍后打開(kāi)排氣閥門，當(dāng)水泥漿從排氣閥門順暢流出，且稠度與壓入的漿體相當(dāng)時(shí)關(guān)閉真空端所有的閥門，然后關(guān)閉真空泵。壓漿泵繼續(xù)工作，壓力達(dá)到0.5～0.6 MPa時(shí)，持壓3 min。關(guān)閉壓漿泵及灌漿端所有的閥門，完成壓漿。然后重復(fù)前面的壓漿工序，逐個(gè)向孔道內(nèi)壓漿，連續(xù)不間斷完成剩余孔道的壓漿施工。在壓漿過(guò)程中，每孔梁應(yīng)制作3組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)。

完成當(dāng)日壓漿后，考慮到設(shè)備從國(guó)內(nèi)運(yùn)輸不方便，必須嚴(yán)格保養(yǎng)設(shè)備。拆除外接管路、附件，清洗空氣過(guò)濾器和閥門，將所有粘有水泥漿的設(shè)備清洗干凈。安裝在壓漿端的球閥，應(yīng)在壓漿后1 h內(nèi)拆除、清洗。

四、真空灌漿注意事項(xiàng)

（1）壓漿前對(duì)孔道進(jìn)行檢查，確?？椎罆惩?，管路密封。嚴(yán)格按照漿體進(jìn)行水泥漿的拌制，拌好的水泥漿要做到基本卸盡，在全部灰漿卸出之前不得投入未拌和的材料，更不能進(jìn)行邊出料邊進(jìn)料的拌料。

（2）配料過(guò)程中嚴(yán)格控制用水量，對(duì)不能及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的漿體，嚴(yán)禁采用加水的辦法來(lái)增加灰漿的流動(dòng)性，配制時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的漿體不應(yīng)再次使用。水泥漿出料后應(yīng)盡量馬上泵送，否則應(yīng)不停的攪拌防止離析。

（3）壓漿工作須在水泥漿流動(dòng)性下降前進(jìn)行（30～45 min），每條孔道灌注要連續(xù)完成，灌注完一條孔道換其它孔道時(shí)間內(nèi)繼續(xù)啟動(dòng)灌漿泵，讓漿體循環(huán)流動(dòng)。

（4）水泥漿進(jìn)入壓漿泵前應(yīng)通過(guò)1.2 mm的篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾。儲(chǔ)漿筒的儲(chǔ)漿體積大于1倍所要灌注的單道預(yù)應(yīng)力孔道體積，壓漿孔數(shù)和位置必須做好記錄。

五、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)麥加輕軌工程的施工經(jīng)驗(yàn)，連續(xù)梁注漿壓漿的施工質(zhì)量對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力橋梁的使用和耐久性起著關(guān)鍵性作用。因此，在進(jìn)行管道壓漿這道防線操作時(shí)應(yīng)認(rèn)真操作，嚴(yán)格按照規(guī)范、施工設(shè)計(jì)有關(guān)要求進(jìn)行，以確保壓漿質(zhì)量。