智能預應力張拉壓漿設備在預應力張拉壓漿中的應用

于麗恒

摘要：預應力張拉壓漿在預應力混凝土施工中屬關鍵工序，其施工質(zhì)量的好壞直接影響到預應力混凝土構(gòu)件的成品質(zhì)量。采用智能預應力張拉壓漿設備進行預應力張拉壓漿，可最大限度的減少人為操作對預應力張拉壓漿施工質(zhì)量的影響，從而確保預應力張拉壓漿質(zhì)量，進而保證預應力混凝土構(gòu)件施工質(zhì)量，具有廣泛的應用前景。

Abstract： Prestressed tension grouting is a key process in the construction of prestressed concrete. The quality of the construction directly affects the quality of the finished product of prestressed concrete members. The prestressed tension grouting is carried out by the intelligent prestressed tension grouting equipment， which can minimize the influence of the artificial operation on the construction quality of the prestressed tension grouting， thereby ensuring the prestressed tension grouting quality and construction quality of prestressed concrete members， so it has broad application prospects.

關鍵詞：智能;預應力;張拉;壓漿;混凝土

Key words： intelligence;prestress;tension;grouting;concrete

中圖分類號：TU757.1+7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0130-04

1 ?工程概況

京港澳高速公路石家莊至磁縣（冀豫界）段是國家高速公路網(wǎng)（7918網(wǎng)）中的“射3”（北京-港澳）線河北段的重要組成部分，也是河北省2020年高速公路網(wǎng)布局規(guī)劃“五縱、六橫、七條線”中最主要的南北交通干線，是河北省中南部地區(qū)聯(lián)系首都北京，進而溝通東北、華北和華中地區(qū)的重要高速通道。現(xiàn)有京港澳高速公路石家莊至磁縣（冀豫界）段起于石家莊市區(qū)北郊南高營，北接京石高速，向南經(jīng)欒城、元氏、高邑、柏鄉(xiāng)、隆堯、內(nèi)丘、邢臺市、沙河、永年、邯鄲、磁縣等市縣，止于臨漳縣的冀豫界，順接京港澳高速公路河南段。

京港澳高速公路石家莊至磁縣段改擴建項目，路線新建段起自石黃高速公路樞紐互通終點處，終點為冀豫界。全線擴建路段長165.01km，新建路段長79.8km，里程共計長244.81km。全線除邯鄲東南環(huán)35km采用雙向4車道（路基寬度28m）標準外，其余路段均按雙向8車道（路基寬度42m）標準建設，其中改擴建部分為雙向4車道改雙向8車道。全線共設服務區(qū)7處，其中新增4處，改擴建3處;收費站17處，其中新增8處，擴建9處。

河北省高速公路石安改擴建XJ5標現(xiàn)澆梁數(shù)量為25孔，其中預應力混凝土現(xiàn)澆梁為14孔;預制梁數(shù)量為777片，其中預制T梁426片，預制箱梁351片。預應力張拉壓漿在預應力混凝土施工中屬關鍵工序，為保證預應力張拉壓漿施工質(zhì)量，我部采用智能預應力張拉壓漿設備進行預應力張拉壓漿。智能預應力張拉設備由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成，如圖1所示。軟件系統(tǒng)可實現(xiàn)張拉參數(shù)數(shù)據(jù)輸入、修正以及張拉數(shù)據(jù)的采集、整理、輸出功能;硬件系統(tǒng)主要由油泵及千斤頂?shù)冉M成，可依據(jù)軟件系統(tǒng)下發(fā)的指令完成預應力鋼絞線的張拉作業(yè)。智能預應力壓漿設備也由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成，如圖2所示。軟件系統(tǒng)可實現(xiàn)壓漿漿體水料比及攪拌時間等參數(shù)數(shù)據(jù)輸入、修正。硬件系統(tǒng)主要由攪拌機、壓漿機及真空泵組成，可依據(jù)軟件系統(tǒng)下發(fā)的指令完成預應力孔道的壓漿作業(yè)。

2 ?預應力鋼絞線張拉施工

2.1 工藝流程

預應力鋼絞線張拉施工工藝流程見圖3。

2.2 設備標定

參考相關規(guī)范標準要求，選取張拉千斤頂時，采用穿心作用千斤頂，千斤頂?shù)念~定張拉力應為所需張拉力的1.5倍。應選用防震型壓力表配套千斤頂使用，其最大讀數(shù)為張拉力的2.0倍，標定精度為1.0級。

張拉用的千斤頂與壓力表配套標定、配套使用，標定應在國家正規(guī)的計量技術(shù)機構(gòu)定期開展，標定時千斤頂活塞的運行方向與實際張拉工作狀態(tài)一致。若存在以下任一情況，標定工作應重新開展。

①千斤頂檢修或更換配件后;

②千斤頂或壓力表在使用期間存在異常情況;

③張拉次數(shù)大于300次;

④使用時間多于6個月。

測力傳感器按照相關國家標準規(guī)定每年送檢一次。

2.3 設備連接

將標定后的智能張拉設備與千斤頂通過數(shù)據(jù)線連接，連接時尤其要注意千斤頂與壓力表按照標定時配套順序配套連接。同時注意檢查油管接頭處墊片是否安裝，以防止在工作過程中油管接頭處液壓油滲漏。連接完成后開機檢查設備是否工作正常。

2.4 張拉參數(shù)輸入

首先根據(jù)設計圖紙計算每束鋼絞線理論伸長量，將計算出的理論伸長量與圖紙理論伸長量進行比較，偏差較大時及時與設計單位聯(lián)系，確保伸長量數(shù)據(jù)準確。計算理論伸長量時注意預應力筋的截面面積及彈性模量數(shù)據(jù)采用本批次鋼絞線報驗時檢測的實際數(shù)據(jù)。

張拉前對不同類型的孔道進行摩阻測試。根據(jù)測試結(jié)果對設計張拉控制應力進行修正。修正值報監(jiān)理工程師審批。依據(jù)孔道摩阻實驗確定的μ值和k值修正設計張拉控制應力，同時依據(jù)設計圖紙統(tǒng)計張拉次序。

將不同梁型的鋼絞線伸長量、修正后的張拉控制應力及張拉順序參數(shù)通過智能張拉設備主機上的計算機輸入到智能張拉設備軟件系統(tǒng)，并保存。

為防止千斤頂超限工作，如伸長值超過設計伸長值的+6%，張拉控制應力超過設計控制應力的5%。在輸入伸長量及張拉控制應力參數(shù)時同時輸入此兩項參數(shù)的上限值。若作業(yè)過程中伸長量或張拉控制應力達到上限值時，千斤頂將立即停止工作，確保張拉作業(yè)的安全及質(zhì)量。

2.5 張拉

2.5.1 設備配置及安裝

張拉采用兩端對稱張拉，因此張拉時配置4臺千斤頂，其中1臺為主機，其余3臺為輔助機。在三臺輔助機中的1臺配有張拉作業(yè)控制臺。

按照設計張拉順序安裝千斤頂，安裝千斤頂時尤其注意要使工作錨、限位板、千斤頂及工具錨中心均位于同一軸線上，以防止在張拉作業(yè)過程中由于四者不在同一軸線上而導致鋼絞線被咬傷、拉斷。

錨具、夾片和連接器在安裝前須擦拭干凈，同時為防止工具夾片在張拉完成后無法退出，在進行第一次張拉作業(yè)前可在工具錨夾片孔壁上涂抹少量黃油。

2.5.2 張拉

混凝土強度與彈性模量（或齡期）滿足設計及規(guī)范要求時，開始張拉。

張拉模式分為手動與自動兩種，可通過主機張拉作業(yè)控制臺“手動/自動”按鈕實現(xiàn)，一般情況下選用自動模式。出現(xiàn)意外情況需繼續(xù)張拉或回油時可選用手動模式。

啟動智能張拉設備，通過智能張拉設備主機上的計算機選擇加載已保存的張拉參數(shù)，并將張拉參數(shù)通過智能張拉設備主機下發(fā)至各個智能張拉設備輔機，然后在張拉作業(yè)控制臺上選擇開始，即開始張拉。張拉完成后千斤頂自動回油至初始狀態(tài)，然后再將千斤頂更換至下束需要張拉的鋼絞線上，重復以上步驟直至張拉作業(yè)全部結(jié)束。

張拉時可通過控制臺顯示器隨時監(jiān)控張拉力、伸長值、壓力表讀數(shù)和油溫等參數(shù)。

在鋼絞線表面做好記號，檢查張拉后是否有滑絲現(xiàn)象。

2.5.3 注意事項

在箱梁張拉前，對施工人員進行技術(shù)、安全培訓及交底：

①張拉鋼絞線之前應先全面檢查梁體，若在檢查中發(fā)現(xiàn)異常情況，應及時報告給監(jiān)理工程師，待其同意后采取修補措施，使梁體達到設計強度，并將承壓墊板及錨下管道擴大部分的殘余灰漿鏟除干凈，才能進行張拉;

②應安排專人負責張拉;

③張拉時在張拉千斤頂正前方設置擋板，防止工具夾片意外崩出或鋼絞線意外斷裂時出現(xiàn)安全事故。

按照設計的張拉順序采用兩端對稱張拉。張拉期間應加強兩端聯(lián)系，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，確保兩側(cè)的千斤頂出頂長度均勻和張拉速率基本相同。并且應注意觀察梁體變化，尤其是預拱度，以避免由于梁端摩阻力過大而導致梁體損傷。

張拉過程中如遇鋼絞線滑絲、斷絲等意外情況，可在主機張拉作業(yè)控制臺上通過“緊急制動”按鈕強行停止張拉作業(yè)。

待意外情況排除后可將張拉模式調(diào)為手動模式，然后繼續(xù)完成剩余鋼絞線張拉或者千斤頂回油作業(yè)。

張拉過程中操作人員嚴禁遠離操作臺，以防止突發(fā)狀況發(fā)生時無法及時處理。

為避免銹蝕、沾污、損傷、混淆問題出現(xiàn)，在存放、搬用及使用錨具、夾具、連接器的過程中應妥善保管和標識，并且采取的臨時性防護措施應建立在不影響其安裝和永久性防腐的基礎上。預應力筋用錨具產(chǎn)品配套使用，同一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件采用同一生產(chǎn)廠的產(chǎn)品，工作錨不得作為工具錨使用。

2.6 張拉數(shù)據(jù)輸出

張拉前將承包人、監(jiān)理人等名稱參數(shù)輸入至軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件的標準模板內(nèi)，此項設置如后續(xù)施工無變化可僅設置一次。每次系統(tǒng)導出數(shù)據(jù)時自動調(diào)用此模板文件。

張拉完成后，在智能張拉設備主機計算上通過張拉系統(tǒng)軟件將張拉數(shù)據(jù)導出至U盤，張拉數(shù)據(jù)打印后由相關人員簽字確認并整理存檔。如表1所示。

3 ?預應力孔道壓漿施工

3.1 施工工藝

預應力孔道壓漿施工工藝流程見圖4。

3.2 設備標定

設備使用前按照規(guī)范要求將設備中的攪拌機中的稱重計量系統(tǒng)和壓漿機及真空泵中的壓力表在經(jīng)國家授權(quán)的法定計量技術(shù)機構(gòu)定期進行標定。

3.3 設備安裝

①按照設備說明書將攪拌機、壓漿機及真空泵安裝就位。安裝完成后加水測試設備是否運轉(zhuǎn)正常。

②預應力各孔道間采用壓漿管呈“之”字形連接。預應力各孔道進出口處分別設置1個閥門，以便在壓漿完成后能夠及時封閉。

3.4 參數(shù)輸入

根據(jù)經(jīng)驗證后的施工配合比計算每盤壓漿漿體水料比參數(shù)，并將壓漿漿體水料比參數(shù)和攪拌時間參數(shù)輸入壓漿系統(tǒng)內(nèi)。

3.5 壓漿

3.5.1 壓漿前準備工作

夾片式錨具錨固后夾片頂面平齊，其相互間距的錯位不宜大于2mm，且露出錨具外的長度不大于4mm。錨固完畢經(jīng)檢驗合格后方可切除端頭多余的預應力筋，預應力鋼絞線張拉完成后，采用砂輪鋸切割多余鋼絞線，嚴禁采用電弧焊進行切割，同時不得損傷錨具。切割后預應力筋的外露長度為3cm，且不小于1.5倍預應力筋直徑。

切割完成后采用石膏封閉錨具與混凝土、錨具與鋼絞線間的縫隙，以確保壓漿過程中不漏漿。

壓漿前采用攪拌用水沖洗預應力孔道，使得管壁濕潤，此過程亦可檢驗預應力孔道是否暢通及錨具處是否嚴密?？椎罌_洗完成后使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的所有積水吹出。

3.5.2 壓漿漿體攪拌

水料比參數(shù)和攪拌時間參數(shù)輸入完成后，將壓漿料放至攪拌機料斗內(nèi)，攪拌機根據(jù)每盤壓漿料及水用量自動加料攪拌。攪拌完成后漿體放至儲漿桶，在使用前和壓注過程中須連續(xù)攪拌。

預應力孔道漿液采用高性能灌漿材料。

①嚴格控制水膠比、流動度、泌水率及自由膨脹率等漿液性能指標。

②膨脹劑采用鈣礬石系列或復合型膨脹劑。

③外加劑要與水泥具有良好的相容性。

3.5.3 壓漿

壓漿采用大循環(huán)壓漿工藝，預應力管道采用“之”字形連接，進漿口位于最低處的預應力孔道一端，出漿孔位于最高處的預應力孔道一端。

壓漿采用真空輔助壓漿工藝，壓漿前采用真空泵對孔道進行抽真空，真空度穩(wěn)定在-0.06MPa～-0.1MPa范圍內(nèi)。抽真空時關閉預應力孔道壓漿端閥門，真空度穩(wěn)定后立即開啟預應力孔道壓漿端閥門，同時啟動壓漿泵進行連續(xù)壓漿。

當最上方孔道出口端排出與規(guī)定流動度相同的漿體時，關閉出口端閥門，在0.6MPa壓力下穩(wěn)壓3-5min。最后關閉所有預應力孔道進出口處閥門，完成壓漿。

3.5.4 注意事項

攪拌機放料口及出漿口處分別設置網(wǎng)格尺寸2mm的過濾網(wǎng)，以防止?jié){體的雜質(zhì)將壓漿管堵塞。

壓漿過程中若出現(xiàn)堵管現(xiàn)象則立即停止壓漿作業(yè)，并用水從堵塞的孔道出漿端反向壓水將漿體沖出。

壓漿時每一工作班制作留取不少于3組尺寸為40mm×40mm×160mm的試件，標準養(yǎng)護28d，進行抗壓強度和抗折強度試驗，作為質(zhì)量評定的依據(jù)。

壓漿過程及壓漿結(jié)束后48小時內(nèi)，若結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的溫度及環(huán)境溫度低于5℃，應采取必要的保溫措施，并按冬期施工的要求處理，但禁止將防凍劑摻用在漿液中。若環(huán)境溫度高于35℃，應在夜間壓漿。

3.6 封錨

壓漿完成后，及時對錨固端按照設計要求對梁端混凝土鑿毛并將其周圍沖洗干凈，設置鋼筋網(wǎng)澆筑封錨混凝土。鑿毛采用機械鑿毛，確保鑿毛質(zhì)量。

端梁封錨在吊裝前完成。封錨時，必須采用定型鋼模板支設，并加強混凝土振搗。封錨時，嚴格控制梁板長度，確保伸縮縫寬度。端梁伸縮縫預埋鋼筋位置、高度、角度要符合設計要求，保證伸縮縫與預埋鋼筋良好連接;模板支設牢固、不變形、不跑模;否則返工處理。

4 ?施工總結(jié)

通過采用智能預應力預應力張拉壓漿設備進行預應力張拉壓漿，最大限度的減少了人為操作對預應力張拉壓漿作業(yè)過程的影響，極大降低了產(chǎn)品不合格品率，同時也提高了作業(yè)效率，圓滿完成施工任務。為今后智能預應力張拉壓漿設備在預應力張拉壓漿中的應用提供了寶貴經(jīng)驗。

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