智能張拉、壓漿系統(tǒng)在連續(xù)梁施工中的應(yīng)用

李超

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

在施工時，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋中的鋼束必須要保證符合預(yù)應(yīng)力規(guī)范，否則梁體內(nèi)就不會有預(yù)設(shè)的應(yīng)力支持，如此一來梁體就會因?yàn)檫\(yùn)營荷載和混凝土突變雙重作用下出現(xiàn)較為嚴(yán)重的下?lián)稀Ｈ绻麚隙却笥谝粋€臨界值時，主梁的彎曲程度太大無疑會導(dǎo)致橋梁上的鋪設(shè)層被破壞，導(dǎo)致路面坑洼不平，既影響了人們的出行，又減少了橋梁的使用時間，同時也可能會發(fā)生事故威脅到人們的生命安全。還有一個可能會導(dǎo)致橋梁坍塌事故發(fā)生的因素就是預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的密實(shí)程度達(dá)不到要求，該工程失誤會讓鋼絞線被銹蝕，降低了結(jié)構(gòu)的耐久性，可能會導(dǎo)致橋梁坍塌。若采用傳統(tǒng)的人工預(yù)應(yīng)力張拉施工方法，則無法精確控制張拉力精度與同步性，因?yàn)槿斯げ僮骺偸菚艿胶芏嘁蛩赜绊憽Ｈ斯げ僮骺赡軐?dǎo)致的問題包括張拉中升壓降壓速率太大、持荷時間不足，延遲預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力傳遞，錨具壓縮變形、回縮量增大等，這些問題都可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力在梁受力體中無法起到作用。在人為操作下，壓漿壓力得不到精準(zhǔn)控制，無法保證密實(shí)壓漿，很可能會讓鋼絞線因銹蝕而喪失其預(yù)應(yīng)力作用。想要有效避免施工時梁體預(yù)應(yīng)力失效的問題，就可以采用智能張拉、壓漿系統(tǒng)進(jìn)行控制。

1 工程概況

新建張家界至懷化鐵路正線全長243．265公里，該鐵路設(shè)計雙線高速鐵路時速每小時為350千米，選用Ⅰ型雙塊式無砟軌道。其中竹林坪大橋長為（40+56+40）米，位于湖南省懷化市鶴城區(qū)涼亭坳鄉(xiāng)大竹林村，橫跨竹林坪溪水庫，選用懸灌法施工。梁體為單箱單室變高變截面箱梁，采用變截面底板、腹板、頂板。在整個梁的端支點(diǎn)和中間支點(diǎn)處設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有孔供檢驗(yàn)員通過。箱梁頂寬12．6米，底寬6．7米，中支點(diǎn)截面中心線處梁高4．335米，中跨截面中心線處梁高3．035米，邊跨截面中心線處梁高17．75米，梁下緣根據(jù)次拋物線變化。梁端與邊支座中心線的距離為0．75米，與梁節(jié)點(diǎn)分界線距離十公分。邊承式橫橋中心距5．3米，中承式橫橋中心距5．8米，中跨合龍段、邊跨合龍段長度兩米，邊跨直段長度11．75米。

竹林坪大橋縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線束選用智能張拉灌漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)備采用lz-5903橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)和lzj02智能灌漿系統(tǒng)。提前將預(yù)應(yīng)力施工數(shù)據(jù)輸入筆記本電腦，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接控制張拉儀，自動將張拉數(shù)據(jù)記錄到電腦中。

2 智能張拉控制系統(tǒng)設(shè)備組成

智能張拉控制系統(tǒng)設(shè)備組成包括2臺智能張拉儀、可以上網(wǎng)的筆記本電腦、4臺智能斤頂、高壓油管、位移傳感器等。

在實(shí)現(xiàn)張拉時，先將張拉的相關(guān)參數(shù)輸入到電腦中，該智能張拉系統(tǒng)會操控4臺千斤頂來實(shí)現(xiàn)平衡對稱張拉。在張拉過程中不需要任何人為操作，避免了很多不可控因素，而且張拉應(yīng)力和伸長值的時間曲線會在控制界面實(shí)時顯示，張拉結(jié)束后自動記錄存儲并上傳云端實(shí)現(xiàn)信息化管理。

通過智能系統(tǒng)控制張拉過程，可以準(zhǔn)確把握加載錨下預(yù)應(yīng)力大小，準(zhǔn)確監(jiān)測預(yù)應(yīng)力筋張拉的形變值；有效保證預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)張拉同步、準(zhǔn)確分級、勻速率加載以及規(guī)范持荷時間等；利用該系統(tǒng)可以生成力—時間、位移—時間曲線，方便觀測者對張拉過程中是否出現(xiàn)異常情況做出準(zhǔn)確判斷；結(jié)束張拉持荷時，能夠緩慢的卸載，盡可能的減小錨固階段預(yù)應(yīng)力損失。

3 張拉工藝

3.1 錨具及千斤頂?shù)陌惭b

先安裝工具錨板，再安裝千斤頂與錨具，接著在工作錨板每個錐孔內(nèi)裝上工作夾片，將限制工作錨夾片移動的限位板套在工作錨上，安裝千斤頂，最后裝上可重復(fù)使用的工具錨板與工具夾片。

3.2 智能張拉過程

第一階段：千斤頂供油張拉至初應(yīng)力（設(shè)計控制應(yīng)力的20%）。在測量伸長值時為了消除鋼束自然松弛造成的誤差，可以先用工具錨環(huán)鎖緊工具錨夾片，在保證管道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋受力均勻的前提下繃緊鋼絞線。達(dá)到預(yù)設(shè)的應(yīng)力停頓點(diǎn)后，千斤頂油缸的伸長值會被系統(tǒng)的位移傳感器記錄。

第二階段：系統(tǒng)預(yù)設(shè)的加載速度下，千斤頂繼續(xù)供油張拉到設(shè)計控制應(yīng)力的五分之二，在未到達(dá)預(yù)設(shè)應(yīng)力停頓點(diǎn)時，會一直拉伸鋼絞線，而且張拉過程中的油泵供油速度會自動調(diào)節(jié)，千斤頂油缸的伸長值由系統(tǒng)通過位移傳感器記錄。

第三階段：加載值到達(dá)控制應(yīng)力的設(shè)計值，持續(xù)拉伸鋼絞線，當(dāng)張拉力到達(dá)設(shè)計應(yīng)力附近時，減緩加載速度，準(zhǔn)確到達(dá)設(shè)計張拉應(yīng)力。

持荷階段：在張拉應(yīng)力達(dá)到設(shè)計應(yīng)力時，儀器會停止繼續(xù)加載并保持載荷（5min），滿足張拉力一直處于設(shè)計應(yīng)力范圍內(nèi)，直到千斤頂油缸的伸長值被系統(tǒng)通過位移傳感器記錄成表格。

錨固階段：在統(tǒng)計表格做好以后，系統(tǒng)開始卸載，絞線也會隨之進(jìn)行彈性收縮，工作夾片緩慢錨固至工作錨內(nèi)，完成張拉端錨固。

回頂階段：該智能系統(tǒng)調(diào)控張拉端的千斤頂進(jìn)行緩慢卸載，在卸載結(jié)束后記錄工作夾片的外露長度。一整日后，再次測量夾片外露長度，檢查有無滑絲斷絲情況。

在實(shí)施張拉的過程中可以根據(jù)筆記本電腦上壓力、位移曲線來直觀的看出該過程是否出現(xiàn)異常，發(fā)現(xiàn)異常立即按下“暫停張拉”按鈕，等待故障排除后再繼續(xù)張拉。整個張拉過程進(jìn)行時，工作臺前不能無人，員工也不能退出張拉界面或者運(yùn)行其他程序，而是需要時時關(guān)注張拉數(shù)據(jù)。在操作臺和千斤頂與張拉儀前都需要專門的工作人員密切觀察設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，注意安全，異常情況下必須馬上按下“暫停張拉”按鈕，直到排除問題后才能繼續(xù)張拉。

4 循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)

制漿儲存系統(tǒng)、注漿泵、自動加水裝置、控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和高壓膠管一起組成了循環(huán)智能注漿系統(tǒng)。漿液在由高速攪拌機(jī)、漿液泵、進(jìn)漿管、預(yù)應(yīng)力管和回流管組成的回路中連續(xù)循環(huán)。通過調(diào)節(jié)泵的排出流量，使管道內(nèi)的空氣全部排出，通過泥漿循環(huán)將管道內(nèi)殘留的雜質(zhì)帶出，保證預(yù)應(yīng)力管道的稠密泥漿壓力。

4.1 制漿控制

根據(jù)灌漿劑的配比，提前在儀器界面輸入配比參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的一次制漿量系統(tǒng)自動加水，加水后加入灌漿劑，系統(tǒng)自動混合，并根據(jù)設(shè)定的混合時間。

測量由系統(tǒng)自動控制，排除人為因素，水膠比過大或過小。水灰比測定儀實(shí)時監(jiān)測水泥漿的水灰比，確保配合比符合要求。

4.2 壓漿施工

泥漿泵通過高壓管道將泥漿液壓送入預(yù)應(yīng)力管道然后通過高壓管道返回儲漿筒，形成循環(huán)回路，排出管道中的空氣。測控系統(tǒng)通過監(jiān)測管道進(jìn)出口壓力值不斷調(diào)整灌漿壓力，辦證整個循環(huán)回路的灌漿壓力值滿足規(guī)范要求。灌漿過程中，操作人員應(yīng)注意智能灌漿設(shè)備的操作。如有異常情況，應(yīng)立即暫停灌漿，經(jīng)檢查排除后方可繼續(xù)灌漿。灌漿結(jié)束后，通過“清洗系統(tǒng)”自動清洗進(jìn)漿管與回漿管，直至水流出。

4.3 智能壓漿系統(tǒng)優(yōu)勢

為了避免人為加水導(dǎo)致比例不準(zhǔn)確，采用系統(tǒng)自動計量加水。利用水灰比測試儀實(shí)時監(jiān)測水灰比，然后將數(shù)據(jù)反饋給系統(tǒng)接口，保證水泥漿質(zhì)量。

灌漿過程的一鍵控制自動完成，既避免了人為操作帶來的誤差有減少了工人的勞動量。

灌漿結(jié)束后，系統(tǒng)自動記錄漿液的水灰比、灌漿壓力、穩(wěn)定時間等數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可追溯性

5 結(jié)語

為了排除人為因素的影響，預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)全過程按規(guī)范要求自動完成預(yù)應(yīng)力張拉；張拉分級、壓力、泄壓速度、持力時間、錨固過程等全面按照橋梁設(shè)計和施工的技術(shù)要求，準(zhǔn)確控制施加的預(yù)應(yīng)力值，并能實(shí)現(xiàn)多頂同步張拉。預(yù)應(yīng)力智能注漿系統(tǒng)采用大循環(huán)回路注漿，注漿過程由智能系統(tǒng)控制，不受人為因素的影響。該系統(tǒng)可以自動記錄水膠比、灌漿壓力、穩(wěn)定時間等數(shù)據(jù)，而且實(shí)時準(zhǔn)確測量這些數(shù)據(jù)，很大程度上保證了梁預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的精度和耐久性。一定程度上幫助預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)得以使用更長時間，也提高了橋結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。