高速公路后張法預(yù)制箱梁孔道壓漿施工技術(shù)

王 佳 段薛鵬

（中交路橋北方工程有限公司，北京 012564）

在我國橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)使用頻率極高。但因為預(yù)應(yīng)力施工是典型的隱蔽工程，而一個項目的質(zhì)量管理中最難的部分就是隱蔽工程，尤其是對預(yù)應(yīng)力孔道壓漿飽滿狀況的控制，一旦壓漿飽滿度不合格，將對整個結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)使用壽命縮短、故障頻發(fā)等問題。

1 工程概況

本文以清遠(yuǎn)市內(nèi)南北走向的清西大橋為例。該路橋連接廣清高速與清連高速，橋梁長達(dá)3.8 km。全線包含了3座小橋、1座中橋、3座大橋、3座互通式立交橋、10座匝道橋及18座通道。據(jù)統(tǒng)計，在清新、逕口2座互通主線橋分別使用了150片、188片預(yù)制箱梁，其中等寬段25 m分別使用了42片、20片，變寬段25 m分別使用了95片、168片。除此之外，各類小橋也同樣使用到了預(yù)制箱梁。

2 孔道壓漿所采用的設(shè)備及材料

2.1 壓漿設(shè)備

據(jù)了解，該市清西大橋和接線土建工程在壓漿時均使用LJ-YJA系列大循環(huán)智能壓漿設(shè)施，該設(shè)施由計算機(jī)控制，包含預(yù)制漿液和灌壓漿2個部分。在使用該設(shè)備預(yù)制漿液時，漿料稱量等工作都通過計算機(jī)運(yùn)作，能夠保證誤差控制在0.5%以下。漿料攪拌過程中其速度可達(dá)到1 400 r/min，可以配制出質(zhì)量優(yōu)良的漿體。同時該設(shè)備中的臨時儲漿桶也可以使?jié){液在待使用過程中保持40 r/min的攪拌頻率，以此有利于漿液狀態(tài)的維持。

除此之外，在灌壓漿系統(tǒng)配備的不再是傳統(tǒng)的壓漿泵，而是選擇活塞式壓漿泵，不僅能夠縮小壓力變化幅度，而且可以達(dá)到持續(xù)壓漿的效果，使用這種壓漿泵可以最大程度地提升管道內(nèi)漿液的飽滿度。

2.2 孔道壓漿材料

2000年前，路橋項目的壓漿料大多由水泥與水組成，因而水灰比非常高，漿液質(zhì)量也忽高忽低。因此，相關(guān)施工人員為了降低水灰比，往往會盡量降低水分使用量。但若是在水泥漿內(nèi)添加了外加劑，水泥根本無法完全與外加劑融合，這就使得在壓漿時頻繁出現(xiàn)質(zhì)量不過關(guān)、流動性差及泌水性差的問題。漿液流動性差極易堵塞管道，帶入大量氣泡，使整個管道內(nèi)部漿液飽滿度達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，甚至可能會在漿液完全凝固后形成粉狀物質(zhì)。由此可見，由水泥與水制成的漿液存在大量缺陷，嚴(yán)重影響了整體壓漿質(zhì)量，更對整個項目工程最終質(zhì)量產(chǎn)生威脅。

對此，在本項目建設(shè)過程中，研究者將壓漿材料進(jìn)行改造，選擇的是質(zhì)量更優(yōu)的水泥基材質(zhì)及其他一些高性能的外加劑，并根據(jù)兩者特性合理分配其比重。同時，由于這些物質(zhì)內(nèi)沒有鋁粉、氯鹽之類的化學(xué)物質(zhì)，因而只需將水灰比控制在0.28以內(nèi)，就能保證漿液的穩(wěn)定性能與流動性能。使用這種漿液可以使得孔道內(nèi)漿液飽滿度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，漿液緊固后孔道強(qiáng)度也高于傳統(tǒng)漿液灌注的孔道。表1為各個指標(biāo)的檢測數(shù)據(jù)。

表1 壓漿料的各項技術(shù)指標(biāo)

3 孔道壓漿及質(zhì)量控制

3.1 孔道及其它準(zhǔn)備工作

因為孔道中往往會包含水泥塊、水泥漿之類的物質(zhì)，所以在壓漿前必須借助高壓水泵將其內(nèi)部清理干凈，并借助壓縮空氣來去除孔道內(nèi)的所有水分與雜物[1]。當(dāng)預(yù)應(yīng)力束張拉時，應(yīng)將錨具外部的預(yù)應(yīng)力鋼絞線控制在5 cm附近。同時，要想使壓漿壓力達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，必須封堵全部泌水通道。所以，應(yīng)借助高強(qiáng)灌漿料之類的材質(zhì)將各個錨具錨頭完全堵住，確保錨具和錨墊板、錨具和夾片連接部位等是完全緊閉的，禁止出現(xiàn)任何漏氣、漏水現(xiàn)象，直至承壓強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)才可真正開始壓漿。

3.2 大循環(huán)壓漿

大循環(huán)壓漿下可以直接給2個～3個管道一起壓漿。而大循環(huán)壓漿的含義就是在壓漿的同時，促使?jié){液持續(xù)在管道中循環(huán)流通，便于將其內(nèi)部氣體全部排出，以此使?jié){液飽滿度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。大循環(huán)壓漿如圖1所示。

1） 預(yù)制漿液：把一次攪拌漿液所需的水分全部倒入攪拌鍋內(nèi)，稱出規(guī)定重量的壓漿料，并將攪拌鍋連通電源，如圖2所示。在攪拌鍋開始工作后勻速將預(yù)先準(zhǔn)備的壓漿料倒入攪拌鍋內(nèi)，直至完全倒入后開始攪拌，攪拌時間為3 min。

2） 連接灌漿管：把進(jìn)漿管、回漿管分別連接到孔道兩側(cè)，并確保整個管道完全密閉。在測試灌漿管是否密閉時必須將孔道進(jìn)漿口與回漿口全部打開。

3） 開始壓漿：壓漿流程如圖3所示。

預(yù)制好的漿液從進(jìn)漿管被輸送到預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)，此過程中應(yīng)將壓力控制在0.49 MPa～0.71 MPa之間。若是壓漿管道超過3根，就會使得漿液流動長度提升，此時就需要更大的壓力，即壓力應(yīng)控制在0.8 MPa～1 MPa之間。持續(xù)壓漿直至管道內(nèi)漿液填充飽滿，開始從回漿管道進(jìn)入儲漿桶，還需繼續(xù)循環(huán)，直至出漿口流出的漿液變得稠密，即可先關(guān)閉回漿閥門，而進(jìn)漿口還需繼續(xù)工作超過5 min，此時壓力也要控制在0.5 MPa以上。穩(wěn)壓結(jié)束后應(yīng)停留10 min再拔除進(jìn)漿口與回漿口的管道、閥門。假設(shè)壓漿現(xiàn)場處于低溫狀態(tài)，還需要采取措施提升溫度，將孔道內(nèi)溫度控制在5℃以上。

3.3 質(zhì)量控制

1）在鋼絞線穿束時必須保證孔道中雜物已被完全清除?？椎狼宄ぷ鲬?yīng)把高壓水壓進(jìn)到管道內(nèi)側(cè)，保持超過5 min的沖洗，結(jié)束后在一側(cè)塞入1個直徑＜管道內(nèi)徑的海綿球，借助空氣壓縮機(jī)使海綿球在管內(nèi)移動，持續(xù)10 min以上，使海綿球吸走絕大多數(shù)管道內(nèi)的水分。上述工作完成后即可開始壓漿，漿液泌水通道可以帶走剩余積水。

2）如果直接封閉整個錨頭，那么就會使得漿液泌水通道無法繼續(xù)流通，也就導(dǎo)致漿液原本的水灰比重發(fā)生變化，出現(xiàn)偏離[2]。因而在封堵時，可以選用一些高強(qiáng)灌漿料，只封堵住錨具、鋼絞線附近及夾片上端，注意不能堵住鋼絞線上端，因為鋼絞線上端縫隙就是水分、空氣流通的出口。

3）禁止給超過2根的管道同時壓漿。若是同時壓漿的管道過多會使得孔道長度延長，原本設(shè)置的壓力無法滿足當(dāng)前需求，也就導(dǎo)致填充的漿液達(dá)不到所要求的飽滿度，因此必須依次給每個管道壓漿。但假設(shè)可以將漿液的水灰比控制在0.28以下，即可選擇無壓灌漿法；若是無法控制水灰比，那么只能選擇壓力壓漿法，同時應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)要求：①若是回漿口流出的漿液變濃稠時，需要逐步關(guān)閉閥門，促使管內(nèi)壓力提升超過0.5 MPa后進(jìn)行穩(wěn)壓；②穩(wěn)壓期過程中，進(jìn)漿口、出漿口的錨頭鋼絞線頂端會產(chǎn)生氣泡、溢出濃漿到漿液逐步變稀變少、溢出清水直至溢出的清水量趨于0；接著，若是發(fā)現(xiàn)錨頭鋼絞線頂端溢出的清水量大幅降低，這時可以停止穩(wěn)壓和漿液供給，同時，因為鋼絞線頂端作為泌水通道，可以使得管內(nèi)部分壓力由此處釋放出來；③在停止?jié){液供給后，不能馬上將進(jìn)漿口、出漿口管道拔出，避免出現(xiàn)壓力大幅下降導(dǎo)致漿液噴出的現(xiàn)象。只有等到漿液初步變?yōu)楣腆w狀態(tài)后才可緩慢關(guān)閉閥門，同時判定漿液壓力值是否異常，確保無異常才可拔出管道。若是設(shè)備具備自動泄壓性能，就必須等到泄壓工作全部結(jié)束才能開始設(shè)置。除此之外，管道拆卸完成后需及時清洗進(jìn)、出漿管道，避免管道內(nèi)殘留漿液堵塞管道。

正常情況下，放置在儲漿池中的漿液必須在30 min內(nèi)使用，且為了保證其質(zhì)量，必須保證儲漿池內(nèi)漿液處于低速攪拌狀態(tài)[3]。一旦儲漿池內(nèi)漿液放置時間超過30 min或是其流動性能變差，此時這些漿液不得再次使用。不管孔道處于什么位置或是其自身形態(tài)如何，壓漿工序都必須遵循從低到高的順序，完成下層管道壓漿后才能對上層管道進(jìn)行壓漿。

同時，必須確保壓漿的連續(xù)性、均勻性。若是孔道頂端具備排氣孔，那么在壓漿時應(yīng)觀察漿液狀態(tài)，合理控制排氣孔，幫助孔道中的空氣全部排出。同時，由于部分構(gòu)件預(yù)應(yīng)力束部位配備了連接器，那么就需要依次完成這些部位的張拉。此時，壓漿工作也必須按照這些部位依次進(jìn)行。整個壓漿工作完成8 h，還需開展質(zhì)量檢測，檢查漿液飽滿度、緊實度，若是不達(dá)標(biāo)需再次壓漿。不過，作為專業(yè)的施工團(tuán)隊，必須在壓漿工作中追求一次完成，盡可能避免出現(xiàn)返工。除此之外，只有壓漿工作全部完成2 d后，才可以移運(yùn)孔道。由于冬季溫度較低，此時若要壓漿還需關(guān)注溫度，溫度不達(dá)標(biāo)需在開始壓漿前0.5 h內(nèi)，使用低于60℃的水蒸氣加熱管道。

4 結(jié)語

綜上所述，使用后張法來預(yù)制箱梁難度極高，需要經(jīng)過多重工序，且任何一道工序發(fā)生失誤都極有可能影響整個箱梁的最終質(zhì)量。但是，根據(jù)對該工程的分析研究發(fā)現(xiàn)，若是能夠科學(xué)控制所有工序質(zhì)量，就可以保障最終整個箱梁實現(xiàn)其預(yù)想的功能，為整個橋梁工程帶來安全保障。此次研究可以給日后類似工程提供經(jīng)驗借鑒。