公路橋梁項(xiàng)目的智能預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿施工探討

黃優(yōu)平

摘要 文章以某高速公路橋梁工程為例，介紹智能預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿施工工藝流程，分析了施工的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，通過檢測錨下預(yù)應(yīng)力和壓漿情況，對(duì)智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)分析智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，旨在為類似橋梁工程中的智能預(yù)應(yīng)力張拉施工提供參考。

關(guān)鍵詞 橋梁施工項(xiàng)目；預(yù)應(yīng)力施工；智能張拉；智能壓漿

中圖分類號(hào) U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）14-0111-03

0 引言

預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是張拉和壓漿，直接影響預(yù)應(yīng)力的傳遞及錨固效果。傳統(tǒng)的張拉和壓漿方法存在人工操作多、效率低、質(zhì)量難以控制等問題。為解決這些問題，智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)張拉力、張拉速度、壓漿壓力、壓漿量等參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而提高張拉和壓漿的精度、效率和質(zhì)量[1]。現(xiàn)階段，智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)處于應(yīng)用推廣階段，施工技術(shù)及質(zhì)量控制有待完善。

1 智能張拉及壓漿工藝要點(diǎn)

1.1 智能預(yù)應(yīng)力張拉工藝

智能預(yù)應(yīng)力張拉是一種利用智能系統(tǒng)控制預(yù)應(yīng)力筋張拉的施工工藝，可以提高張拉精度、張拉效率，保證預(yù)應(yīng)力筋的張拉質(zhì)量。智能預(yù)應(yīng)力張拉的工藝流程如圖1所示。

（1）張拉前檢查鋼絞線、錨具，確保規(guī)格和型號(hào)正確，符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，計(jì)算鋼絞線的理論伸長量，報(bào)給監(jiān)理工程師審核。對(duì)張拉所用的儀表、機(jī)具設(shè)備、千斤頂?shù)冗M(jìn)行檢驗(yàn)標(biāo)定，保證其性能正常。

（2）智能張拉時(shí)，按照10%、20%、100%三級(jí)加載過程逐步增加油壓，驅(qū)動(dòng)千斤頂對(duì)預(yù)應(yīng)力筋施加張拉力，控制加載速度和持荷時(shí)間。在此過程中，智能系統(tǒng)自動(dòng)測量千斤頂?shù)幕钊扉L值，并與理論值進(jìn)行比較，如偏差超過±6%，則停止張拉，發(fā)出報(bào)警。為保證張拉的均勻性和對(duì)稱性，需采用兩端同時(shí)張拉的方法，按照0～10%（持荷1 min），10%～20%（持荷1 min），20%～100%（持荷5 min）的程序進(jìn)行[2-3]。

（3）按照質(zhì)量要求檢驗(yàn)張拉結(jié)果，主要包括以下幾個(gè)方面：①千斤頂與錨具、錨具與錨墊板、錨墊板與預(yù)應(yīng)力管道之間要保持同心；②滑絲與斷絲的數(shù)量不得大于1絲；③切割多余的預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，要留出足夠的外露長度，一般為30～50 mm。

（4）如發(fā)現(xiàn)理論伸長量和實(shí)際伸長量之間有較大差異，要及時(shí)查明原因，采取措施有效解決。可能導(dǎo)致的原因包括錨頭張拉力損失、錨具卡住、初始應(yīng)力值過大、預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)有泥漿等[4-5]。

1.2 智能壓漿工藝

為保證預(yù)應(yīng)力的有效傳遞及錨固，需對(duì)孔道進(jìn)行壓漿處理。壓漿的目的是將孔道內(nèi)的空隙充填，使鋼絞線與混凝土形成一體，提高結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。智能壓漿工藝流程如圖2所示。智能預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)完成后的48 h內(nèi)必須壓漿。

（1）拌制漿液。①將稱量好的水倒入制漿桶內(nèi)（預(yù)留少許，約30%），之后邊攪拌邊倒入水泥和壓漿劑，再加入剩余水沖洗周邊水泥，再攪拌3～5 min使之充分均勻；②將攪拌好的漿液經(jīng)過直徑不大于3 mm的濾網(wǎng)后進(jìn)入儲(chǔ)漿桶內(nèi)，并一直保持制漿機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）漿液循環(huán)。水膠比傳感器測試得到的實(shí)際水膠比符合規(guī)定要求后，啟動(dòng)灌漿泵開始灌漿，待返漿管流出濃漿后將其投入儲(chǔ)漿桶內(nèi)，并繼續(xù)攪拌，從而通過持續(xù)循環(huán)將管道內(nèi)的空氣排盡。

（3）參數(shù)測控。漿液在管道內(nèi)循環(huán)3～5 min之后，其進(jìn)漿、返漿流量及壓力將趨于穩(wěn)定，此時(shí)控制程序自動(dòng)測試記錄管道兩端壓力損失值ΔP。

（4）自動(dòng)調(diào)壓。以出漿口壓力不小于0.5 MPa（長、彎管道可適當(dāng)降低，具體數(shù)值參考?jí)航禉C(jī)參數(shù)）為鎖壓依據(jù)，進(jìn)、出漿口壓力超過1.5 MPa，系統(tǒng)將啟動(dòng)安全保護(hù)，自動(dòng)泄壓[6]。

（5）自動(dòng)關(guān)閉。①自動(dòng)調(diào)壓結(jié)束以后，進(jìn)、出口壓力均滿足設(shè)定要求，即出漿口壓力約0.5 MPa，進(jìn)漿口壓力不超過1.0 MPa（一般情況下），進(jìn)、出漿測控儀內(nèi)電液動(dòng)閥相繼關(guān)閉（出漿口截止閥先關(guān)閉，而后進(jìn)漿口電磁閥關(guān)閉），同時(shí)溢流閥開啟，漿液改向直接回流至儲(chǔ)漿桶；②關(guān)閉進(jìn)、出漿口兩端手動(dòng)控制開關(guān)。

（6）壓漿記錄。一孔壓漿結(jié)束后將生成該孔壓漿記錄表及保存壓漿過程記錄，如水膠比、灌漿壓力等。

2 工程實(shí)踐的效果檢驗(yàn)

某高速公路項(xiàng)目共有現(xiàn)澆箱梁43跨，包括多跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱，箱梁規(guī)格為20 m、30 m小箱梁。施工過程中采用智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)。施工完成后對(duì)橋梁的預(yù)應(yīng)力張拉力、壓漿情況、錨下預(yù)應(yīng)力進(jìn)行檢測，并與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)價(jià)智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)的效果。

2.1 智能預(yù)應(yīng)力張拉效果評(píng)價(jià)

為評(píng)價(jià)智能預(yù)應(yīng)力張拉的效果，對(duì)20 m、30 m跨徑箱梁橋的鋼絞線張拉力進(jìn)行檢測。表1～2分別給出了20 m、30 m跨徑箱梁橋的鋼絞線張拉力數(shù)據(jù)。

根據(jù)表1可知，20 m箱梁的鋼張拉力相對(duì)穩(wěn)定，控制精度高，且兩側(cè)張拉鋼束的主要參數(shù)基本相同，鋼絞線伸長量均勻，伸長率偏差不超過2.5%。

根據(jù)表2可知，30 m箱梁兩側(cè)張拉鋼束的張拉力數(shù)據(jù)基本相同，控制精度高，鋼絞線伸長量相對(duì)均勻，張拉控制穩(wěn)定，伸長率偏差不超過2%。

2.2 智能壓漿技術(shù)效果評(píng)價(jià)

通過檢測漿體壓力、穩(wěn)壓時(shí)間等參數(shù)對(duì)箱梁智能壓漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體如表3所示。

根據(jù)表3可知，20 m箱梁的漿體壓力均勻一致，均達(dá)到0.66 MPa，說明智能壓漿技術(shù)可有效保證壓力的穩(wěn)定性。同時(shí)，漿體均為濃漿，沒有出現(xiàn)稀釋或分離現(xiàn)象，說明智能壓漿技術(shù)能夠保證濃度的均勻性[7-8]。

2.3 錨下預(yù)應(yīng)力檢測評(píng)價(jià)

根據(jù)表4可知，20 m跨徑箱梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力值在169.51～182.98 kN之間，平均值為174.89 kN，符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，20 m跨徑箱梁的斷面不均勻度、同束不均勻都在允許范圍內(nèi)，說明智能預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)可有效保證張拉力的均勻分布及傳遞效果。

根據(jù)表5可知，30 m跨徑箱梁的單根錨下同斷面平均值為179.44 kN，有效預(yù)應(yīng)力值為171.86～187.17 kN，同斷面不均勻度、同束不均勻度均滿足施工設(shè)計(jì)要求[9]。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

從經(jīng)濟(jì)效益方面來看，智能張拉和智能壓漿也有明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，節(jié)省人工成本，智能張拉只需要兩個(gè)人操作，而傳統(tǒng)張拉需要五個(gè)人；其次，節(jié)省材料成本，智能壓漿使用的壓漿劑便宜且利用率高，而傳統(tǒng)壓漿使用的壓漿劑貴且容易漏漿；最后，提高了施工效率，智能張拉比傳統(tǒng)張拉快30%～40%，可大幅縮短工期。由此可見，智能預(yù)應(yīng)力施工工藝在經(jīng)濟(jì)性、施工質(zhì)量方面均優(yōu)于傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力施工工藝，是一種值得推廣的新技術(shù)[10]。

3 結(jié)論

綜上所述，為解決傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力張拉壓漿技術(shù)效率低、質(zhì)量差、成本高等問題，該文將智能預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿技術(shù)應(yīng)用于某公路橋梁工程中，通過智能系統(tǒng)控制張拉和壓漿的過程，實(shí)現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力筋的精確張拉和充分壓漿。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可有效提高預(yù)應(yīng)力筋的張拉質(zhì)量，減少滑絲、斷絲，保證張拉力的均勻性和對(duì)稱性。

（2）可有效提高預(yù)應(yīng)力筋的壓漿質(zhì)量，減少漏漿，保證壓漿充盈度和密實(shí)度。

（3）可大幅度地提升預(yù)應(yīng)力施工的效率，縮短工期，節(jié)省人工和材料成本。

參考文獻(xiàn)

[1]王記濤， 王志杰， 焦劉霞. 橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)在高速鐵路施工中的應(yīng)用[J]. 粘接， 2021（2）： 175-179.

[2]于小鵬. 橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉和壓漿設(shè)備技術(shù)研究[J]. 山西交通科技， 2021（1）： 61-63.

[3]鮑宇豪. 壓漿技術(shù)在公路路面脫空處理中的應(yīng)用[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2021（35）： 19-21.

[4]楊宏偉. 橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)在高速鐵路施工中的應(yīng)用[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2022（25）： 97-99.

[5]盧向陽. 預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)及真空壓漿工藝在公路橋梁工程中的應(yīng)用探討[J]. 時(shí)代汽車， 2022（15）： 193-195.

[6]羅哲濤. 橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿系統(tǒng)原理及施工技術(shù)研究[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展， 2022（4）： 182-184.

[7]秦洋洋， 趙晴. 淺談?lì)A(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工過程中的應(yīng)用[C]//《建筑科技與管理》組委會(huì). 2019年4月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集， 2019： 177-178.

[8]龐盼青. 智能張拉和壓漿技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用[J]. 交通世界， 2021（Z1）： 172-173.

[9]周光軍. 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用[C]//北京恒盛博雅國際文化交流中心. 2021年10月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集， 2021： 131-132.

[10]步文敏. 智能張拉、壓漿技術(shù)在預(yù)制T梁中的應(yīng)用[J]. 中小企業(yè)管理與科技， 2022（4）： 194-196.