橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)分析

劉臻

（貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550001）

0 引言

鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁智能張拉壓漿技術(shù)的應(yīng)用水平代表著現(xiàn)代信息技術(shù)在橋梁建設(shè)中取得的最新成果。要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用不斷總結(jié)分析完善，綜合應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施精準(zhǔn)控制，以提高橋梁建設(shè)施工科技能力，促進(jìn)全面提高橋梁建設(shè)施工水平，推動(dòng)橋梁建設(shè)向現(xiàn)代化方向發(fā)展。

1 橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)概述

橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)是一種應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)中的先進(jìn)技術(shù)，旨在提高橋梁的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，該技術(shù)主要涉及兩個(gè)關(guān)鍵過程：預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿。

預(yù)應(yīng)力張拉是指在橋梁梁體或構(gòu)件中施加預(yù)先確定的拉力，通過預(yù)應(yīng)力鋼束或鋼筋來產(chǎn)生。這些預(yù)應(yīng)力鋼束或鋼筋會(huì)被張拉至設(shè)計(jì)要求的預(yù)應(yīng)力水平，從而產(chǎn)生梁體內(nèi)部的壓力，使其具有更好的抗彎和抗剪能力。預(yù)應(yīng)力張拉的過程需要精確控制張拉力的大小、方向和位置，以確保梁體的受力性能符合設(shè)計(jì)要求。

壓漿是指在梁體內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力鋼束或鋼筋周圍注入特定的壓漿材料，以填充空隙、固化鋼束或鋼筋，并提供附著力和保護(hù)作用。壓漿材料通常是高強(qiáng)度、耐久性好的材料，如聚合物漿料或水泥漿料。通過壓漿的施工，可以確保預(yù)應(yīng)力鋼束或鋼筋與梁體之間的緊密連接，增強(qiáng)梁體的整體性能[1]。

橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)通過使用先進(jìn)的張拉設(shè)備、傳感器和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿過程的精確控制和監(jiān)測。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的張拉力控制、應(yīng)力監(jiān)測和數(shù)據(jù)記錄，提高施工效率和質(zhì)量控制水平。同時(shí)，智能化的壓漿系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)壓漿過程的精確控制和材料的均勻分布，確保梁體內(nèi)部的空隙得到充分填充，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

2 施工條件確定

預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿施工是一項(xiàng)復(fù)雜而精密的工程技術(shù)，需要具備一定條件才能有效進(jìn)行。

第一，做好工程設(shè)計(jì)與規(guī)劃。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿施工前，需要有詳細(xì)的工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃，安排工作人員做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力布置方案、張拉序列等。同時(shí)，充分考慮橋梁的受力特點(diǎn)、荷載要求和使用壽命，進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算。

第二，確定施工方案和方法。針對(duì)具體工程的特點(diǎn)，明確預(yù)應(yīng)力鋼束或鋼筋的布置和固定方式、張拉設(shè)備和壓漿設(shè)備的選擇和調(diào)試、施工工藝流程等內(nèi)容。同時(shí)，針對(duì)施工方案應(yīng)考慮施工效率、施工質(zhì)量和施工安全。

第三，檢查檢測和監(jiān)測設(shè)備。進(jìn)行預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿施工需要配備張拉力測量儀器、應(yīng)力傳感器、變形監(jiān)測系統(tǒng)、壓漿設(shè)備等設(shè)備，因此，需要在施工前對(duì)這些設(shè)備性能進(jìn)行測試檢查。

第四，加強(qiáng)質(zhì)量控制和管理。在施工過程中需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和管理，安排專業(yè)人員進(jìn)行材料檢驗(yàn)、工藝流程控制，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范。

3 橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)

3.1 設(shè)備安裝

現(xiàn)場施工人員在張拉工作開始之前，應(yīng)對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行全面檢查，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合工程的需要，達(dá)到設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)。張拉設(shè)備各方面的性能都要合格，經(jīng)過監(jiān)理人員審批達(dá)到要求后才能開啟系統(tǒng)的運(yùn)行。張拉設(shè)備安裝要嚴(yán)格落實(shí)作業(yè)流程，確保安裝質(zhì)量和設(shè)備性能。

第一，安裝限位板。該部件安裝中，通過部件的齒口和錨板安裝定位，達(dá)到固定的效果。

第二，安裝千斤頂。在安裝環(huán)節(jié)，千斤頂齒口與限位板穩(wěn)定連接。

第三，安裝工具錨。在現(xiàn)場安裝中，該部件和前端錨具相對(duì)應(yīng)連接，使孔位排列達(dá)到精準(zhǔn)性要求，防止在現(xiàn)場施工中出現(xiàn)千斤頂上部穿心孔與鋼絞線存在交叉的情況，避免出現(xiàn)失錨的問題。

第四，安裝千斤頂油管。對(duì)于各個(gè)部位進(jìn)行檢查，油嘴通暢，接頭穩(wěn)定、密封性好，每個(gè)部位都符合干凈、整潔的標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行現(xiàn)場連接工作，也要避免安裝錯(cuò)位的情況。在油管安裝環(huán)節(jié)，千斤頂和梁板較遠(yuǎn)的一側(cè)開展安裝，為了預(yù)防出現(xiàn)漏油的情況，使用銅墊片連接密封，保證油表、油泵電源穩(wěn)定連接。

第五，開啟油泵。反復(fù)多次將千斤頂活塞頂出，將內(nèi)部的氣體全部都排放出去，以免給后續(xù)施工造成負(fù)面影響[2-3]。

3.2 智能張拉

智能張拉是整個(gè)施工環(huán)節(jié)的核心，關(guān)系到項(xiàng)目施工的效果和質(zhì)量，所以必須加強(qiáng)智能張拉環(huán)節(jié)的控制，以提升施工的質(zhì)量和精確性。預(yù)應(yīng)力張拉按照?qǐng)D1 所示施工流程進(jìn)行，各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)控制。為了使張拉精確性合格，在智能張拉系統(tǒng)內(nèi)安裝高精度傳感器裝置，其測量精度可以達(dá)到0.01MPa。壓力傳感器將測量后的壓力傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，顯示出壓力參數(shù)值，并做好現(xiàn)場記錄工作，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差過大的問題。在千斤頂內(nèi)安裝有壓力傳感器，實(shí)時(shí)傳輸壓力數(shù)據(jù)信息，壓力值非常的準(zhǔn)確，反映出張拉力與張拉伸長率都符合要求，偏差不能超過±6%，如果傳感器顯示的數(shù)據(jù)超出該范圍，技術(shù)人員分析現(xiàn)場形成原因，做出調(diào)整處理后，再繼續(xù)進(jìn)行張拉施工，以確保符合工程要求。

圖1 張拉施工流程

3.2.1 智能預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工技術(shù)

（1）水膠比的控制。執(zhí)行工藝方案技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，漿液水膠比設(shè)定在0.26～0.28 之間，以達(dá)到現(xiàn)場施工標(biāo)準(zhǔn)要求。通過在系統(tǒng)內(nèi)安裝渦輪流量計(jì)、電磁閥等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，加水環(huán)節(jié)處于監(jiān)督管控范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)精度合格。通過加水量的控制，在水泥、外加劑等材料的共同影響下，使水膠比符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，保證材料的綜合性能。

（2）壓漿壓力控制。對(duì)于水平或者曲線的管道中，壓力管道在施工環(huán)節(jié)，將壓力設(shè)定在0.5～0.7MPa 之間，出漿口關(guān)閉之后，將壓力保持在0.5MPa 以上。壓漿施工環(huán)節(jié)，壓力參數(shù)值必須加強(qiáng)控制，這是智能壓漿系統(tǒng)的關(guān)鍵，落實(shí)管道壓力損失參數(shù)的控制，不會(huì)因?yàn)閾p失過大而影響施工效果。與此同時(shí)，管道的最低壓力值有效控制，設(shè)置在合理區(qū)間之內(nèi)，使整個(gè)系統(tǒng)管道壓力負(fù)荷處于最佳狀態(tài)中，壓漿施工順利完成，防止由于壓力損失過大而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)質(zhì)量不合格的情況。

（3）漿液流量控制。在壓漿施工階段，漿液的流量控制極為重要，以智能化的張拉系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，內(nèi)部安裝測控裝置，達(dá)到流量精確性控制的效果。施工人員根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的流量參數(shù)，根據(jù)壓漿施工作業(yè)的時(shí)間，計(jì)算出漿液體積的數(shù)據(jù)，與管道體積的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，嚴(yán)格控制管道的漿液量，防止影響施工質(zhì)量的因素。為了使預(yù)應(yīng)力壓漿施工順利完成，執(zhí)行智能張拉工藝方案，采取循環(huán)作業(yè)的方式，每個(gè)環(huán)節(jié)都能有序地組織落實(shí)，以促進(jìn)施工效率和質(zhì)量的提升。具體來說，壓漿施工工藝項(xiàng)目如下：

一是疏通管道。在預(yù)應(yīng)力管道施工的階段，對(duì)現(xiàn)場施工情況進(jìn)行檢查，確定是否發(fā)生堵塞、漏漿等問題，并加強(qiáng)進(jìn)、出漿口部位上的壓力判斷，一旦存在堵塞的情況，需要增大漿液的流量，實(shí)現(xiàn)沖孔處理，使管道內(nèi)部達(dá)到通暢性的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，增加流量的方式能夠及時(shí)排出管道內(nèi)的雜質(zhì)、空氣等，使循環(huán)注漿作業(yè)能夠順利完成，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷和問題。

二是循環(huán)壓漿工藝流程。施工準(zhǔn)備—制漿液—循環(huán)壓漿—流量、壓力的控制—水膠比測試—自動(dòng)調(diào)壓—鎖壓—壓漿結(jié)束（見圖2）。

圖2 循環(huán)壓漿工藝流程

三是嚴(yán)密監(jiān)控檢測參數(shù)。在對(duì)系統(tǒng)壓漿施工作業(yè)流量檢測的環(huán)節(jié)，應(yīng)保證流量波動(dòng)變化范圍控制在±1L/min 以內(nèi)；檢測作業(yè)壓力的環(huán)節(jié)，使壓力變化不超過±0.05MPa；水膠比檢測階段，應(yīng)確保1min 內(nèi)波動(dòng)變化不超過±0.02。自動(dòng)調(diào)壓作業(yè)的環(huán)節(jié)，反漿壓力為0.5MPa；鎖壓環(huán)節(jié)應(yīng)保持壓力穩(wěn)定至少3～5min。如果在施工中發(fā)現(xiàn)上述各項(xiàng)參數(shù)的變化范圍超出該標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)采取合理的應(yīng)對(duì)措施，分析形成原因，并調(diào)整處理，以免給工程的質(zhì)量和效果造成不利的影響。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力智能張拉施工

橋梁工程項(xiàng)目的實(shí)施環(huán)節(jié)，混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)因?yàn)檎w性好，抗扭性強(qiáng)，剛度性能比較高而被大量地應(yīng)用到工程中，在一些平面線形、橋?qū)捴卸加泻艽笥绊?。該類型的橋梁結(jié)構(gòu)外部構(gòu)造比較簡單，應(yīng)用支架現(xiàn)澆的方式開展箱梁部件的施工，更加方便、快捷、高效。為了使工程質(zhì)量與效率達(dá)到預(yù)期的要求，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力智能張拉工藝的應(yīng)用，確?；炷两Y(jié)構(gòu)具備較高的強(qiáng)度，張拉環(huán)節(jié)的性能合格，混凝土強(qiáng)度達(dá)到C50，張拉強(qiáng)度為C56.3，設(shè)計(jì)彈性模量3.45×104N/mm2。

（1）在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿施工時(shí)，首先，鋼絞線處于松弛狀態(tài)，未受到張拉力的作用。為了確保張拉的準(zhǔn)確性和一致性，張拉力被調(diào)整到預(yù)定壓力的15%。這一調(diào)整過程會(huì)使用智能傳感器進(jìn)行檢測和確定。在現(xiàn)場施工過程中，每根鋼絞線都需要進(jìn)行檢查，以確保它們保持統(tǒng)一的受力狀態(tài)，并且其張拉伸長量完全一致。這種一致性對(duì)于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。一旦鋼絞線張拉到15%的預(yù)定值，需要保持一段時(shí)間以確保穩(wěn)定。隨后，千斤頂?shù)趵K會(huì)被松開，測量油缸的伸長量參數(shù)，并對(duì)工具夾外露的長度尺寸進(jìn)行測量和確定。這些測量數(shù)據(jù)需要被準(zhǔn)確記錄，以備后續(xù)分析和驗(yàn)證使用。值得注意的是，在整個(gè)張拉過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和要求進(jìn)行操作，并配備適當(dāng)?shù)臏y量儀器和工具，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和施工的可控性。

（2）通過系統(tǒng)進(jìn)行升壓速度的控制，保持整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性之后，對(duì)于同一束鋼絞線的兩側(cè)張拉值與油缸伸長量控制，達(dá)到自動(dòng)平衡性的效果。在張拉力接近30%之后，升壓速度會(huì)不斷減慢，當(dāng)達(dá)到30%后保持一段時(shí)間，記錄伸長量參數(shù)，掌握油缸伸長值，并做好記錄工作。

（3）油泵使用自動(dòng)控制系統(tǒng)，連續(xù)進(jìn)行張拉施工，并將張拉速度限定在合理范圍內(nèi)，達(dá)到升壓環(huán)節(jié)穩(wěn)定運(yùn)行的效果。在張拉力接近設(shè)定參數(shù)值時(shí)，即達(dá)到100%的張拉力，減小升壓的速度，達(dá)到張拉力的100%后，保持5min 的時(shí)間，補(bǔ)壓自動(dòng)進(jìn)行。各個(gè)部位都符合要求后，緩慢地降低壓力[4-5]。

3.3 張拉結(jié)束

張拉工作全部結(jié)束后，系統(tǒng)將各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)終端系統(tǒng)，并繪制表格，操作人員檢查各項(xiàng)數(shù)據(jù)，關(guān)閉軟件、電機(jī)，并且卸除千斤頂與油管。錨固工作順利完成，并且檢查全部合格，即可將外露鋼絞線切割掉，外露長度在3cm 以內(nèi)。應(yīng)用真空壓漿方式注入漿液，達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)。張拉錨固作業(yè)后，及時(shí)壓漿施工，應(yīng)在48h 內(nèi)結(jié)束。

4 結(jié)語

橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿技術(shù)作為一種先進(jìn)的施工技術(shù)，其應(yīng)用為橋梁工程的建設(shè)和維護(hù)提供新的思路和解決方案。通過精確控制預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉過程，可以實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控，提高結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。同時(shí)，高性能壓漿材料的應(yīng)用可以有效地填充預(yù)應(yīng)力孔道和裂縫，提高橋梁的耐久性和抗?jié)B性能。要針對(duì)施工生產(chǎn)實(shí)際，不斷總結(jié)改進(jìn)由張拉設(shè)備、壓漿設(shè)備、傳感設(shè)備等硬件設(shè)備和專項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)備組成的系統(tǒng)功能，重視技術(shù)升級(jí)與優(yōu)化，通過完善技術(shù)方案、引進(jìn)先進(jìn)的檢測控制系統(tǒng)，提升預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿工藝性能，促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)更加成熟、更加完善、更加普及。