高速公路预制梁“大循环智能压浆”施工工艺.pdf

帮 糖 难 椒 嘏 瓣 黼 鸯 高速公路预制梁“ 大循环智能压浆“ 施工工艺 张义文 ( 中铁十九局集团第五工程有限公司 ， 辽宁大连 1 1 6 1 0 0 ) 【 摘要】 在预应力施y - 越来越广泛的今天， 预应力管道压浆质量对于预应力工程的影响也越来越大。 管道压浆不饱满， 内存积水( 包括水泥浆本身泌出的自由水) 、 空气形成钢绞线易于锈蚀的环境。钢绞线锈 蚀， 结构生命受损， 只能主动拆除或被动倒塌。中铁十九局集团第五工程有限公司京石改扩建工程 j s 2 4标 制梁场个作为河北省高管局的标准化试点梁场， 共承担4 4座桥梁3 5 7 1片预应力梁板的预制与安装， 根据业 主的要求， 确定了打造一个“ 标准化” “ 现代化” “ 精细化” 的梁加工场 ； 该梁加工场在关键工序大胆采用新工 艺、 新技术。通过施工对比， 采用大循环智能压降工艺， 解决了以前施工中靠人力无法解决的问题 ， 并使制梁 工艺得到极大的提 高， 同时预制梁压降质量有很好的保证， 得到了业主和监理的一致好评。经过不断摸索和 探讨 ， 在总结经验和不断创新的基础上， 形成了本施工工艺， 供类似工程参考借鉴。 【 关键词】 制梁； 预应力； 压浆； 大循环 【 中图分类号】 t u 6 4 4 1 工艺特点 后张法预应力管道压浆传统方法存在的主要问题有： ( 1 ) 压浆用浆液的水胶比不可控， 施工现场往往为改善 流动性而肆意增加用水量， 必然导致泌水量过大形成空洞。 ( 2 ) 对压入管道内的浆液数量不能准确计量。 ( 3 ) 封锚不密实， 锚头渗水漏气， 真空压浆时未能形成规 定 要求的负压 。 ( 4 ) 灌浆压力不可控。压浆施工现场灌浆压力施加随 意， 单缸活塞泵压力波动很大， 未能在全管路形成有效压力， 因此仅靠浆液自流不能保证密实。 ( 5 ) 采用真空辅助压浆 ， 当管道的两端高差较大时， 真空 压浆的效果甚至要差于普通压浆工艺的效果， 即孔道的最高 点的顶部可能会出现空洞， 且在孔道有倾角时， 在倾角处浆 液会产生先流现象。然而， 为满足预应力效应在不同位置的 适当分布， 管道倾斜是不可避免的。 ( 6 ) 压浆记 录混乱 、 可信度低， 真实的压浆质量难 以 掌握。 后张法预应力结构的压浆质量是保证结构安全和耐久 的关键工序， 直接决定桥梁使用寿命。而现场施工管理往往 不到位， 压浆施工基本由农民工操作完成 ， 而农民工普遍对 压浆重要性认识不足 、 质 量安 全意识 薄 弱 ， 这 就导 致 了施 工 过程不规范、 施工质量差和数据造假等现象的出现， 有些甚 至直接以水 泥浆堵住管道两端进浆 口而根本不往管道 内 灌浆 。 预应力智能张拉技术有力地保证了预应力张拉施工质 量。然而再好的张拉效果也必须在管道压浆密实的条件下 才能保证结构 的耐久性 。 2适用范围 ( 1 ) 本工法适用于高速公路预应力混凝梁板集 中预制 施工 2 22 【 文献标识码】 b ( 2 ) 本工法所采用的先进工艺、 设备对铁路 、 公路施工有 很大的借鉴作用。 3工艺原理 大循环智能压浆工艺由控制中心、 智能压浆台车( 内含 进浆测控仪、 返浆测控仪、 制浆 一储浆机、 水胶 比测试仪、 三 缸活塞泵) 、 连接管路( 含压浆咀) 等部分组成。 3 1工艺特点 ( 1 ) 浆液持续循环排除管道内空气。大循环工艺形成浆 液 自储浆桶一压浆泵一进浆孔道一出浆孔道一储浆桶的循 环回路系统 ， 持续循环带动管道内空气从储浆桶排出。 ( 2 ) 精确控制灌浆压力。以出浆口满足规范最低压力值 为原则设置灌浆压力值 ， 保证沿途压力损失后管道内仍满足 规范要求的最低压力值。 ( 3 ) 实时监测水胶比。智能测控仪可实时监测浆液水胶 比， 当实测水胶超过规范要求时及时给出警示信息。 ( 4 ) 实时监测流量、 自动计算管道 内浆液体积。智能测 控仪可监测实时进浆、 返浆流量及计算管道内浆液体积与充 盈程度 。 ( 5 ) 双孔同时压浆， 提高压浆效率。对于跨径4 0 m内的 预制梁 ， 单孔长度小于 4 5 m的预应力管道均可双孔同时压 浆。从位置较低的一孔压人， 从位置较高的一孔压出回流至 储浆桶。 ( 6 ) 规范压浆过程， 保证压浆质量。实现灌浆过程由计 算机程序控制 ， 中间过程受人为、 环境因素影响低 ， 准确监测 到浆液的充盈度、 水胶 比、 灌浆压力、 稳压时间各个指标， 切 实满足规范与设计要求 ， 规范 了压浆过程、 保证 了压浆 质量 。 定稿 日期 2 0 1 3 0 9 2 3 四川 i 建筑第 3 3卷 6期2 0 1 3 1 2 1 施 叠 攮 带 摹 蟪 谚 3 2创 新 点 ( 1 ) 提出以循环方式进行预应力管道压浆。通过将出浆 口浆液导流至储浆桶使浆液在预应力管道内持续循环实现 对管道内气塞、 气室的排除， 并通过监测两端压力、 流量的平 衡判断排气效果。 ( 2 ) 首创桥梁预应力管道压浆“ 三参数” 控制方法。监 测水胶比以保证浆液性能达到规范要求； 控制压力以保证压 浆密实 ； 监测流量累计灌浆体积， 通过压力和流量曲线判断 排气效果。 ( 3 ) 实现预应力管道压浆过程 自动控制， 消除了人为凶 素影响， 并实现远程监控功能。 3 3大循环压 降施 工工艺 3 3 1 循环压浆工 艺研 究 循环压浆工艺与传统工艺的最大区别在于采用了循环 的方式 ， 通过持续循 环一 方面 可判 断管道 内通 畅情 况 ， 另 一 方面可将管道内空气悉数排出。预应力管道一般分为正弯 矩筋管道与负弯矩筋管道， 其循环压浆工艺的实现方式分别 如下 ： ( 1 ) 正弯矩筋管道。由于进浆 口直径较小， 浆液在管道 内不能满管路推进， 势必将先流至底部再往两侧流动， 出口 一 侧由于浆液被顶升至出浆口可将空气悉数排除， 而进 口一 侧可通过钢丝问缝隙将空气挤出， 但由于进 口侧浆液在高速 流动状态中下坠， 碰撞后势必产生气泡， 此类气泡只能通过 循环带出管道并在返回储浆桶时被排出。 ( 2 ) 负弯矩筋管道。此类管道中间高、 两端低 ， 在灌注过 程中势必先流满左侧进浆管道， 至中间顶点时， 浆液会先流 至出浆口所在的右侧， 就会在管道顶部形成气仓 ， 因此需在 顶部开排气孔排气 ， 排尽空气后关闭排气孔继续循环以带 出 浆液下坠碰撞时产生的气泡。 3 3 2双孔压浆工艺研 究 为提高工效与经济成本的考虑， 对跨径小于或等于4 0 m 的预制梁或单孔管道长度小于4 5 m的预应力管道均可采用 双孔压浆工艺。 4材料后与设备 4 i主要材 料 主要材料包括： 水泥、 灌浆料 、 钢筋 、 钢绞线 、 锚具 、 预埋 件等。 根据高性能混凝土预应力桥梁耐久性要求， 各种材料采 购严把材料关 ， 确保原材料优质。控制料源 ， 通过统一招标 ， 筛选信誉可靠 、 规模大、 配套设施和售后服务完善的供应商 ； 控制进场试验检测关 ， 严格检验程序 ， 确保进场料品质受控 ， 不合格材料坚决在第一时间清除出场； 控制进场后的监管再 处理工作， 如建立材料检测 时效 台帐， 落实关键工序控制 工作 。 4 2 主要机械设备 智能压浆台车、 流动度测试仪 、 压力表 、 灰浆拌合机、 压 浆泵、 压浆 自动记录仪、 管道密实度检测仪。 5比对试验 大循环智能压浆工艺与传统压浆方式 比对试验分为工 程模拟 试验与工程实体试验两种方式 ， 主要 比对项 目为压浆 密 实度 。 5 i试 验 设 计 t程模拟试验分别采用传统压浆设备、 工艺和采用智能 压浆t艺、 循环压浆工艺分别对一组竖向预应力筋管道和负 弯矩预应力筋管道进行压浆试验。待压浆完成7 d后对各根 管道先进行断面编号后将每个断面进行切片， 比较两者在同 一 切片位置的密实度， 包括切片对比照片、 断面空洞面积百 分比、 灌浆浆液体积与理论体积之比。 工程实体试验采用智能压浆工艺对 2 0 m跨径的试验空 心板的3孔管道进行压浆试验， 记录全部技术参数， 再采用 传统设备对另外 i 孔管道进行压浆试验并记录技术参数。7 d后对锚头位 置进 行切片 比较密实度。 5 2 试验结论 竖 向预应力模 拟装置试验 结果 ： 竖 向预应力 筋管 长 2 5 0 c m， 共切取 6个断面， 对出现空洞断面数及 占总断面数 的百 分比和理论与实灌浆液体积进行了统计和计算， 其结果如表 1所 示 表 1 竖向预应 力模拟试验整体情况统计表 灌浆 断面 出现空洞 出现空洞 理论体积 灌浆体积 饱 满 度 力 爿 总 数 断 面 数 断 面 比 ( l ) ( l ) 传统压浆 6 3 5 0 7 1 4 4 6 2 智能压浆 6 0 o 7 1 7 1 1 0 0 结果表明： 在进行竖向预应力筋管道压浆时， 智能压浆 的效果明显好于传统压浆的效果， 智能压浆能够保证竖向管 道完全密实 ； 传统压浆则存在部分空洞， 在管道 1 5 i n高度 处开始 出现空洞 、 部分钢 绞线外 露 ， 在 2 1 it i 以上钢绞 线全 部裸露 ， 压浆效果差。 5 3 工程实体试验结果 通过 1 3 i n空心板大循环智能压浆与传统压浆后锚头位 置切片照片的对比， 采用智能压浆方式的锚头波纹管内( 最 不易密实位置) 水泥浆饱满密实 ， 传统压浆的锚头波纹管内 水泥浆液不够饱满 ， 部分钢绞线裸露 。 6注意事项 大循环压浆设备 准备 妥当后 ， 关 闭循 环管道上 的所有 阀 门， 满足条件后立即按照试验确定的水灰比拌制水泥净浆。 水泥浆进入压浆设 备前 必须 不停地 搅动 ， 浆 体注 满管道 后 ， 在 0 5 0 0 6 0 m p a下持压 3 mi n ， 压浆最大压力不超过 0 6 0 mp a 。头 3盘及以后每 1 0盘测定一次浆体的出机流动度。 7安全措施 7 1安 全 标 准 根据 安全生产法 、 建设工程安全生产 管理条例、 安全许可证条例 等法律、 法规。 7 2安全控制措施 ( 1 ) 成立安全组织机构 ， 现场设专职安全员， 负责日常安 全管理工作 ( 2 ) 电源在导通时， 应检查电源电压并使其保持在额定 四川 i 建筑第 3 3卷 6期2 0 1 3 1 2 2 2 3 电压范 围内。 ( 3 ) 机械运转时， 严禁徒手清除设备附近的杂物。 ( 4 )夜间施工必须保证现场良好的照明。 8 环 保措 施 8 1 环保执行标准 环境管理要本着“ 三同时” 原则与工程本体 同步实施。 控制污水、 噪声、 粉尘、 废弃物等因素对环境的影响， 满足国 家及所在省市有关标准及法律法规要求； 施工现场相关方的 环境行为符合管理体系要求； 节约能源。 8 2环 保 措 施 ( 1 ) 注意对施工废料的回收。 ( 2 ) 机械安装与拆除施工时应选用符合噪声排放标准要 求的设备， 作业时应避开休息时间； 安装、 拆卸与装卸应轻 放， 应符合噪声排放标准要求。 ( 3 ) 所用机械设备应选用节能型的， 以节约油料消耗， 尾 气排放要符合标准。避免废油溢漏， 对废油及油抹布、 油手 套按规定处理。合理选用配套设备， 节约电能消耗。 ( 4 ) 经常对场区内洒水， 防止扬尘。 ( 5 ) 现场施工及生活的固体废弃物要分类堆放， 定期清 运至指定地点按环保部门的要求处理。 ( 6 ) 施工污水严禁随意排放 ， 必须按规定排放到指定地 点或经沉淀后排放 。 9效益 分析 9 1直接 经济效益 以一个普通预应力混凝土预制梁场生产 5 0 0片 t梁计 算， 采用大循环智能压浆工艺 ， 按照压浆剂与水泥 比值 1 ： 9 掺加， 需要压浆剂约 3 5 t 。采用高性能压浆剂， 按照 目前市 场上每 1 t 单价为 1 71 8万元， 其增加材料费用约 6 0万 元。而大循环智能压浆工艺可采用满足规范 的较低价格的 压浆剂， 压浆剂单价约为高性能压浆剂的 3 0 4 0 ， 仅材 料一项可节省费用约 4 0万元 。 普通压浆共需人工 7人， 才能完成整个施工工艺过程。 而用智能压浆工艺仅需 3人( 操作计算机 1 人 、 制浆 2人兼 关闭阀门) ， 可节约 4人， 两年的工期人工成本一共可节省费 用近 3 0万元 。 普通压浆一次压注 1 孔 ， 大循环智能压浆通过将左右或 2 2 4 上下 2孔在返浆端连接在一起可一次压注 2孔， 提高工效 5 0 ， 经济效益亦将随之提高， 可节约人工成本 1 5万元。 综上所述， 预制梁场线采用大循环智能压浆工艺的直接 经济效益可超过 8 0万元， 并且可最大程度的减少浆液的浪 费与废浆的产生， 节约资源、 保护环境。 9 2间接 经济效益 以一个常规预制梁场 5 0 0片 t梁 计算 ， 梁板 总的造价 约 5 0 0 0万元。采用大循环智能压浆工艺并配合使用满足技术 规范要求的较低价格的压浆剂， 可保证预应力管道浆液饱 满， 水泥浆严密包裹钢绞线， 达到防锈与提高梁体整体刚度 与抗裂能力的 目的， 进一步提高桥梁结构的安全性与耐久 性。鉴于此， 以延长桥梁使用寿命 1 0 0 计算， 则产生的可 见经济效益可达 ：