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后张法预应力孔道真空辅助灌浆施工技术 李学平， 陈富强， 张 杰 8 1 后张法预应力孔道真空辅助灌浆施工技术 李学平。 陈富强。 张杰 ( 胜利油田胜利工程建设集团有限责任公 司， 山东 东营 2 5 7 0 9 5 ) 摘要：结合山东济南市西区东风水库大桥工程， 介绍真空灌浆的施工工艺、 浆体配比设计 、 试验及有关施工 质量的控制 。 关键词 ： 预应力混凝土结构 ； 真空灌 浆技术 ； 桥粱施工 中图分类号 ： u4 4 8 3 5 ； t u7 5 5 6 3 文献标 识码 ： a 文章编号 ： 1 6 7 1 7 7 6 7 ( 2 0 0 6 ) 0 2 0 0 8 1 0 3 l 工 程概 况 济南市西区东风水库大桥工程位于济南市西区 大学新城 ， 于 2 0 0 4年 6月开工 ，2 0 0 5年底基 本完 成。东风水库大桥 全长 2 4 0 m， 宽 3 4 m， 分左右两 幅。上部结构为( 3 6 +3 5 6 +3 6 )m后张预应力混 凝土单箱 三室连续刚构箱 梁桥 ， 下部构造 为 y形 墩， 钻孔灌注桩群桩基础 ， 肋型埋置式桥台。该桥上 部箱梁预应力孔道灌浆采用 了真空辅助灌浆技术。 2 真空辅助灌浆施工工艺 2 1 真空灌浆系统 在东风水库大桥工程 中采用 l l t真空灌浆系 统 ， 该系统的设备包括 ： 强制式灰浆搅拌 机、 螺杆式 灌浆机、 真空灌浆机 、 真空泵及管道接头。 2 2 真空灌浆工艺 本工程采用 了无收缩水泥砂浆密封技术， 其工 艺流程为： 设备检查一 密封孔道一试抽真空一搅拌 水泥浆一抽真空一灌浆一清洗一结束。 ( 1 )准备工作 ( 设备检查、 密封孔道) 。检查 确认材料数量、 种类是否齐备， 质量是否符合要求。 检查配套设备 是否齐备及完 好。将孔道排气 孔 、 泌水孔密封好 ， 按要求将两端的锚头用无收缩砂 浆或锚头罩密封好 。检查供水 、 供电是否齐备 、 方 便、 安全。按配方秤量浆体材料 ， 将减水剂首先溶 于一部分水 中待用 。检查孔道的质量 ， 如发现管 道残留有水份或脏物 ， 则须用压缩风干机将残 留在 管道 中的水份或脏物排走， 以确保后续工作能顺利 进行 。按要求连接抽真空端 、 灌浆端各部件 。 ( 2 )试抽真空。将灌浆阀、 排气阀全部关闭， 使整个孔道形成一个 全封闭系统 ， 抽真空 阀打 开。 启动真空泵试抽真空， 检查管路、 锚头、 排气孔 、 泌 水孔等处的密封情况。当真空压力表显示真空值 达到一0 o 7 一0 0 9 mp a时停泵 1 mi n ， 若压力保 持不变即可认为孔道能达到并维持真空。 ( 3 )搅拌水泥浆。搅拌水泥浆之前要求加水 空转数分钟 ， 再将 积水倒尽， 使搅 拌机 内壁充分湿 润 。搅拌好的灰浆要做到基本卸尽 ， 在全部灰浆卸 尽之前不得再投入未拌和的材料 ， 更不能采取边 出 料边进料的方法。装料 。根据规范的要求 ， 通过 试验确定水灰 比及外加剂的掺量 。首先将称量好的 水 ( 扣除用于溶化减水剂 的部分) 、 水泥、 膨胀剂、 减 水剂按照配 比倒入搅拌机 ， 搅拌 2 mi n ； 将溶于水 的 减水剂倒入搅拌机 中， 再搅拌 3 mi n出料 。注意必 须严格控制泌水量， 否则多加 的水全部泌出， 易造成 管道顶端有空隙 ； 对未及时使用而降低 了流动性 的 水泥浆， 严禁采 用增加 水 的办法来 增加灰 浆 的流 动性 。 ( 4 )抽真空、 灌浆 。将灰浆加到灌浆泵 中， 在 灌浆泵的高压橡胶管出 口打出浆体， 待打出的浆体 浓度与灌浆泵中的浓度一致时 ， 关掉灌浆泵 ， 将高压 胶管接到孔道的灌浆管上 ， 绑扎牢固。注意搅拌好 的浆体应经过孔径不大于 2 mm 网筛的过滤方能进 入灌浆泵 ， 否则会造成泵 的堵塞或损坏 。关掉灌 浆阀， 启动真空泵 ， 当真空度达到并维持在一0 0 7 一 0 0 9 mp a时， 启 动灌浆泵 ， 打开灌浆 阀开始灌 浆 ， 真空泵保持持续工作。 当看到有浆体进入真 空泵进气透明胶管内时 ， 关掉真空泵和进气截止阀 ( 或关闭双阀三通接头 的止浆阀) ， 开排浆阀。观 察排浆阀的出浆情况， 当浆体稠度与灌入之前一样 时 ， 关掉排浆阀， 仍继续灌浆直至灌浆压力达到规定 要求 ， 最后关掉灌浆阀后停止压浆。浆体加压过 程中可打开排气孔观察浆体的灌注情况。 昙 鉴 ? 1 9 6 4 - ) 。男 ， 高 级 工 程 师 ， 19 8 5 年 毕 业 于 南 京 t 学 院 道 路 工 程 专 业 ，工 学 学 士 ，20 0 4 年 毕 业 于 大 连 理 工 大 学 土 木 工 程 专 业 ， 作 者 简 介 ：李 学 平 ( ) ，男 ， 高 级 工 程 师 ， 年 毕 业 于 南 京学 院 道 路 工 程 专 业 ，工 学 学 士 ， 年 毕 业 于 大 迁 理 工 大 字 土 不 上 程 专 业 ， 2 2 学硕 士 维普资讯 8 2 世 界 桥 梁 2 0 0 6年第 2期 ( 5 )清 洗 。从 抽 真 空 端 活 接 头 处 拆 下 双 阀三 通 ， 用 真空 泵的 冲水 管 路 冲 洗 真 空 泵 到锚 头 的 这 段 管路 ； 如孑 l 道 水 份 较 多 ， 负 压 容 器 内会 存 储 较 多 的 水 ， 此时 每进 行完 一束 后应 将排 水 阀打 开排水 ， 否 则 真 空泵 的启 动压力 将 较高 ， 影 响抽真 空 的效果 。 从灌 浆端 活 接 头 处拆 下 单 阀 三通 ， 连 接 到 下 一 管道 的持 荷 引出管 上 ， 即可进 入 下一 孑 l 道 的工 作 。 3灌浆 浆体 的配 合 比设 计 3 1 配合 比设计 要 求 后 张 法 预 应力 管 道 进 行 真空 辅 助 压浆 施 工 时 ， 为使水 泥浆 达到 规 定 的性 能 要 求 ， 要 使 用 适 量 的添 加 剂 。添加 剂应 具有 减水 、 缓凝 和微 膨胀 等作 用 ， 但 不 得有 对预 应力 筋和 水泥 有损 害 的物质 。添 加剂 应 存放 在 室 内保 管 ， 并应 有可 靠 的防潮 措施 ， 存储 时 间 不应 超过 6个 月 。使 用 时 ， 由 于不 同的 添 加 剂 与 不 同 的水 泥 品种 相互 作 用 不 一 致 ， 因此 必 须 通过 相 应 的试验 来验 证其 品种 的适 用 性 及用 量 ， 一 般掺 量 为 水 泥用 量 的 3 5 。 真 空灌 浆法 采用 的水 泥浆 应选 用不 含任 何对 预 应力筋有腐蚀作用或对水泥有影响的有害物质， 清 洁 的饮用 水直 接用 于拌 制 水 泥 浆 ， 如 果 施 工 条 件不 便使 用其 它水 源拌 制 的水 泥 浆 ， 则 应 对 水 质进 行 化 学分 析 ， 控 制有 机物 、 氯 化物 等含 量 。水泥 采用 普通 硅 酸 盐 水 泥 ， 标 号 不 低 于 4 2 5号 。使 用 时 检 验每 袋 水 泥 重量 ， 水泥 浆 中掺入 适量 膨胀 剂后 ， 其 自由膨 胀 率 应小 于 5 ， 水泥 浆在 必 要 时应 掺人 适 量 缓 凝剂 ， 控制 初 凝及 终 凝 时 间 ， 一 般 初凝 时 间 不小 于 3 h ， 终 凝 时 间不 大 于 1 7 h 。 综上所述， 真空灌浆浆体配制应遵循 以下基本 原则 ： 改 善灰 浆 的性质 ， 降低 水 灰 比 ， 减少 孔 隙 、 泌 水 ， 消除离析现象。降低硬化灰浆的孑 l 隙率 ， 堵塞 渗水通道。减少和补偿灰浆在凝结硬化过程中的 收 缩变形 ， 防止裂 缝 的产生 。 这种 高性能灰浆 与普通灰浆相 比， 在原材料 的 配 比方 面主要 差异 为 低 水 灰 比和 多 成分 ， 其 目的是 为 了增 加 灰浆 的密 实度 ， 改善 灰 浆性 能 ， 从 而达 到 高 强 和耐 久 的 目的 。 3 2 浆 体 特性要 求 及配 比试 验 ( 1 )流动度 要求 ： 拌和 后 的流 动度 为 3 o 5 0 s 。 采用 流锥 仪测 定流 动度 ， 试 验结果 表 明 ： 配 比和 水灰 比不 同 ， 流 动度 也不 同。水 灰 比越 大 ， 则流 动度 越 大 。 ( 2 )水灰 比： 0 3 0 4 。 ( 3 ) 泌水性 ： 小于水泥浆初始体积的 2 。 4次连续测试结果的平均值小于 1 。拌和后 2 4 h水泥 浆 的泌水 应能 被吸 收 。 将 搅 拌好 的水 泥 浆装 人 玻璃 量 简 内 ， 稍 加 振 动 后 ， 加盖 玻璃 板 ， 防止 水 分 蒸发 。在 室温 下 静 置 3 h 后 测定 其 泌 水性 。试 验 结 果 ： 水 灰 比为 0 3 3时 ， 泌 水性 约 3 3 v o 5 ； 水 灰 比 为 0 3时 ， 泌 水 性 约在 0 0 2 9 6 1 9 ， 6 。 ( 4 )初凝 时 间 ： 3 h。 ( 5 )体 积变 化 率 ： 0 2 。将 搅 拌 好 的水 泥 浆装入 玻璃 量杯 内 ， 在 室 温下 静 置 3 h后 测 定 其 体 积 变化 率 。试验 结果 ： 水灰 比 0 3 3时 ， 体 积 变 化 率 4 。 以上 体 积均 呈 收缩性 。 ( 6 )强度 ： 7 d龄期强度 4 0 mp a 。水 泥浆试 块采 用 7 0 7 mm7 0 7 mm7 0 7 ram 的钢 模 制 作 ， 在 常 温下 2 4 h后 拆 模 ， 进 行 试 验 室 养 护 。试 验 结 果 表 明 ： 水 灰 比越 小 ， 强 度越 高 ， 用 5 2 5号 普硅 水 泥 7 d强 度最 大达 到 7 8 mp a ， 大 大超 过所 要 求 的强 度 。改 选用 4 2 5号 普 硅 水 泥 ， 7 d强 度 最 大 达 到 5 5 mp a以上 ， 因此 ， 选 用 4 2 5号 普 硅 水 泥 即 可 达 到 要 求 。根据 以上 试 验结 果 选 出两 组 效 果 最 好 的 配 比 ， 进行 现场 灌浆 试 验 。最 后 锯 开 试 块 检查 ， 选 择 最 优 的配 比用 于真 空灌 浆 。 3 3最终 采用 的配 合 比 水 泥采 用 山东 水 泥 厂 的 4 2 5号 普 硅 水 泥 ， 外 加 剂采 用 山东 省建 科 院 的 nc p 3流化 膨 胀 剂 。东 风 水库 大 桥预 应力孑 l 道灌 浆 浆体最 终 采用 的配 合 比见 表 1 。 表 1 最终 采用的配合比 4压 浆质量 控制 ( 1 )真空 设 备 安 排 专 人 操 作 ， 施 工 前 安 排 其 仔 细 阅读说 明 书 ， 熟悉 、 理 解各部 件 的安 装 、 操 作顺 序 ， 严 防误 操作 。 ( 2 )真空灌 浆 最 重 要 的 一点 就 是孔 道 密封 ， 所 以应 严格 按 照 要求 进 行 孔 道 的密 封 安 装 和 管路 连 接 。管道 安装 并定 位完 成后 ， 还 需绑 扎 、 焊接部 分 箱 梁钢 筋 。塑料 波纹 管 极 易 受 到 损 伤 ， 应 派 专人 在 钢 筋施工 完成 后 、 混凝 土浇筑 之 前进行 检 查 ， 对 有 损伤 的管道进行修补 ， 确保管道密封， 防止后期漏浆 ， 影 维普资讯 后张法预应力孔道真空辅助灌浆施工技术 李学平， 陈富强， 张 杰 8 3 响工程质量 。 ( 3 )孔道必须干爽、 清洁， 如事先用水 冲洗过 ， 则必须在抽真空前用 压缩空气将水冲出， 否则大量 的水堵塞泵体进气管道 ， 造成抽真空无法进行。在 管道适宜部位另接 p vc通气管， 需高出预定混凝土 浇筑面， 用胶带纸密封。 ( 4 )曲线孔道 在每个波峰最 高点设置排气管， 为保证 良好的密封和泌水 的空间 ， 用镀锌管带球 阀 控制并应露 出构件表面 2 0 0 mm。 ( 5 )负压容器的水应及时排 除， 视孔道的情况 应及时清理负压容器 内的滤 网， 一般在 1 个 台班或 启动压力明显升高又查不出原因的情况下清理 。 ( 6 )真空泵工作时 ， 进气 口会产生较大的吸力 ， 应注意不要对准地面， 以防止砂砾 和灰尘等异 物进 入泵体内。 ( 7 )严格掌握材料配合 比， 水 、 水泥和各种外加 剂的掺量误差不应超过1 ， 拌和后的浆体应安排 专人进行流动度、 泌水性试验， 并制作浆体强度试块。 ( 8 )灌浆前应用牢靠结实的高压钢丝胶管 ， 抗 压能力大于 2 mp a ， 这样压浆过程中不致爆裂。 ( 9 )灌浆工作宜在灰浆流动性没有下降的 3 o 4 5 mi n内连续进行 。 ( 1 0 )灌浆做好记录， 严防漏灌。 5 结 论 与普通压力灌浆相 比， 真空灌浆具有以下优点： ( 1 )可消除气泡的产生 。在灌浆之前 ， 孔道 中 9 o 的空气被抽 出。 ( 2 )可消除掺在稀浆中的气泡， 减少有害水分 的聚积 。 ( 3 )真空灌浆工艺能提供连续 、 快速的施工， 对 于长 1 5 m、 内径 9 2 mm 的管道 ， 抽真 空只需几秒 钟 ， 灌浆只需 2 3 mi n 。 ( 4 )灰浆灌满率在 9 9 以上。 ( 5 )对于弯束 、 u 形束、 竖 向束的孔道灌浆 ， 则 更能体现真空灌浆 的优越性 。 总之 ， 在山东济南市西 区东风水库大桥 工程施 工中， 采用真空辅助灌浆施工技术 ， 有效地解决了传 统压力灌浆中存在 的浆体中含有气泡 、 易腐蚀 、 水泥 浆易离析、 析水等 问题 ， 对防止预应力筋被腐蚀 ， 从 而提高结构的安全性和耐久性 ， 确保工程质量 ， 取得 了明显的效果。 co n s t r u c t i o n te c hn i q u e s f o r po s t te n s i o n i n g du c t va c u u m gr o u t i ng li xu e p i n g，chen fu 。 q i a n g，zhang j i e ( s h e n g l i en g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n gr o u p co ，lt d ，s h e n g l i oi l f i e l d，do n g y i n g 2 5 7 0 9 5 ，ch i n a ) ab s t r a c t ：wi t h r e f e r e n c e t o t h e c o n s t r u c t i o n o f d