探討橋梁預應力的孔道真空輔助壓漿施工技術
2017-05-15
1引言
孔道壓漿是后張法預應力構(gòu)件非常關鍵的工序之一。多年來，由于孔道壓漿達不到預期效果，壓漿后的預應力管道漿體不飽滿，密實度差，甚至強度不足，構(gòu)件投入使用一段時間后出現(xiàn)預應力孔道滲水、預應力孔道附近混凝土碳化程度高，影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性?，F(xiàn)行規(guī)范中孔道壓漿方法已不適應目前高質(zhì)量的要求。為了提高預應力孔道壓漿的施工質(zhì)量，近年來，在我國多個省的高速公路橋梁施工中，逐步推行了利用真空輔助方法對預應力孔道進行壓漿。本文分析了某高速公路橋梁預制箱梁孔道壓漿真空輔助方法，經(jīng)過施工單位精心組織，認真研究方案，并進行了多次現(xiàn)場試驗比對，經(jīng)真空輔助壓漿的預應力孔道水泥漿飽滿程度、漿體的密實度和水泥漿凝結(jié)后漿體的收縮率都較以前有較大提高，效果良好。
2工作原理
預應力孔道內(nèi)部由于多種原因，會使壓漿時水泥漿的行進受阻，從而在壓漿過程中難以達到理想的壓力和水泥漿體的密實度，這些原因主要有：預應力波紋管的內(nèi)壁阻力、箱梁施工過程中可能造成的金屬波紋管的損壞、由于少量金屬波紋管內(nèi)水泥漿的浸入導致的內(nèi)壁摩阻力、預應力鋼絞線造成的水泥漿行進受阻以及水泥漿壓漿泵的壓力不足等。這些現(xiàn)象在施工中不可能完全克服，為了使壓漿最終效果不受這些因素的影響，采用真空輔助技術進行壓漿。
真空輔助壓漿是在孔道壓漿前，用真空泵將預應力管道抽成真空狀態(tài)，即在孔道的一端抽出空氣，使管道內(nèi)大氣壓力達-0.07～-0.1MPa，形成負壓，然后在孔道的另一端用壓漿泵將水泥漿壓入孔道，并以0.7MPa左右的正壓力穩(wěn)壓1.5～2min，以便獲得更好的水泥漿密實度和飽滿度。
3施工工藝
3.1孔道的安裝工藝
由于PT-PLUS管的剛性強度較大，回彈性好，因此在使用過程中，需要用細鐵絲把波紋孔管與支托鋼筋綁在一起，來防止在施工中澆注混凝土時，可能產(chǎn)生的位置的左右偏移，或?qū)Υ嬖谏细〉念A應力筋，采用后穿的穿束方法。由于塑料波紋管不易形變，密封性較好，因此在混凝土澆筑之后，可將這類鋼絞線束穿入孔道，以此保證張拉端封閉嚴密，不易漏漿。整個澆灌后的穿束時間一定要與混凝土澆筑時間錯開，因此，在張拉之前就對預應力筋進行后穿束，可以防止預應力筋由于在孔道中放置時間過長而產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象。
3.2預應力筋張拉工藝
預應力筋的拉張過程整個是預應力施工最重要的工序，張拉的質(zhì)量好壞直接影響著工程的結(jié)構(gòu)安全。其張拉操作工藝流程主要如下：1）在進行張拉前，對張拉需要使用的千斤頂進行檢測，并對合格的進行標定，并且配套好一個油壓精密壓力表。2）根據(jù)千斤頂?shù)男吞?，推算出標定值所對應的實際壓力值，以方便計算相應壓力表值所對應的張拉噸位。3）在預應力筋的鋼絞線束兩端，分別安裝錨具以及工作錨夾片，之后輕緩的用手將其拉至0.1刻度。4）千斤頂兩端按相同的張拉程序，同時張拉，量測出其最終伸長值，保持五分鐘后，張力應力達到最大，再放回。
3.3工藝流程
以某高速公路高架橋預制箱梁真空輔助壓漿為例，施工工藝流程如圖1所示。
3.4準備工作
該高架橋預制箱梁預應力波紋管采用塑料波紋管留孔。預應力鋼絞線張拉后，即可開始做壓漿的各項準備工作，包括水泥漿配合比試驗，原材料、設備準備以及壓漿前水泥漿的拌制工作。
3.5錨頭封錨
錨頭封錨前，用風壓機對孔道內(nèi)進行吹風清孔，以將孔道內(nèi)的雜物清除。預制箱梁中跨采用鑄鐵保護罩封錨，邊跨采用小石子混凝土封錨。
鑄鐵保護罩封錨步驟如下：①預應力筋張拉完成后切除外露鋼絞線；②清理墊板表面的水泥漿等附著物，使錨墊板表面光潔，并清理板上裝配螺孔內(nèi)的水泥漿；③清理保護罩底面和錨墊板端面上的密封槽，裝入密封圈；④裝配保護罩；⑤安裝壓漿管、球閥和接頭，并檢查開啟和關閉情況；⑥確定抽真空端和壓漿端，一般情況下，抽真空端位于較高處的錨墊板上；⑦連接真空泵，并在正式壓漿前進行試抽真空。
小石子混凝土封錨（見圖2）的步驟和注意事項如下：①小石子混凝土的強度等級不應小于C40，封堵后養(yǎng)護；②封堵時應將混凝土振搗密實，確保密封性能；③混凝土封堵后需在48h后進行壓漿操作，以保證抽真空和正壓壓漿時混凝土具有一定強度。
3.6抽真空、壓漿
1）抽真空正式真空壓漿前，用空壓機試抽真空，檢查密封系統(tǒng)是否完好。正式開始后啟動真空泵，開啟連接在錨具端部的控制閥門，關閉另一端的出漿孔閥門，使孔道的真空度達到-0.07～-0.1MPa。
2）壓漿保持真空泵的啟動狀態(tài)，開啟壓漿端閥門，將拌制好的水泥漿向孔道內(nèi)壓注。當水泥漿從出漿端連接的透明管排出后，關閉出漿端閥門，保持壓力≥0.7MPa，穩(wěn)壓1.5～2min。關閉壓漿機及壓漿端閥門，完成壓漿，并清理現(xiàn)場。
4預應力技術孔道真空輔助壓漿施工中存在問題的原因分析
4.1出現(xiàn)縱向裂縫的原因
后張法空心梁板在張拉過程中的缺陷及原因：采用后張法安裝的空心梁板，在張拉過程中也出現(xiàn)了相似的中部縱向裂縫，更有甚者不僅在中部出現(xiàn)裂縫，還在梁的兩端出現(xiàn)了底板混凝土的壓裂破碎的情況。究其原因，一是在施工前的設計時就對張拉過程中梁端混凝土的受力變化情況考慮不周；二是在之后實際的張拉過程中，由于張拉手段、順序的錯誤使用，導致了材料在過快的速度的拉力下，出現(xiàn)了斷裂的現(xiàn)象；三是由于選材時的質(zhì)量低劣、或其出廠前的張拉時間就已過長，導致了混凝土的密實度較低，因此也出現(xiàn)了斷裂現(xiàn)象。
4.2預應力損失過大的原因
設計計算預應力混凝土受彎構(gòu)件張拉控制應力σcon時，除需要根據(jù)承受外荷載的情況，估定有效預應力σy外，還需要估算相應的預應力損失σs，即：σy=σcon-σs。預應力損失σs主要包括預應力筋與管道壁間摩擦引起的預應力損失σs1；錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預應力損失σs2；鋼筋與臺座間溫差引起的預應力損失σs3等。但由于有的施工行為不夠規(guī)范，致使實際施工情況與原估算應力損失的施工
