1、工程概況
xx高速公路第二合同段三xx特大橋全長(zhǎng)1268.2m，上部結(jié)構(gòu)采用8×（5×30m）的八聯(lián)先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)制箱梁結(jié)構(gòu)和1×（2×30m）的第九聯(lián)兩孔整體現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)。其中預(yù)制部分為30米箱梁，共400片。
預(yù)制箱梁張拉采用部分預(yù)應(yīng)力后張法施工，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用Ф
j15.2鋼絞線，每片梁8束；下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，圓柱式橋墩。
為確保三xx特大橋結(jié)構(gòu)的安全和耐久性，根據(jù)江蘇省高速公路指揮部和xx高速公路總監(jiān)理工程師辦公室文件精神，橋梁上部構(gòu)造后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁一律采用真空輔助壓漿工藝進(jìn)行灌漿。
2、傳統(tǒng)壓漿與真空輔助壓漿對(duì)比
在后張有粘接預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之間的共同工作以及預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕是通過(guò)在預(yù)埋孔道中灌滿水泥漿來(lái)實(shí)現(xiàn)的；另外，在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下為防止預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生滑絲及長(zhǎng)期放置發(fā)生預(yù)應(yīng)力筋腐蝕，在一批預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后，也要求立即對(duì)孔道灌漿。
眾所周知，傳統(tǒng)的做法是采用強(qiáng)制壓力壓漿法來(lái)灌漿，即在0.5-1.0Mpa的壓力下，將水灰比0.4-0.45的稀水泥漿壓入孔道。國(guó)內(nèi)外就灌漿的工程實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，使人們一直憂慮傳統(tǒng)壓力灌漿效果的問(wèn)題。后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕大部分是由于施
工工藝和漿體混合料配制不好造成的。傳統(tǒng)壓力灌漿中，漿體本身和施工工藝帶有一定的局限性，主要表現(xiàn)為：灌入的漿體中常會(huì)含有氣泡，當(dāng)混合料硬化后，存集氣泡會(huì)變?yōu)榭紫?，成為自由水的聚集地。這些水可能含有有害成分，通過(guò)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而造成預(yù)應(yīng)力筋及構(gòu)件的腐蝕；在北方嚴(yán)寒的地區(qū)，由于溫度低，這些水會(huì)結(jié)成冰，可能會(huì)脹裂管道、形成裂縫，造成嚴(yán)重的后果。另外水泥漿容易離析，析水、干硬后收縮，析水后會(huì)產(chǎn)生孔隙，致使?jié){體強(qiáng)度不夠，粘接不好，為工程留下了隱患。
為此有必要將傳統(tǒng)壓漿工藝進(jìn)行改進(jìn)，將真空輔助壓漿工藝等技術(shù)應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力孔道施工中，使灌漿工藝更加完善合理。其基本原理為：在壓漿之前，首先采用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣，使孔道內(nèi)的真空度達(dá)到80％以上，使之產(chǎn)生-0.06至-0.1Mpa的真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后的水泥漿從孔道的另一端灌入，并加以0.7Mpa的正壓力。由于孔道內(nèi)只有極少的空氣，很難形成氣泡。同時(shí)，由于孔道與壓漿機(jī)之間的正負(fù)壓力差，大大提高了
孔道壓漿的飽滿度和密實(shí)度。減小了水灰比，添加了專(zhuān)用的添加劑，提高了水泥漿的流動(dòng)度，減小了水泥漿的的收縮，從而保證了漿體的可施工性、充盈孔道的密實(shí)性和提高硬化漿體的強(qiáng)度。因此真空壓漿工藝是提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全度和耐久性的有效措施。且真空壓漿過(guò)程是一個(gè)連續(xù)且迅速的過(guò)程，也縮短了壓漿時(shí)間，加快工程施工進(jìn)度。
真空輔助壓漿的整體過(guò)程如圖1所示：
對(duì)后張預(yù)應(yīng)力孔道采用真空壓漿施工工藝，須從孔道成型、水泥漿配制等方面進(jìn)行施工前期控制，其技術(shù)要求有以下幾點(diǎn)：
3.1預(yù)應(yīng)力孔道用的管材必須具有一定的剛度和堅(jiān)固性并不易被振搗棒鑿破，必須與混凝土可靠粘結(jié)，防止在孔道抽真空中，管道癟凹。
3.2在預(yù)應(yīng)力張拉施工完成后，必須保證鋼絞線外露量大于3cm，以便于封錨。封錨時(shí)，要將外露鋼絞線、錨墊板、夾片等全部包裹，使覆蓋層厚度>15mm，同時(shí)注意清理壓漿孔和排氣孔，壓漿應(yīng)在封錨后24～48小時(shí)內(nèi)進(jìn)行。
3.3孔道及兩端必須密封，且孔道內(nèi)無(wú)雜物，孔道暢通。
3.4真空泵的壓力表需預(yù)先標(biāo)定，抽真空時(shí)，真空度控制在-0.06～-0.1Mpa之間。
3.5水灰比控制在0.3～0.4之間，本工程取0.35。
3.6漿體凈漿馬氏錐（1.725L）流動(dòng)度14～18秒。
3.7漿體泌水率宜控制在2%，泌水應(yīng)在24h內(nèi)重新全部被漿吸回。
3.8漿體初凝時(shí)間為6～8小時(shí)。
3.9漿體體積收縮率＜2%。
3.10漿體7天齡期強(qiáng)度≥40Mpa；
3.11漿體對(duì)鋼絞線無(wú)腐蝕作用。
4、真空輔助壓漿施工的原材料及設(shè)備
4.1 原材料
4.1.1水
拌制水泥漿的水應(yīng)采用自來(lái)水或者純凈的河水，本工程采用后者，取水于三xx，其質(zhì)量指標(biāo)符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）對(duì)混凝土拌和用水的要求；并且每升水中的氯化物離子或其它任何有機(jī)物含量不超過(guò)500mg。
4.1.2水泥
水泥宜采用42.5級(jí)以上的硅酸鹽水泥或硅酸鹽袋裝水泥，本工程采用42.5級(jí)的普通硅酸鹽袋裝水泥，其質(zhì)量指標(biāo)符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）對(duì)混凝土用水泥的要求。并在施工前先做了與專(zhuān)用孔道壓漿劑匹配的適應(yīng)性試驗(yàn)。
4.1.3預(yù)應(yīng)力孔道壓漿專(zhuān)用外加劑
應(yīng)采用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土高性能壓漿專(zhuān)用外加劑，其主要性能具有高效減水、增強(qiáng)的功能，基本無(wú)泌水，無(wú)毒、無(wú)輻射、不含引起鋼材銹蝕的物質(zhì)。摻入后能使灌漿材料在整個(gè)水化硬化的不同階段產(chǎn)生適度的微膨脹（＜10%），以補(bǔ)償水泥漿體的塑性收縮、干燥收縮、和自身體積收縮變形，并應(yīng)具有適度緩凝和保持流動(dòng)性的能力。摻用專(zhuān)用外加劑后拌制的漿體應(yīng)達(dá)到前文所述主要技術(shù)指標(biāo)。
本工程選用南京凱迪建材公司生產(chǎn)的高效減水專(zhuān)用孔道灌漿劑FDN-8。
4.1.4水泥漿配合比：
本工程采用水泥漿配合比：水泥：水：專(zhuān)用外加劑=1382：484：124.4=1：0.35：0.09
各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫?：
4.2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用波紋管
預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用波紋管可采用塑料或者金屬波紋管，塑料波紋管進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)的主要內(nèi)容為：外觀、環(huán)剛度、局部橫向荷載、柔韌性以及抗沖擊性，試驗(yàn)方法及具體技術(shù)指標(biāo)要求應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管》（JT/T529-2004）規(guī)定。
金屬波紋管應(yīng)采用鍍鋅雙波紋金屬波紋管，成品的規(guī)格、尺寸、性能、試驗(yàn)方法應(yīng)符合建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用金屬螺旋管》（JG/T3013-94）中的規(guī)定。且金屬波紋管必須有質(zhì)保書(shū)，附有鋼帶的生產(chǎn)廠及質(zhì)量證明書(shū)，還有抗均布荷載、抗集中荷載及抗?jié)B透
性能的檢驗(yàn)報(bào)告。金屬波紋管進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)逐根檢查外觀，表面不得有油污附著物、空洞和不規(guī)則的折皺，咬口無(wú)開(kāi)裂和脫扣現(xiàn)象。
鋼帶的厚度應(yīng)滿足表2要求：
圓形波紋管規(guī)格和技術(shù)條件 mm 表2
目前常用的成孔材料為金屬波紋管，而真空壓漿較理想的成孔材料為高密度聚乙烯塑料波紋管（以較小的孔道摩阻力及電絕緣性能取勝），考慮目前的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工單位的成本承受力，這里對(duì)真空壓漿與金屬波紋管的結(jié)合使用做一個(gè)討論。
（1）孔道摩阻方面：塑料波紋管孔道摩阻較小，但金屬波紋管的孔道摩阻依然能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
?。?）保證預(yù)應(yīng)力筋的耐久性：無(wú)疑塑料波紋管有著毋庸置疑的優(yōu)勢(shì)，我們知道，預(yù)應(yīng)力筋在張拉后，基本上是緊貼孔道。已壓注水泥漿的預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕，主要成因?yàn)殡娀瘜W(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕的要素除外電、感應(yīng)電等存在的電流影響外，還需具備電解液或有害氣體。而真空壓漿技術(shù)恰恰在這方面從工藝上最大限量地減小了電解液的存在（密實(shí)、氣泡少、填充預(yù)應(yīng)力筋間隙密實(shí)、硬化漿液基本無(wú)自由水），也就是說(shuō)基本杜絕了形成電化學(xué)腐蝕的條件，從而保證了預(yù)應(yīng)力筋的耐久性。
3）金屬波紋管與混凝土及壓注漿液結(jié)合強(qiáng)度較好。
4）金屬波紋管較塑料波紋管成本節(jié)省接近一倍。
綜合考慮以上因素，三xx特大橋預(yù)制箱梁場(chǎng)采用的是內(nèi)徑55mm的圓形雙波紋鍍鋅金屬波紋管。
4.3 真空輔助灌漿設(shè)備
4.3.1壓漿設(shè)備包括：螺旋強(qiáng)制式壓漿泵、1000轉(zhuǎn)/min高速循環(huán)水泥漿體攪拌機(jī)、計(jì)量設(shè)備、壓力表、儲(chǔ)漿桶、過(guò)濾器、高壓橡膠管、連接頭和控制閥。
4.3.2 真空輔助設(shè)備包括：排量為2m
3/min 的SZ-2 型真空泵、壓力表、控制盤(pán)、壓力瓶、加筋透明輸漿管、氣密閥和氣密蓋帽。真空泵有空壓機(jī)抽真空和水循環(huán)抽真空兩種，均可使用。本預(yù)制場(chǎng)采用后者。
5、施工工藝流程及工序操作關(guān)鍵點(diǎn)
5.1 工藝流程
壓漿用水泥配合比專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)→波紋管留孔→壓漿設(shè)備準(zhǔn)備→切割錨頭部分鋼絞線→封錨→錨頭安裝控制閥門(mén)→連接真空泵對(duì)孔道抽真空→制漿并壓漿→做好施工記錄并制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生試塊。
5.2 工序操作關(guān)鍵點(diǎn)
5.2.1本預(yù)制場(chǎng)箱梁金屬波紋管定位鋼筋的布設(shè)間距在曲線部分采用50cm，直線部分采用100cm，并檢查確保波紋管無(wú)偏位且線形通暢。
5.2.2金屬波紋管接長(zhǎng)時(shí)采用大一號(hào)金屬波紋管接頭連接，并用密封膠帶纏繞密封。金屬波紋管接長(zhǎng)如圖2示意：
5.2.3錨頭封錨
預(yù)應(yīng)力張拉完成后，經(jīng)檢測(cè)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范后，端部鋼絞線用砂輪鋸進(jìn)行切割，外露3～5cm左右，嚴(yán)禁采用電焊切割。
清理錨墊板表面和壓漿孔內(nèi)的水泥漿和其它雜物，保證表面平整和孔道暢通。
本工程采用混凝土封錨，采用C40以上細(xì)石混凝土封堵，封堵時(shí)保證混凝土澆搗密實(shí)，并保證錨具外側(cè)有5～7cm以上的封堵厚度，以防止抽真空時(shí)漏氣或壓漿時(shí)漏漿。且需在封堵完成48小時(shí)后壓漿。壓漿之前進(jìn)行檢查，對(duì)有漏氣的情況，使用玻璃膠處理，以確?？椎烂芊狻?br />
5.2.4灌漿準(zhǔn)備
?。?）檢查確認(rèn)材料數(shù)量、種類(lèi)是否齊全、質(zhì)量是否保證。
?。?）檢查孔道是否干爽、清潔、密封。必要時(shí)應(yīng)沖洗清除有害材料，對(duì)于可能發(fā)生的油污，可采用對(duì)預(yù)應(yīng)力筋和管道無(wú)腐蝕作用的中性洗滌劑或皂液，用水稀釋后沖洗。沖洗后，應(yīng)使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的所有積水吹出。
?。?）檢查機(jī)具是否齊全、完好。
?。?）檢查供水、供電是否齊全、方便。
5.2.5試抽真空
將灌漿閥、排氣閥全部關(guān)閉，抽真空閥打開(kāi)，起動(dòng)真空泵抽真空，觀察真空壓力表讀數(shù)，當(dāng)壓力表讀數(shù)固定在-0.06～-0.1Mpa之間某值不再變化時(shí)，停泵約1 分鐘，若壓力表讀數(shù)保持不變即認(rèn)為孔道密閉良好，滿足真空灌漿條件。
5.2.6漿體攪拌
初次攪拌水泥漿，應(yīng)使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)，并不得有積水。攪拌好的灰漿要做到基本卸盡。在全部灰漿卸出之前不得再投入未拌和的材料，更不能采取邊出料邊進(jìn)料的方法。
裝料順序：先將稱(chēng)量好的水加入攪拌機(jī)、開(kāi)機(jī)再加入稱(chēng)量好的專(zhuān)用外加劑攪拌約1分鐘;然后加入全部水泥后攪拌3 min 出料。首次攪拌的水泥漿出料后先做泌水、稠度試驗(yàn)，合格后應(yīng)盡量馬上進(jìn)行泵送，否則要不停的攪拌。
5.2.7制作試塊
每次壓漿時(shí)，每一工作班應(yīng)留取不少于三組的70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7天、28天，測(cè)定其抗壓強(qiáng)度。試塊7天和28天的強(qiáng)度應(yīng)分別不小于30Mpa和50Mpa。
5.2.8真空灌漿
?。?）將水泥漿加到灌漿泵中，在灌漿泵的高壓橡膠管出口打出漿體，待這些漿體濃度與灌漿泵中的濃度一樣時(shí)，關(guān)掉灌漿泵，將高壓橡膠管此端接到孔道的灌漿管上，扎牢。
?。?）關(guān)掉灌漿閥，起動(dòng)真空泵，當(dāng)真空度達(dá)到并維持在-0.06～-0.09MPa中一值時(shí)，啟動(dòng)灌漿泵，打開(kāi)灌漿閥，開(kāi)始灌漿，當(dāng)漿體經(jīng)過(guò)空氣濾清器時(shí)，關(guān)掉真空泵及抽氣閥，打開(kāi)排氣閥。觀察排氣管的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和灌入之前稠度一樣時(shí)，關(guān)掉排氣閥，使管內(nèi)保持0.7MPa 的壓力，持壓2分鐘，最后關(guān)掉灌漿閥。
?。?）預(yù)應(yīng)力孔道灌漿順序?yàn)椋簭南轮辽希瑑蓚?cè)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，即N4→N3→N2→N1。如圖3所示：
5.2.9清洗
拆下抽真空管的兩個(gè)活結(jié)，卸下真空泵；拆下空氣濾清器和灌漿膠管，清洗灌漿泵、攪拌機(jī)、閥門(mén)、空氣濾清器以及粘有灰漿的工具。
5.2.10養(yǎng)護(hù)
壓漿過(guò)程及壓漿后48h 內(nèi)，結(jié)構(gòu)混凝土的溫度不得低于5℃，否則應(yīng)采取保溫措施，當(dāng)氣溫高于35 ℃ 時(shí)，壓漿應(yīng)在夜間進(jìn)行。
6、注意事項(xiàng)
6.1錨頭一定要密封好，最好在密封后24h 開(kāi)始灌漿。
6.2灌漿管應(yīng)選用牢固結(jié)實(shí)的高強(qiáng)橡膠管，抗壓能力大于等于1MPa，帶壓灌漿時(shí)不能破裂，連接要牢固，不得脫管。
6.3嚴(yán)格掌握材料配合比，對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿，嚴(yán)禁采用加水的辦法來(lái)增加其流動(dòng)性。
6.4水泥漿攪拌好合格后應(yīng)盡量馬上進(jìn)行灌漿，否則要不停攪拌，以免漿體沉淀發(fā)生堵管。灌漿應(yīng)在水泥漿流動(dòng)性沒(méi)有下降的30～45 min 時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，孔道灌注要連續(xù)。
6.5灰漿進(jìn)入灌漿泵之前應(yīng)通過(guò)1.2mm的篩網(wǎng)。
6.6儲(chǔ)漿罐的體積應(yīng)大于一條孔道的漿體的體積。
6.7中途換管道時(shí)間內(nèi)，繼續(xù)啟動(dòng)灌漿泵，讓漿體循環(huán)流動(dòng)。
6.8注意波紋管的連接、管道端部與閥門(mén)的鏈接及排氣孔與排氣閥的連接，連接部位結(jié)合要緊密，閥門(mén)氣密性要好，這樣才能達(dá)到預(yù)定的真空效果。
6.9抽真空用的真空泵為水循環(huán)式SZ-2型真空泵，啟動(dòng)真空泵前，檢查進(jìn)水管是否連接好，應(yīng)注意進(jìn)水閥門(mén)是否打開(kāi)（否則容易把泵燒壞），真空泵啟動(dòng)時(shí)應(yīng)注意泵是否正轉(zhuǎn)。
6.10同一孔道壓漿應(yīng)一次完成，不得中途停壓，因故中途停壓不能連續(xù)一次壓滿時(shí)，應(yīng)立即用壓力水沖干凈，研究處理后再完成持續(xù)壓漿。
7、結(jié)束語(yǔ)
作為后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項(xiàng)新技術(shù)，真空壓漿也存在其不足之處：真空壓漿的施工設(shè)備須增加一臺(tái)真空泵及其附屬配件，在技術(shù)上要求孔道密封而要求孔道成型盡量采用塑料波紋管（塑料波紋管每延米采購(gòu)價(jià)約為鐵皮波紋管的3倍），增加了資金投入，真空壓漿工藝在施工操作程序上略顯繁瑣。此外，真空壓漿施工在對(duì)長(zhǎng)度短、孔道直徑?。ㄈ?br />
箱梁橫向、豎向孔道）的預(yù)應(yīng)力孔道漿時(shí)反而比普通壓力壓漿耗時(shí)。同時(shí)真空輔助壓漿的高質(zhì)量控制也要求施工現(xiàn)場(chǎng)具有高水平的管理和操作隊(duì)伍。/L
但我們施工追求的核心是高質(zhì)量和高耐久性能，真空壓漿工藝在孔道壓漿的施工質(zhì)量控制上令人滿意，三xx特大橋采用真空壓漿工藝施工后，預(yù)應(yīng)力孔道中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)管道堵塞、壓漿不飽滿的情況，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，該工藝給本工程和xx高速公路帶來(lái)宏觀效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其增加的費(fèi)用，真空壓漿工藝是目前提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全度和耐久性的最有效措施，具有極大的發(fā)展前景和應(yīng)用空間。
