探討橋梁預(yù)應(yīng)力的孔道真空輔助壓漿施工技術(shù)
2017-05-15
1引言
孔道壓漿是后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件非常關(guān)鍵的工序之一。多年來，由于孔道壓漿達(dá)不到預(yù)期效果，壓漿后的預(yù)應(yīng)力管道漿體不飽滿，密實(shí)度差，甚至強(qiáng)度不足，構(gòu)件投入使用一段時間后出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力孔道滲水、預(yù)應(yīng)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(yīng)目前高質(zhì)量的要求。為了提高預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行壓漿。本文分析了某高速公路橋梁預(yù)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(rèn)真研究方案，并進(jìn)行了多次現(xiàn)場試驗比對，經(jīng)真空輔助壓漿的預(yù)應(yīng)力孔道水泥漿飽滿程度、漿體的密實(shí)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(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)部由于多種原因，會使壓漿時水泥漿的行進(jìn)受阻，從而在壓漿過程中難以達(dá)到理想的壓力和水泥漿體的密實(shí)度，這些原因主要有：預(yù)應(yīng)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(dǎo)致的內(nèi)壁摩阻力、預(yù)應(yīng)力鋼絞線造成的水泥漿行進(jìn)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(shù)進(jìn)行壓漿。
真空輔助壓漿是在孔道壓漿前，用真空泵將預(yù)應(yīng)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(dá)-0.07～-0.1MPa，形成負(fù)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(shí)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(qiáng)度較大，回彈性好，因此在使用過程中，需要用細(xì)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?xí)r，可能產(chǎn)生的位置的左右偏移，或?qū)Υ嬖谏细〉念A(yù)應(yīng)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(yán)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(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行后穿束，可以防止預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋張拉工藝
預(yù)應(yīng)力筋的拉張過程整個是預(yù)應(yīng)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(jìn)行張拉前，對張拉需要使用的千斤頂進(jìn)行檢測，并對合格的進(jìn)行標(biāo)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?biāo)定值所對應(yīng)的實(shí)際壓力值，以方便計算相應(yīng)壓力表值所對應(yīng)的張拉噸位。3）在預(yù)應(yīng)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(yīng)力達(dá)到最大，再放回。
3.3工藝流程
以某高速公路高架橋預(yù)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(zhǔn)備工作
該高架橋預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)力波紋管采用塑料波紋管留孔。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后，即可開始做壓漿的各項準(zhǔn)備工作，包括水泥漿配合比試驗，原材料、設(shè)備準(zhǔn)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(fēng)壓機(jī)對孔道內(nèi)進(jìn)行吹風(fēng)清孔，以將孔道內(nèi)的雜物清除。預(yù)制箱梁中跨采用鑄鐵保護(hù)罩封錨，邊跨采用小石子混凝土封錨。
鑄鐵保護(hù)罩封錨步驟如下：①預(yù)應(yīng)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(hù)罩底面和錨墊板端面上的密封槽，裝入密封圈；④裝配保護(hù)罩；⑤安裝壓漿管、球閥和接頭，并檢查開啟和關(guān)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(jìn)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(qiáng)度等級不應(yīng)小于C40，封堵后養(yǎng)護(hù)；②封堵時應(yīng)將混凝土振搗密實(shí)，確保密封性能；③混凝土封堵后需在48h后進(jìn)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(qiáng)度。
3.6抽真空、壓漿
1）抽真空正式真空壓漿前，用空壓機(jī)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(guān)閉另一端的出漿孔閥門，使孔道的真空度達(dá)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(dāng)水泥漿從出漿端連接的透明管排出后，關(guān)閉出漿端閥門，保持壓力≥0.7MPa，穩(wěn)壓1.5～2min。關(guān)閉壓漿機(jī)及壓漿端閥門，完成壓漿，并清理現(xiàn)場。
4預(yù)應(yīng)力技術(shù)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(shè)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(shí)際的張拉過程中，由于張拉手段、順序的錯誤使用，導(dǎo)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(dǎo)致了混凝土的密實(shí)度較低，因此也出現(xiàn)了斷裂現(xiàn)象。
4.2預(yù)應(yīng)力損失過大的原因
設(shè)計計算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件張拉控制應(yīng)力σcon時，除需要根據(jù)承受外荷載的情況，估定有效預(yù)應(yīng)力σy外，還需要估算相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失σs，即：σy=σcon-σs。預(yù)應(yīng)力損失σs主要包括預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σs1；錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σs2；鋼筋與臺座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失σs3等。但由于有的施工行為不夠規(guī)范，致使實(shí)際施工情況與原估算應(yīng)力損失的施工
