蘇州市高新區(qū)北環(huán)快速路西延工程3標高架預應力孔道真空壓漿施工質量的控制
2017-05-15
1、工程概況
蘇州市北環(huán)快速路西延伸工程三標西起珠江路，沿現有的鹿山路延伸至塔園路，沿途跨越珠江路、廣州路、長江路、塔園路。本標段起止樁號為K4+289-K6+231，全長1942米，包括高架橋一座及六個匝道橋，其中高架橋均為預應力混凝土連續(xù)梁，共18聯，采用滿堂支架現澆施工?？鐝桨?7米、32米、 34米、 40米、45米、60米，有兩跨一聯、三跨一聯、四跨一聯；除第十三聯（上跨長江路）外，其余梁高均為2米。根據設計要求：預應力孔道成孔方法為塑料波紋管，為提高預引力管道壓漿質量、提高預引力鋼束的耐久性，孔道壓漿采用了真空輔助壓漿工藝，就是在傳統壓漿的基礎上將孔道系統密封，一端用真空機將孔道內80%以上的空氣抽出，同時壓漿端壓入水灰比為0.35～0.40的水泥漿。
2、目前真孔壓漿工藝常見的質量問題及對應控制措施
2.1、水泥凈漿配合比不合理：
在后張預應力混凝土結構中，預應力筋的腐蝕大部分是由于施工和水泥凈漿配制不好的結果，配合比是影響水泥凈漿內在質量的一個主要因素，配合比是否合理，直接影響到灰漿強度和灌注密實度是否達到預定的設計要求。傳統的灌漿手段是壓力灌漿，壓入的漿體中常含有氣泡，當混合料硬化后，氣泡處會變?yōu)榭紫?，成滲透雨水的聚積地，這些水可能含有有害成份，易造成構件的腐蝕；在嚴寒地區(qū)，這些水會結成冰，可能會脹裂構件，造成嚴重的后果；另外水泥漿容易離析、析水，干硬后收縮，析水會產生孔隙，致使強度不夠，粘結不好，為工程留下了隱患目前國內外一些大橋就因為預應力筋被腐蝕而倒塌，事后的調查研究表明，該橋預應力筋的腐蝕與漿體材料、施工方法有較大的關系。目前，預應力混凝土結構中有平直束、彎束、U型束的布筋方法，為了防止預應力筋被腐蝕，提高結構的安全度和耐久性，確保工程質量，漿體的好壞直接影響真空壓漿的最終效果，在確定漿體的配合比時，要因地制宜，結合本工程的所使用的材料，反復試驗，確定符合本項目施工的最佳配合比，主要做到如下幾點：
2.1.1漿體配比設計及試驗
2.1.1.1．配制的基本原則
2.1.1.1.1改善硬化水泥漿的性質，降低水灰比，減少孔隙、泌水，消除離析現象。
2.1.1.1.2降低硬化水泥漿的孔隙率，堵塞滲水通道。
2.1.1.1.3減少和補償水泥漿在凝結硬化過程中的收縮變形，防止裂縫的產生。
這種高性能水泥漿與普通水泥漿相比，在原材料的配比方面主要差異為低水灰比和多成份，其目的是為了增加水泥漿的密實度，改善水泥漿性能，從而達到高強和耐久的目的。
2.1.1.2．漿體特性要求及對應配比試驗
2.1.1.2.1流動度要求：攪和后的流動度為14～18s。
采流錐儀測定流動度，試驗結果表明，配比和、水灰比不同，流動度也不同。水灰比越大，則流動度越大。
2.1.1.2.2水灰比：0.3～0.4
為滿可灌性要求，一般選用水泥漿，水灰比應在0.3～0.4之間。
2.1.1.2.3泌水性：
2.1.1.2.3.1小于水泥漿初始體積的2%；
2.1.1.2.3.2四次連續(xù)測試結果的平均值小于1%；
2.1.1.2.3.3?拌和后24h水泥漿的泌水應能被吸收。
將攪拌好的水泥漿裝入玻璃量筒內，稍加振動后，加蓋玻璃板，防止水分蒸發(fā)。在室溫下靜置3h后測定其泌水性。試驗結果：水灰比為0.33時，泌水性約3.3％～5％；水灰比為0.3時，泌水性約在0.02％～1％。
2.1.1.2.4初凝時間：3h
2.1.1.2.5體積變化率：0～2％
將攪拌好的水泥漿裝入玻璃量杯內，在室溫下靜置3h后測定其體積變化率。試驗結果：水灰比<0.3時，體積變化率<1％；水灰比>0.33時，體積變化率>4％。以上體積均呈收縮性。
2.1.1.2.6強度：7天齡期強度>40MPa
水泥漿試塊采用70.7×70.7×70.7mm的鋼模型，在常溫下24h后拆模，進行試驗室養(yǎng)護。試驗結果表明：水灰比琥小，強度越高，用525#普硅水泥7天強度最大達到78MPa，大大超過所要求的強度。改選用425#普硅水泥，7天強度最大達到55MPa以上，因此，選用425#普硅水泥即可達到 要求。根據以上試驗結果選出兩組效果最好配比，進行現場灌漿試驗。最后鋸開試塊檢查，選擇最優(yōu)的配比用于真空灌漿，根據項目部多次試驗，最終確定最佳漿體配合比。
2.2其他常見的質量問題及對應的措施
2.2.1以往的真空灌漿施工過程中，普遍還存在如下的質量問題：
2.2.1.1、現場實際施工時，現場漿體配合比與實驗室的設計配合比有較大差距：主要體現在現場的稱量設備（不齊全）及器具和容器沒有統一標定，導致原料配兌誤差較大。
2.2.1.2、真空度不足，造成真空度不足的原因很多，主要有這些方面的原因：現場抽真空設備（真空泵）達不到規(guī)定要求，由于目前國內很多地方，在對預應力的張拉壓漿的設備標定上還存在不足。通常相關的檢驗部門只是對張拉的油頂、壓力表進行標定，而對真空泵的標定沒有，造成施工現場使用的許多真空設備達不到設計要求，使真空壓漿流于形式；現場抽真空的時間不足；封錨未封好及管道漏氣等這些都是施工常見的造成真空度不足的原因。
2.2.1.3、壓漿后穩(wěn)壓時間不足：壓漿后，穩(wěn)壓時間不足也會造成孔內壓力不夠，影響到漿體的密實度，降低了真空壓漿的效果。
2.2.2：結合本工程的現場實踐，建議采取的措施
2.2.2.1、現場漿體配料誤差控制：一般來說此項工作由項目部現場技術人員配合相關的試驗人員嚴格認真按照下列程序控制：
2.2.2.1.1、對所有稱量器具、容器進行統一率定，并在現場調試好。（如圖1）
2.2.2.1.2、稱量好每盤漿體所用的水、水泥、外加劑，作好相應的記錄，水的份量必須扣除用于溶化固態(tài)外加劑的那一部分
2.2.2.1.3、拌前攪拌筒內先加水空轉數分鐘，使攪拌機內壁充分濕潤，將積水倒凈，倒入施工用水，之后邊攪拌邊倒入水泥，在攪拌3－5min直至均勻后將外加劑倒入攪拌筒，再攪拌5－15min，然后倒入儲漿筒。其中在攪拌水泥漿應注意如下事項：
2.2.2.1.3.1攪拌水泥漿之前要求，加水空轉數分鐘，將積水倒凈，使攪拌機內壁充分濕潤。攪拌好的灰漿要做至基本御盡。在全部灰漿泄出之前不得再投入未拌和的材料，更不能采取邊出料這進料的方法。
2.2.2.1.3.2裝料注意事項
a.首先將稱量好的水（扣除用于溶化減水劑的那部分水）、水泥、膨脹水泥、粉煤灰倒入攪拌機，攪拌2分鐘；
b.將溶于水的減水劑倒入攪拌機中，攪拌3分鐘出料；
c.水泥漿出料后應盡量馬上進行泵送，否則要不停地攪拌；
d.必須嚴格控制用水量，否則多加的水全部泌出，易造成管道頂端有空隙；
e.對未及時使用而降低了流動性的水泥漿，嚴禁采用增加水的辦法來增加灰漿的流動性。
d、進入儲漿筒的漿體還需不停的攪拌，防止沉淀使?jié){體質量不均勻。
e、從儲漿筒出漿口取液現場對其流動度、稠度進行檢測，其它幾項指標送試驗室進行試驗。
2.3從本項目的施工情況來看
經過對原材料重量進行抽樣檢查，漿體原料每份重量均未超過1%標準，對干燥的漿筒均采用了預先加水濕潤的方法，對原材料的準確稱量、投料順序正確，攪拌均勻，解決了原料配兌問題，經測試，其稠度平均為30s，流動度為35s，滿足技術參數要求，漿體質量得到了保證。（如圖2）
針對真空度不足的問題：根據設計要求壓入水泥漿時孔道真空度必須達到-0.08Mpa,因此抽真空的真空泵要在施工前進行調試，并隨時在施工過程中進行檢核，要確保真空泵設備本身能達到要求。其次要確?？椎辣旧砻芊庹＃静宦?；此處重點檢查封錨端的密封情況，在以往的施工過程中，存在現場工人在張拉后，沒有及時將鋼絞線切除（一般應切除后，預留3公分在錨具外）就用砂漿進行封錨，這樣砂漿無法將鋼絞線完全包裹，極易在砂漿和鋼絞線之間留有空隙；另外還要仔細檢查出漿管的密封情況。在上述情況檢查后按如下的操作程序進行真空壓漿：
2.3.1、試抽真空：將灌漿閥、排氣閥全都關閉，抽真空閥打開；啟動真空泵抽真空，觀察真空壓力表讀數負壓表（-0.08Mpa），即管內的真空度，當管內的真空度維持在時-0.08Mpa（壓力盡量低為好），停泵約2分鐘時間，負壓表讀數下降范圍在0.005mpa范圍內，證明孔道密封正常，基本不漏氣。
2.3.2、繼續(xù)啟動真空泵并使負壓保持在-0.08Mpa位置，開啟壓漿孔道閥門，向孔道內壓入水泥漿，同時繼續(xù)要求真空泵抽空并呈穩(wěn)壓狀態(tài)，通過過程控制和最終確認這一程序，確保了在水泥漿體送入孔道前真空度達到設計標準-0.08Mpa，并在持壓狀態(tài)下將漿體緩緩壓入孔道內，觀察排氣管的出漿情況，當漿體稠度和灌入之稠度一樣時，達到正常標準后將真空泵關閉，防止過早關閉真空泵使孔道負壓值逐漸變小這一狀況。
3、結束語
蘇州高新區(qū)北環(huán)西延工程3標高架橋預應力施工采用真空壓漿共計30聯，經蘇州市質檢站和監(jiān)理共同組成的質量監(jiān)督檢查小組對整個施工過程各步驟進行綜合評價，認為該施工工藝控制到位、操作符合技術規(guī)范要求、水泥漿強度合格、孔道內漿體填充飽滿。我們在本項目將真空壓漿這一工藝在施工中得到很高實施，取得寶貴經驗。
參考資料
[1] 《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ041-2000）.
[2] 《公路施工手冊（橋涵）》（人民交通出版社）.
[3] 現場施工技術方案.
