預(yù)應(yīng)力管道真空輔助壓漿施工工法

PAGEPAGE22預(yù)應(yīng)力管道真空輔助壓漿施工工法編制單位：山東省路橋集團有限公司編制時間：2008年7月預(yù)應(yīng)力管道真空輔助壓漿施工工法1.前言在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，孔道壓漿主要目的是防止預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕及實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋與結(jié)構(gòu)混凝土之間提供有效的粘結(jié)；孔道壓漿的密實性是孔道壓漿成功與否的首要技術(shù)要點。傳統(tǒng)的在砼內(nèi)預(yù)埋金屬波紋管，用壓漿機直接壓入水泥漿的施工工藝，普遍存在著壓過的管道內(nèi)漿體不密實，不飽滿，容易產(chǎn)生離析，干硬收縮，泌水等質(zhì)量通病，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋受到銹蝕、使得橋梁倒塌或重建或加固。預(yù)應(yīng)力筋的防腐問題、結(jié)構(gòu)的耐久性問題，得到土木工程界的普遍關(guān)注。鑒于上述情況，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的耐久性和預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿的質(zhì)量得到社會的普遍關(guān)注。孔道的漿體作為空隙的填充料、提供預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的粘結(jié)以及預(yù)應(yīng)力筋的防腐作用其質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的耐久性。2.工法特點1）可以消除普通壓漿法引起的氣泡，同時，孔道中殘留的水珠在接近真空的情況下被汽化，隨同空氣一起被抽出，增強了漿體的密實度。2）消除混在漿體中的氣泡。這樣就避免了有害水積聚在預(yù)應(yīng)力筋附近的可能性，防止預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕。3）漿體中的微沫漿及稀漿在真空負(fù)壓下率先流入負(fù)壓容器，待稠漿流出后，孔道中漿體的稠度即能保持一致，使?jié){體密實度和強度得到保證。4）孔道在真空狀態(tài)下，減小了由于孔道高低彎曲而使?jié){體自身形成的壓頭差，便于漿體充盈整個孔道，尤其是一些異形關(guān)鍵部位。對于彎型、U型、豎向預(yù)應(yīng)力筋更能體現(xiàn)真空灌漿的優(yōu)越性。5）作為一種全面的技術(shù)，真空輔助壓漿要求施工現(xiàn)場具有高水平的質(zhì)量管理，包括高水平的管理人員和操作隊伍。這樣，由于這種方法本身的性質(zhì)決定了它具有高水平的質(zhì)量控制。使用此項技術(shù)的前提條件是采用配套的預(yù)應(yīng)力錨具組裝件、成孔性能良好的塑料波紋管，使用專用設(shè)備、外加劑、標(biāo)準(zhǔn)化的施工規(guī)程以及專業(yè)施工人員，這些都是保證此項技術(shù)得以正確實施必不可少的條件。3.適用范圍適用于所有后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力管道的壓漿，尤其是曲線束和長線束。4.施工工藝原理、流程及操作要點橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工是一個重要工序環(huán)節(jié)，為了保證工程質(zhì)量，要在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工中，精心設(shè)計水泥漿的配合比及選擇最優(yōu)的材料，預(yù)應(yīng)力孔道施工預(yù)先通過1：1模型試驗，得到精確數(shù)據(jù)后，做好工期安排，選好灌漿時間。真空輔助壓漿工藝是塑料波紋管將孔道系統(tǒng)密封；一端用抽真空機將孔道內(nèi)80%以上的空氣抽出，并保證孔道真空度在60%以上，同時壓漿端壓入水灰比為0.29~0.35的水泥漿.當(dāng)水泥漿從真空端流出且稠度與壓漿端基本相同，再經(jīng)過特定位置的排漿(排水及微末漿)、保壓以保證孔道內(nèi)水泥漿體飽滿。真空輔助壓漿系統(tǒng)主要由標(biāo)準(zhǔn)壓漿設(shè)備（壓漿機、高壓喉管、隔離式壓力表、密封球閥、水泥漿測試用具等）和抽真空設(shè)備（真空泵、負(fù)壓容器、一個三通連接管、密封球閥、加固透明喉管等）兩大部分組成。為確保真空輔助壓漿在整個孔道內(nèi)填實達到最佳效果，在進漿端與出漿端錨座上安裝金屬管蓋帽，利于設(shè)備安裝。金屬管蓋帽即能保證孔道的密封，又能保證孔道封錨與灌漿一次完成。圖1真空輔助壓漿真空端詳圖圖1真空輔助壓漿真空端詳圖5.施工工藝流程及操作要點5.1準(zhǔn)備工作5.1.1.壓漿前的準(zhǔn)備工作割切錨外鋼絲：露頭錨具外部多余的預(yù)應(yīng)力筋需割切，采用砂輪機切割。當(dāng)采用氣割時，切割同時在錨環(huán)根部澆水降溫，以免預(yù)應(yīng)力筋和錨具過熱而產(chǎn)生滑絲現(xiàn)象。嚴(yán)禁采用電弧焊切割。預(yù)應(yīng)力筋割切后的余留長度不得小于30mm。封錨：封錨砼的配合比必須經(jīng)過試驗，以無收縮砼為配制目標(biāo)，以防砼收縮產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致密封不嚴(yán)而漏水、漏氣、露漿。外露面的封錨砼的外觀顏色和主梁的外觀顏色一致。封錨時應(yīng)留排氣孔。推薦采用下圖的壓漿蓋帽作為封錨工具。圖2普通封錨方式和壓漿蓋帽方式的比較圖圖2普通封錨方式和壓漿蓋帽方式的比較圖其與使用傳統(tǒng)壓漿工藝的錨墊板略有不同，其錨墊板上預(yù)留固定壓漿蓋帽的螺栓孔。其上有安裝密封圈的凹槽，保證與錨墊板的密貼和密封。使用密封蓋帽的好處是可反復(fù)使用，并且可以節(jié)約等封錨砼凝固的時間。沖洗管道：孔道在壓漿前應(yīng)用壓力水沖洗，以排除孔內(nèi)粉渣等雜物，保證孔道暢通。沖洗后用空壓機吹去孔內(nèi)積水，但要保持孔道濕潤，而使水泥漿與孔壁結(jié)合良好。在沖洗過程中，如發(fā)現(xiàn)有冒水、漏水現(xiàn)象，則應(yīng)及時堵塞漏洞。5.1.2.灌漿準(zhǔn)備①檢查確認(rèn)材料數(shù)量，種類是否齊備，品質(zhì)是否保證；②檢查機具是否齊備、完好；③檢查供水、供電是否齊全、方便；④按配方秤量漿體材料，外加劑首先溶于一部分水，待用；⑤按圖4所示連接裝好各部件。5.1.3.水泥漿的拌制先下水再下水泥，拌和時間不少于1分鐘，灰漿過篩后存放于儲漿桶內(nèi)。此時桶內(nèi)灰漿仍要低速攪拌，并經(jīng)常保持足夠的數(shù)量以保證每根管道的壓漿能一次連續(xù)完成。水泥漿自調(diào)制到壓入管道的時間間隔不得超過40分鐘。對于因延遲使用所致的流動度降低的水泥漿，不得通過加水來增加其流動度。有條件的情況下，最好采用高速灰漿攪拌機（轉(zhuǎn)速在1700轉(zhuǎn)/分以上）。圖3普通灰漿攪拌機和高速攪拌機的比較圖圖3普通灰漿攪拌機和高速攪拌機的比較圖5.1.4.真空泵的準(zhǔn)備按照圖1的示意，接好真空泵的管路。5.2.壓漿工藝5.2.1工藝概述1)孔道壓漿順序是先下后上，要將集中在一處的孔一次壓完。若中間因故停歇時，應(yīng)立即將孔道內(nèi)的水泥漿沖洗干凈，以便重新壓漿時，孔道暢通無阻。對曲線孔道和豎向孔道應(yīng)從最低點的壓漿孔壓入，由最高點的排氣孔排氣和泌水。2)關(guān)閉與真空泵連接外的所有通風(fēng)孔，啟動真空泵，從導(dǎo)管中排除空氣?？椎勒婵斩冗_到60～90%（即真空度維持在-0.006～-.009MPa），并且能穩(wěn)定在該區(qū)間一個值附近時，表明導(dǎo)管密封良好，沒有裂縫，方可壓漿。如果不能滿足上述情況時，應(yīng)查明原因，將管道密封后再進行壓漿。3)壓漿應(yīng)緩慢，均勻的進行，不得中斷，并應(yīng)將所有最高點的排氣孔依次一一放開和關(guān)閉，使孔道內(nèi)排氣通暢。較集中和臨近的孔道，宜盡量先連續(xù)壓漿完成，不能連續(xù)壓漿時，后壓漿的孔道應(yīng)在壓漿前用壓力水沖洗通暢。4)當(dāng)壓漿管路長度超過30米時，應(yīng)提高壓力100kPa~200kPa。每個壓漿孔道兩端的夾片進、出漿口均應(yīng)安裝一節(jié)帶閥門的短管，以備壓注完畢時封閉，保持孔道中的水泥漿在有壓狀態(tài)下凝固。整個壓注系統(tǒng)及膠管各閥門處內(nèi)徑不得小于10mm，以防堵塞。5）清洗壓漿完畢后，用清水連續(xù)沖洗灌漿設(shè)備，直至出水口流出清水，如有必要應(yīng)該拆開設(shè)備進行清洗；拆下灌漿膠管，清洗灌漿泵、攪拌機、閥門以及粘有灰漿的工具。5.2.2工藝流程1）關(guān)閉閥門1、3和排氣孔，打開閥門2和4，啟動真空泵，當(dāng)真空度達到并維持在負(fù)壓0.08

MPa左右時，打開閥門1，啟動壓漿泵，開始壓漿；2）當(dāng)漿體經(jīng)過透明高壓管并準(zhǔn)備到達三通接頭時，關(guān)閉閥門1，并打開閥門3，關(guān)閉真空泵；3）壓漿過程應(yīng)連續(xù)直至水泥漿從出漿端接往負(fù)壓容器的透明喉管壓出時止，排漿直到流出合格的水泥漿時，并關(guān)閉壓漿泵，關(guān)閉閥門2。4）馬上打開排氣孔，啟動壓漿泵，觀察排氣孔處的出漿情況，當(dāng)出漿流暢、穩(wěn)定且稠度與盛漿桶漿體基本一致時，關(guān)閉排氣孔，以0.4~0.6Mpa的壓力繼續(xù)壓漿2—3min，最后關(guān)掉壓漿泵，關(guān)閉閥門1，壓漿完成。5）拆除閥門1、2外的設(shè)備，并清洗，即完成壓漿工作。5.2.3注意事項1）嚴(yán)格掌握材料配合比，未經(jīng)試驗室允許不得隨意調(diào)整。2）灌漿管應(yīng)選用牢固結(jié)實的高強橡膠管，保證有壓力時不易破裂。3）灰漿進入灌漿泵之前應(yīng)通過1cm的篩子。4）真空泵放置應(yīng)低于整條管道，啟動時先將連接的真空泵的水閥打開，然后開泵；關(guān)泵時先關(guān)水閥，后停泵。5）灌漿工作宜在灰漿流動性沒有下降的40分鐘內(nèi)連續(xù)進行，并且在灌漿過程中隨時攪拌。5.3.施工工藝必備要素5.3.1.真空吸漿的工藝規(guī)范必須確保下列目標(biāo)的實現(xiàn)1）在管道內(nèi)正確完成和營造真空；2）在導(dǎo)管和大氣之間或?qū)Ч芎蛯?dǎo)管之間無裂縫；3）漿體中無空氣；4）管道內(nèi)無水；為達到以上目的，必須有正確的成孔材料、漿體設(shè)計和設(shè)備。在真空輔助壓漿開始前，標(biāo)準(zhǔn)、特定的工藝規(guī)范必須按制定出來，由有經(jīng)驗的受過操作訓(xùn)練的人員正確執(zhí)行。5.3.2.設(shè)備及輔具必須具備下列條件除了通常的灌漿設(shè)備以外，還須以下設(shè)備：1）真空泵，有真空壓力表和刻度盤；2）壓力容器，作為一個屏障，阻止?jié){體進入真空泵損壞它；3）加筋的干凈軟管，能承受負(fù)壓；4）進口、出口、排氣口的截止閥；5）預(yù)應(yīng)力的壓漿蓋帽（在不采用常規(guī)封錨的情況下）；5.4、壓漿漿體的配比設(shè)計5.4.1漿體的組成：漿體由水泥、水、專用助劑組成，其混合體應(yīng)達到下列指標(biāo)1）水灰比為：0.29~0.35，一般控制在0.32左右；2）漿體泌水率：水泥在拌和3小時后，其泌水率應(yīng)小于2%，且泌水應(yīng)在24小時，內(nèi)被漿體完全吸收。3）漿體溫度：水泥漿攪拌及壓漿時漿體溫度應(yīng)小于35度；4）稠度：13秒~18秒；在45分鐘內(nèi)，漿體的稠度變化不應(yīng)大于2秒。5）緩凝時間：其初凝時間應(yīng)不小于3小時，終凝時間應(yīng)大于17小時。6）膨脹率：小于5%；7）密度：不小于2.0g/cm3；8）抗壓強度：在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護下，其7天齡期的強度應(yīng)不小于25Mpa，滿足以上漿體性能的壓漿漿體，才為合格的壓漿漿體。5.4.2.漿體的外加劑：為了使?jié){體的性能能達到上列指標(biāo)，必須在配合比中參加品質(zhì)優(yōu)良的外加劑。5.5.壓漿時應(yīng)注意以下幾點：孔道宜在預(yù)應(yīng)力完成三天內(nèi)壓漿；水泥漿終凝后，方可卸拔壓漿閥門。壓漿氣溫最高不可大于35℃，且壓漿完成48小時內(nèi)溫度不得低于5℃。壓漿因故不能連續(xù)壓滿時，應(yīng)立即用壓力水沖洗干凈。6.質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)除了保證漿體的質(zhì)量外，主要控制以下兩點：一是壓漿過程應(yīng)連續(xù)直至水泥漿從出漿端流出合格的水泥漿為止；二是觀察排氣孔處的出漿情況，保證出漿流暢、穩(wěn)定且稠度與盛漿桶漿體基本一致。質(zhì)量控制方面除了滿足上文提到的要求外，還需要注意以下幾點：6.1壓漿蓋帽在漿體初凝后可拆除，及時清理，以備再用；6.2在壓漿前使用空壓機先行將殘留在管道中的水份或臟物排除，確保真空輔助壓漿工作能夠順利進行；6.3整個連通管路的氣密性必須認(rèn)真檢查，合格后方能進入下一道工序；6.4漿體攪拌時，水、水泥和外加劑的用量都必須嚴(yán)格控制；6.5必須嚴(yán)格控制用水量，對未及時使用而降低了流動性的水泥漿，嚴(yán)禁采用增加水的辦法來增加其流動性；6.6攪拌機內(nèi)攪拌好的漿體每次應(yīng)全部到盡，在漿體全部到出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取邊出料邊進料的方法；6.7向攪拌機送入外加劑，需在漿體攪拌一定時間后送入；6.8安裝在壓漿端及出漿端的閥門和接頭，應(yīng)在灌漿后1小時內(nèi)拆除并清洗干凈。真空輔助壓漿施工流程抽真空、真空度-0.06~-0.09抽真空、真空度-0.06~-0.09開啟出漿端蓋帽上出氣孔，將蓋帽內(nèi)壓滿標(biāo)準(zhǔn)水泥漿，密封出氣孔，孔道加壓至0.7Mpa持壓2分鐘配置標(biāo)準(zhǔn)水泥漿待水泥漿從出漿端負(fù)壓容器上透明喉管壓出時，檢查是否為標(biāo)準(zhǔn)水泥漿關(guān)閉出漿端閥門，開啟進漿端蓋帽上出氣孔，將蓋帽內(nèi)壓滿標(biāo)準(zhǔn)水泥漿，密封出氣孔孔道灌漿完畢孔道壓漿、保持真空度≥-0.06驗收取樣、測試做好原始記錄觀測、檢查填充情況真空輔助壓漿準(zhǔn)備工作7.機具設(shè)備1）灰漿攪拌機：拌制漿體，可采用普通的拌漿機，但必須保證漿體攪拌均勻，能準(zhǔn)確控制用水量；2）真空灌漿組件：包括真空泵、真空表、連接閥門；3）壓漿組件：包括壓漿泵及壓力表；4）高壓管（含真空回漿觀測透明管）：高壓管應(yīng)保證能承受壓漿過程中的壓力要求，特別是透明管，不僅要滿足壓力要求，還要滿足能對漿體進行觀察的要求，防止?jié){體進入真空泵；5）球閥：能保證管道的密封性能；6）三通接頭8.環(huán)保措施1）施工機械注意保保養(yǎng)，維修時時防止油料灑灑落污染河水水；2）廢棄砼，清洗罐罐車、導(dǎo)管的的廢水必須集集中處理。3）經(jīng)常對施工機械械進行保養(yǎng)，盡盡量減少噪音音污染。4）施工過程中的廢廢棄物、邊角角料、包裝袋袋等及時收集集、清理、集集中處理。9.效益分析真空輔助壓漿工藝藝的效益主要要體現(xiàn)在其社社會效益上，對對于施工單位位而言，雖然然增加了投入入，但采用真真空輔助壓漿漿工藝是提高高后張預(yù)應(yīng)力力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)安全度和耐耐久性的有效效措施。10.工程實例10.1濱州黃黃河二橋為三三塔式