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高速路桥梁孔道压浆与质量控制

时间:2020-05-06 10:35作者:王佳 段薛鹏
本文导读:这是一篇关于高速路桥梁孔道压浆与质量控制的文章,本文以清远市内南北走向的清西大桥为例。该路桥连接广清高速与清连高速,桥梁长达3.8 km。全线包含了3座小桥、1座中桥、3座大桥、3座互通式立交桥、10座匝道桥及18座通道。

  摘    要: 由于桥梁工程内预应力筋受到高应力的影响极易被腐蚀,从而影响整个工程的质量。要想避免预应力筋受到腐蚀,就必须注重孔道灌浆工序的质量控制。本文以清西大桥工程为例,充分准备好孔道压浆所需要的设备及材料,采用LJ-YJA系列大循环智能压浆设施,并对压浆材料进行改造,合理确定各材料比例,进而对孔道压浆及质量控制过程展开详细的探讨,提出几点质量控制措施,如在钢绞线穿束时必须保证孔道中杂物已被完全清除等,最终取得了良好的施工效果。

  关键词: 后张法; 孔道压浆; 大循环压浆;

  Abstract: Because the prestressed tendons in the bridge project are affected by high stress,they are easily corroded,which affects the quality of the entire project.In order to avoid corrosion of the prestressed tendons,it is necessary to pay attention to the quality control of the channel grouting process.This article takes the Qingxi Bridge project as an example,fully prepares the equipment and materials required for grouting in the tunnel,adopts the LJ-YJA series large-cycle intelligent grouting facilities,and reforms the grouting materials to determine the proportion of each material reasonably,and The tunnel grouting and quality control process were discussed in detail,and several quality control measures were put forward,such as the need to ensure that debris in the tunnel has been completely removed when the stranded wires pass through the bundle,and finally achieved a good construction effect.

  Keyword: post-tensioning; hole grouting; large circulating grouting;

  在我国桥梁工程中,预应力施工技术使用频率极高。但因为预应力施工是典型的隐蔽工程,而一个项目的质量管理中最难的部分就是隐蔽工程,尤其是对预应力孔道压浆饱满状况的控制,一旦压浆饱满度不合格,将对整个结构质量产生严重影响,极易导致结构出现使用寿命缩短、故障频发等问题。

  1 、工程概况

  本文以清远市内南北走向的清西大桥为例。该路桥连接广清高速与清连高速,桥梁长达3.8 km。全线包含了3座小桥、1座中桥、3座大桥、3座互通式立交桥、10座匝道桥及18座通道。据统计,在清新、迳口2座互通主线桥分别使用了150片、188片预制箱梁,其中等宽段25 m分别使用了42片、20片,变宽段25 m分别使用了95片、168片。除此之外,各类小桥也同样使用到了预制箱梁。
 

高速路桥梁孔道压浆与质量控制
 

  2、 孔道压浆所采用的设备及材料

  2.1 、压浆设备

  据了解,该市清西大桥和接线土建工程在压浆时均使用LJ-YJA系列大循环智能压浆设施,该设施由计算机控制,包含预制浆液和灌压浆2个部分。在使用该设备预制浆液时,浆料称量等工作都通过计算机运作,能够保证误差控制在0.5%以下。浆料搅拌过程中其速度可达到1 400 r/min,可以配制出质量优良的浆体。同时该设备中的临时储浆桶也可以使浆液在待使用过程中保持40 r/min的搅拌频率,以此有利于浆液状态的维持。

  除此之外,在灌压浆系统配备的不再是传统的压浆泵,而是选择活塞式压浆泵,不仅能够缩小压力变化幅度,而且可以达到持续压浆的效果,使用这种压浆泵可以最大程度地提升管道内浆液的饱满度。

  2.2 、孔道压浆材料

  2000年前,路桥项目的压浆料大多由水泥与水组成,因而水灰比非常高,浆液质量也忽高忽低。因此,相关施工人员为了降低水灰比,往往会尽量降低水分使用量。但若是在水泥浆内添加了外加剂,水泥根本无法完全与外加剂融合,这就使得在压浆时频繁出现质量不过关、流动性差及泌水性差的问题。浆液流动性差极易堵塞管道,带入大量气泡,使整个管道内部浆液饱满度达不到规定标准,甚至可能会在浆液完全凝固后形成粉状物质。由此可见,由水泥与水制成的浆液存在大量缺陷,严重影响了整体压浆质量,更对整个项目工程最终质量产生威胁。

  对此,在本项目建设过程中,研究者将压浆材料进行改造,选择的是质量更优的水泥基材质及其他一些高性能的外加剂,并根据两者特性合理分配其比重。同时,由于这些物质内没有铝粉、氯盐之类的化学物质,因而只需将水灰比控制在0.28以内,就能保证浆液的稳定性能与流动性能。使用这种浆液可以使得孔道内浆液饱满度达到设计标准,浆液紧固后孔道强度也高于传统浆液灌注的孔道。表1为各个指标的检测数据。

  表1 压浆料的各项技术指标
表1 压浆料的各项技术指标

  3 、孔道压浆及质量控制

  3.1 、孔道及其它准备工作

  因为孔道中往往会包含水泥块、水泥浆之类的物质,所以在压浆前必须借助高压水泵将其内部清理干净,并借助压缩空气来去除孔道内的所有水分与杂物[1]。当预应力束张拉时,应将锚具外部的预应力钢绞线控制在5 cm附近。同时,要想使压浆压力达到规定标准,必须封堵全部泌水通道。所以,应借助高强灌浆料之类的材质将各个锚具锚头完全堵住,确保锚具和锚垫板、锚具和夹片连接部位等是完全紧闭的,禁止出现任何漏气、漏水现象,直至承压强度达到规定标准才可真正开始压浆。

  3.2、 大循环压浆

  大循环压浆下可以直接给2个~3个管道一起压浆。而大循环压浆的含义就是在压浆的同时,促使浆液持续在管道中循环流通,便于将其内部气体全部排出,以此使浆液饱满度达到标准。大循环压浆如图1所示。

  图1 大循环孔道压浆工艺示意图
图1 大循环孔道压浆工艺示意图

  1)预制浆液:把一次搅拌浆液所需的水分全部倒入搅拌锅内,称出规定重量的压浆料,并将搅拌锅连通电源,如图2所示。在搅拌锅开始工作后匀速将预先准备的压浆料倒入搅拌锅内,直至完全倒入后开始搅拌,搅拌时间为3 min。

  图2 搅拌浆液锅
图3 压浆流程图

  2)连接灌浆管:把进浆管、回浆管分别连接到孔道两侧,并确保整个管道完全密闭。在测试灌浆管是否密闭时必须将孔道进浆口与回浆口全部打开。

  3)开始压浆:压浆流程如图3所示。

  图3 压浆流程图
图3 压浆流程图

  预制好的浆液从进浆管被输送到预应力管道内,此过程中应将压力控制在0.49 MPa~0.71 MPa之间。若是压浆管道超过3根,就会使得浆液流动长度提升,此时就需要更大的压力,即压力应控制在0.8 MPa~1 MPa之间。持续压浆直至管道内浆液填充饱满,开始从回浆管道进入储浆桶,还需继续循环,直至出浆口流出的浆液变得稠密,即可先关闭回浆阀门,而进浆口还需继续工作超过5 min,此时压力也要控制在0.5 MPa以上。稳压结束后应停留10 min再拔除进浆口与回浆口的管道、阀门。假设压浆现场处于低温状态,还需要采取措施提升温度,将孔道内温度控制在5℃以上。

  3.3、 质量控制

  1)在钢绞线穿束时必须保证孔道中杂物已被完全清除。孔道清除工作应把高压水压进到管道内侧,保持超过5 min的冲洗,结束后在一侧塞入1个直径<管道内径的海绵球,借助空气压缩机使海绵球在管内移动,持续10 min以上,使海绵球吸走绝大多数管道内的水分。上述工作完成后即可开始压浆,浆液泌水通道可以带走剩余积水。

  2)如果直接封闭整个锚头,那么就会使得浆液泌水通道无法继续流通,也就导致浆液原本的水灰比重发生变化,出现偏离[2]。因而在封堵时,可以选用一些高强灌浆料,只封堵住锚具、钢绞线附近及夹片上端,注意不能堵住钢绞线上端,因为钢绞线上端缝隙就是水分、空气流通的出口。

  3)禁止给超过2根的管道同时压浆。若是同时压浆的管道过多会使得孔道长度延长,原本设置的压力无法满足当前需求,也就导致填充的浆液达不到所要求的饱满度,因此必须依次给每个管道压浆。但假设可以将浆液的水灰比控制在0.28以下,即可选择无压灌浆法;若是无法控制水灰比,那么只能选择压力压浆法,同时应遵循以下几点要求:(1)若是回浆口流出的浆液变浓稠时,需要逐步关闭阀门,促使管内压力提升超过0.5 MPa后进行稳压;(2)稳压期过程中,进浆口、出浆口的锚头钢绞线顶端会产生气泡、溢出浓浆到浆液逐步变稀变少、溢出清水直至溢出的清水量趋于0;接着,若是发现锚头钢绞线顶端溢出的清水量大幅降低,这时可以停止稳压和浆液供给,同时,因为钢绞线顶端作为泌水通道,可以使得管内部分压力由此处释放出来;(3)在停止浆液供给后,不能马上将进浆口、出浆口管道拔出,避免出现压力大幅下降导致浆液喷出的现象。只有等到浆液初步变为固体状态后才可缓慢关闭阀门,同时判定浆液压力值是否异常,确保无异常才可拔出管道。若是设备具备自动泄压性能,就必须等到泄压工作全部结束才能开始设置。除此之外,管道拆卸完成后需及时清洗进、出浆管道,避免管道内残留浆液堵塞管道。

  正常情况下,放置在储浆池中的浆液必须在30min内使用,且为了保证其质量,必须保证储浆池内浆液处于低速搅拌状态[3]。一旦储浆池内浆液放置时间超过30 min或是其流动性能变差,此时这些浆液不得再次使用。不管孔道处于什么位置或是其自身形态如何,压浆工序都必须遵循从低到高的顺序,完成下层管道压浆后才能对上层管道进行压浆。

  同时,必须确保压浆的连续性、均匀性。若是孔道顶端具备排气孔,那么在压浆时应观察浆液状态,合理控制排气孔,帮助孔道中的空气全部排出。同时,由于部分构件预应力束部位配备了连接器,那么就需要依次完成这些部位的张拉。此时,压浆工作也必须按照这些部位依次进行。整个压浆工作完成8 h,还需开展质量检测,检查浆液饱满度、紧实度,若是不达标需再次压浆。不过,作为专业的施工团队,必须在压浆工作中追求一次完成,尽可能避免出现返工。除此之外,只有压浆工作全部完成2 d后,才可以移运孔道。由于冬季温度较低,此时若要压浆还需关注温度,温度不达标需在开始压浆前0.5 h内,使用低于60℃的水蒸气加热管道。

  4、 结语

  综上所述,使用后张法来预制箱梁难度极高,需要经过多重工序,且任何一道工序发生失误都极有可能影响整个箱梁的最终质量。但是,根据对该工程的分析研究发现,若是能够科学控制所有工序质量,就可以保障最终整个箱梁实现其预想的功能,为整个桥梁工程带来安全保障。此次研究可以给日后类似工程提供经验借鉴。

  参考文献

  [1] 张晓静.后张法预制箱梁在桥梁工程施工中的应用[J].华东公路,2017(3):25-26.
  [2] 赵安基,冀涛.后张法预应力孔道压浆技术研究[J].公路交通科技(应用技术版),2018(4):199-202.
  [3] 唐洋,叶军.后张法预应力孔道压浆施工质量的控制[J].科技风,2015(6):179.

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