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真空輔助壓漿技術(shù)在鐵路剛構(gòu)連續(xù)組合梁橋中的應(yīng)用

劉學(xué)剛

銀川第一市政工程有限責(zé)任公司 寧夏銀川 750001

[摘要]本文重點(diǎn)介紹真空輔助壓漿技術(shù)在新建鐵路重慶至利川線土建工程第Ⅲ標(biāo)段蔡家溝雙線特大橋(80+3×144+80)m雙線剛構(gòu)連續(xù)組合梁中的運(yùn)用。

[關(guān)鍵詞]預(yù)應(yīng)力；真空輔助壓漿

1、工程概況

由中鐵大橋局集團(tuán)承建的新建鐵路重慶至利川線土建工程第Ⅲ標(biāo)段蔡家溝雙線特大橋，其主橋上部結(jié)構(gòu)采用(80+3×144+80)m雙線剛構(gòu)連續(xù)組合梁，主墩采用“啞鈴型”承臺(tái)、“A型”墩身，23#主墩墩高達(dá)139m，為時(shí)速200公里以上客貨共線世界最高雙線鐵路墩。剛構(gòu)連續(xù)組合梁截面形式為單箱單室變截面變高度箱梁，箱梁頂板寬10.96m，底板寬7.2m，梁高在11m～6m間變化；縱向預(yù)應(yīng)力采用17-15.2mm鋼絞線，內(nèi)徑90mm、外徑104mm塑料波紋管成孔；管道采用真空輔助壓漿技術(shù)施工。

2、真空壓漿的必要性

后張預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁壓漿的目的，一是防止預(yù)應(yīng)力束被銹蝕，增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的耐久性；二是填充預(yù)應(yīng)力束的孔道，將構(gòu)件形成整體，傳遞預(yù)應(yīng)力并防止應(yīng)力筋松弛。因此要求孔道壓漿一定要飽滿，凝固后的水泥漿致密、收縮少(甚至不收縮)，并具有較高的強(qiáng)度。

實(shí)踐證明，采用普通壓力壓漿工藝的壓漿質(zhì)量往往不盡人意，存在漿體收縮大、管道不飽滿等，主要是由于水泥漿質(zhì)量不穩(wěn)定、封錨不密實(shí)而導(dǎo)致漏漿等原因造成的。要保證或提高普通壓力壓漿的質(zhì)量，從技術(shù)措施上必須改善水泥漿的性能，如減少水灰比、添加外加劑等；從技術(shù)措施上盡量作好管道的密封工作，排除漿體內(nèi)混雜的空氣，增加漿體密實(shí)度。

真空壓漿正是針對(duì)解決上述問題應(yīng)用而生的。真空壓漿在壓漿前先用真空泵抽出孔道內(nèi)的空氣，使孔道內(nèi)形成約0.06～0.08MPa的負(fù)壓，這要求孔道及封錨必須嚴(yán)密。真空壓漿時(shí)邊抽真空邊壓漿，孔道內(nèi)始終保持約0.08MPa的負(fù)壓，即利于排出漿體內(nèi)混合的空氣，使?jié){體很難形成氣泡，利于漿體致密，同時(shí)又相當(dāng)于給漿體施工增加了一個(gè)吸的功能，這樣可以達(dá)到降低壓漿機(jī)的負(fù)荷，減小壓漿難度。從另一個(gè)角度說，可以降低水泥漿的水灰比，提高漿體的密實(shí)性和強(qiáng)度，減少漿體的收縮。

3、真空輔助壓漿施工方法

3.1真空輔助壓漿原理

壓漿前，先用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣，使孔道中的真空度達(dá)到負(fù)壓0.08MPa左右，然后在孔道另一端用壓漿泵以一定的壓力將攪拌好的水泥漿體壓入預(yù)應(yīng)力孔道。真空輔助壓漿的關(guān)鍵是要保證管道及錨固體系的密封性，能保證管道內(nèi)形成一定壓力的負(fù)壓。其工作原理見下圖。

真空輔助壓漿原理圖

3.2真空輔助壓漿的設(shè)備

真空輔助壓漿所需機(jī)具設(shè)備包括：灰漿攪拌機(jī)、真空泵、真空表及連接閥門；壓漿泵及壓力表；壓漿管、球閥、濾網(wǎng)、水管、空氣濾清器、高強(qiáng)膠管及儲(chǔ)漿罐等設(shè)備。

(1)采用攪拌速度大于1000r/min的高速攪拌設(shè)備，漿葉最高線速度限制在15s以內(nèi)。漿葉的形狀與轉(zhuǎn)速相匹配，并能滿足在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)攪拌均勻的要求。

(2)壓漿機(jī)采用連續(xù)壓漿泵。其壓力表最小分度值不應(yīng)大于0.1MPa，最大量程應(yīng)使實(shí)際工作壓力在其25%～75%的量程范圍內(nèi)。

(3)儲(chǔ)料罐帶有攪拌功能。

(4)真空泵須能達(dá)到0.092 MPa的負(fù)壓力。

(5)稱量精度：在配制漿體拌和物時(shí)，水泥、壓漿劑、水的稱量須準(zhǔn)確到±1%(均以質(zhì)量計(jì))。計(jì)量器具均須經(jīng)法定計(jì)量檢定合格，且在有效期內(nèi)使用。

3.3真空輔助壓漿對(duì)漿體的要求

管道壓漿前，事先對(duì)采用的壓漿料進(jìn)行試配。各種材料的稱量須準(zhǔn)確到±1%(均以質(zhì)量計(jì))。水膠比不得超過0.33；漿體7d抗壓強(qiáng)度不小于35MPa，抗折強(qiáng)度不小于6.5MPa；28d抗壓強(qiáng)度不得小于50MPa，抗折強(qiáng)度不小于10MPa。經(jīng)試驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)，漿體性能各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均滿足《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》（TB/T3192-2008）要求后方可使用。

3.4真空輔助壓漿施工步驟

3.4.1壓漿前準(zhǔn)備工作

(1)在施工前，確認(rèn)漿體配合比。

(2)檢查材料、設(shè)備、輔件的型號(hào)或規(guī)格、數(shù)量等是否符合要求。

(3)切割鋼絞線，安裝錨墊板蓋帽，按設(shè)備布置示意圖進(jìn)行各單元體的密封連接。

3.4.2試抽真空

將機(jī)具按圖1所示連接好(進(jìn)漿閥之前的可暫時(shí)不連接)，關(guān)閉進(jìn)漿閥、排漿閥、打開排氣閥、抽真空閥，擰開進(jìn)循環(huán)水口、開動(dòng)抽真空泵，觀察壓力表的讀數(shù)，當(dāng)壓力表穩(wěn)定達(dá)到-0.06～-0.08MPa讀數(shù)時(shí)，可以進(jìn)行壓漿；否則應(yīng)重新檢查各處封口，再進(jìn)行抽真空。

3.4.3漿體攪拌

采用常規(guī)壓力灌漿工藝的雙層灌漿攪拌機(jī)，上層、下層同時(shí)攪拌，上層用于將拌合水和高性能灌漿劑及水泥分散攪拌均勻，攪拌時(shí)間一般為3～5分鐘。攪拌均勻后，測(cè)試上層攪拌罐內(nèi)漿體流動(dòng)度，其流動(dòng)度在14～18s范圍內(nèi)即可通過過濾網(wǎng)進(jìn)入下層攪拌罐。下層攪拌罐繼續(xù)攪拌，以保證漿體的流動(dòng)性。使?jié){體在壓漿前一直處于攪拌中。

3.4.4壓漿

(1)開啟壓漿機(jī)前，將壓漿膠管里的水排掉等待正式壓漿。

( 2 )開啟真空泵一直抽到孔道內(nèi)真空度達(dá)到并維持-0.06～0.08Mpa。

(3)啟動(dòng)壓漿泵，開始?jí)簼{。

(4)當(dāng)水泥漿從抽真空端的真空管流出時(shí)，應(yīng)關(guān)閉通向該真空機(jī)的閥門，關(guān)閉真空機(jī)。同時(shí)打開排廢管的閥門，讓水泥漿從排廢管流出，當(dāng)流出的漿稠度合適時(shí)，關(guān)閉抽真空端的閥門。

(5)當(dāng)壓漿的壓力逐漸上升到0.5Mpa時(shí)，開始保壓，保壓時(shí)間為3 min，保壓結(jié)束后點(diǎn)動(dòng)壓漿泵，以便壓力維持在0.5Mpa～0.6Mpa。即可關(guān)閉壓漿端的閥門，并打開安全閥卸壓。

(6)關(guān)掉壓漿泵，關(guān)閉壓漿口鐵管閥門。

(7)將真空泵和壓漿泵的連接器連接到另一條孔道上，重復(fù)程序直至壓漿結(jié)束。

(8)壓漿完畢，清洗攪拌機(jī)、壓漿劑、真空泵及所有連接管道、連接器。關(guān)閉電源。將未用完的材料運(yùn)回倉(cāng)庫(kù)。

3.5真空輔助壓漿注意事項(xiàng)

(1)整個(gè)連接管路如果不能承受1MPa的正壓力和0.1MPa的負(fù)壓力，說明管路氣密性不好，必須及時(shí)檢查更正，合格后方能進(jìn)入下一道工序。

(2)漿體攪拌時(shí)，水、水泥和外加劑的用量必須按配合比嚴(yán)格控制。

(3)灌漿劑自拌制至壓入孔道的延續(xù)時(shí)間，視氣溫情況而定，一般不超過60～90分鐘內(nèi)(漿體流動(dòng)度不大于30秒)。漿體在使用前和壓注過程中應(yīng)連續(xù)攪拌。對(duì)于因延遲使用所致的流動(dòng)度降低的漿體，不得通過加水來增加其流動(dòng)度，應(yīng)予以廢棄。

(4)壓漿過程中及壓漿后48h內(nèi)，結(jié)構(gòu)混凝土地溫度不得低于5℃，否則應(yīng)采取保溫措施。當(dāng)氣溫高于35℃，壓漿宜在夜間進(jìn)行。

(5)壓漿完畢，應(yīng)用自來水將攪拌機(jī)、壓漿泵以及壓漿管道清洗干凈，以防止?jié){體硬化堵塞壓漿管或壓漿孔。

4、結(jié)語

本工程通過對(duì)真空輔助壓漿技術(shù)的應(yīng)用，極大地保證了預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，與傳統(tǒng)的壓漿技術(shù)相比，它提高了預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度與密實(shí)度，大大提高了結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]耿東方.真空輔助壓漿在工程施工中的應(yīng)用[J].交通世界(建養(yǎng).機(jī)械),2007(06)

[2]魏道華,張濤.真空輔助壓漿技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J].山東交通科技,2007(02)