真空辅助压浆施工技术在滨德高速公路上的应用

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摘要：

针对后张法预应力结构施工中出现的不足，结合国内兴起的施工新工艺，从实验配合比、施工工艺、控制要点、操作流程等角度分析了真空辅助压浆技术在滨德高速公路上的应用，有效地保证了压浆质量。

关键词：

后张法预应力 真空辅助压浆

1、引言

在桥梁建设中，传统的压浆工艺存在着一定的结构缺陷，如：浆体不密实、不饱满，有气泡甚至局部形成孔洞，浆体强度低。同时，由于浆体的不密实和孔洞，使水分和氧气有可能渗入预应力筋并产生锈蚀，影响梁的使用寿命，严重的甚至导致桥梁垮塌。采用真空辅助压浆工艺是提高后张法预应力混凝土结构安全性和耐久性的有效措施。

2、工程概况

滨州至德州高速公路是国家重点公路东营至香港（口岸）公路滨州至衡水支线公路的重要组成部分。该段位于山东省北部，途经滨州和德州两市。它的建设不仅能促进山东省高速公路网的形成，推进全省交通现代化建设，也有利于区域路网的完善和结构调整，进而改善通行条件，同时加强冀东、鲁北与胶东半岛经济区、黄河三角洲、环渤海湾经济区的紧密联系。该路段是山东省规划的“五纵连四横，一环绕山东”高速公路网“一横”和“一环”的重要组成部分。

全段共划分15个合同段。本标段为中交隧道工程局承建的滨德高速公路第14标段，南线起止桩号K134+158～K136+816，长2.658km， 北线起止桩号K134+160～K136+793，长2.633km。

本合同段共设置：德州北高架桥1座、德城互通立交1座。桥梁主线均为南北分离式结构，其中，德州北高架桥南线桩号K134+158～K135+880，桥梁长度1722m，北线桩号K134+160～K135+878，长1718m。德城互通立交主线桥南线桩号 K135+880～K136+816，桥梁长度936m，北线 桩号K135+878～K136+793，桥梁长度915m。

德州北高架桥、德城互通立交主线桥上部结构均采用现浇预应力混凝土连续箱梁结构。

3、真空辅助压浆技术原理

现浇箱梁纵向预应力筋张拉完毕后应及时进行真空压浆。真空辅助压浆技术真空吸浆法和常规压浆法的结合，即在常规压力压浆泵设备系统的基础上进行改进，增加抽真空的真空泵设备系统（见图1，真空辅助压浆工艺布置简图）。真空辅助压浆原理：在孔道的一端采用真空泵对预应力孔道中的空气进行抽真空，使之产生负压为0.06～0.1MPa的真空度，然后在孔道另一端用灌浆泵将优化后的水泥浆灌入，直至充满整个孔道，并加以不大于0.7MPa的正压力，由于孔道内空气只有少许，水泥浆不易形成气泡，同时孔道内和压浆泵有正负压力差，在很大程度上提高了预应力孔道灌浆的饱满度和密实性。真空压浆的关键就是要保证管道及锚具体系的密封性，保证管道内是边抽空、边压浆，孔道内始终保持0.08～0.1MPa的负压，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实性。

图1 真空辅助压浆工艺布置简图

3、真空辅助压浆施工技术在实际施工中的应用

了解了真空压浆技术这项施工技术后，我们主要以德城互通立交主线桥为例介绍一下真空辅助压浆施工技术在实际施工中的应用。

德城互通立交主线桥北线桥上部除在主线桥与匝道桥分叉部位的异性结构采用钢筋混凝土连续箱梁结构外（第九联），其余均采用预应力混凝土连续箱梁结构，主线桥梁高均采用1.6m，根据桥梁宽度不同预应力混凝土连续箱梁采用单箱双室断面或单箱多室断面，顶板厚0.25m，钢筋混凝土连续箱梁采用单箱多室断面，顶板厚0.22m。全桥箱梁两侧悬臂各2m，底板厚0.22m，端横梁厚1.3m，中横梁厚2.0m。箱梁在腹板、底板和横梁处设置通气孔。主线桥采用纵向预应力体系。纵向预应力钢束采用15.2钢绞线。波纹管采用塑料波纹管。

图1 真空辅助压浆工艺布置简图

4、真空压浆工艺

（1）孔道成型

预应力管道成型采用塑料波纹管，塑料波纹管在使用前要逐根检查，不得使用沾有油污，泥土或有撞击、压痕，裂口的波纹管。塑料波纹管在安放时，根据管道座标值，按设计图纸要求设置定位架，直线段和曲线段按0.5m设一道定位架。在波纹管接头部位及其与锚垫板喇叭接头处，用宽胶带粘绕紧密，保证其密封，不漏浆。

（2）真空辅助压浆配合比：用42.5#水泥拌制水泥浆，采用真空压浆专用搅拌机搅拌，水灰比控制在0.3～0.35之间；稠度控制在30～50s之间；水泥浆体泌水性小于水泥浆初始体积的2%，拌和后泌水应在24h内全部被浆吸回；浆体初凝时间3h；浆体体积变化率小于2%；浆体强度7d龄期大于25MPa，28d龄期强度不小于40MPa。压浆时，每个工作班应留取不少于3组的7.07×7.07×7.07cm立方体试件，标准养护28天，并检查其抗压强度作为压浆质量评定的依据之一。

（3）真空辅助压浆施工工序：1）、张拉工序完成。2）、切断外露的钢绞线，注意保证钢绞线外露量≤25mm。3）、用钢丝刷清理锚座底面的水泥浆，保证锚座底面平整。4）、清理密封槽，注意保持清洁。在密封槽内均匀涂一层玻璃胶，装入“O”型橡胶密封圈。并在锚座平面的商标处涂玻璃胶。5）、在两端锚座上安装压浆管、球阀。必须检查并确保所安装阀能安全开启及关闭。6）、确定抽吸真空端及压浆端。7）、在安装完设备后拧开排水口，利用高压风将管道可能存在的水份吹出。8）、将接驳在真空泵负压容器上的三向阀的上端出口用透明喉管连接到抽真空端的快换接头上。9）、在正式真空压浆前，用真空泵试吸真空。10）、正式开始真空辅助压浆。启动真空泵，开启出浆阀门，关闭进浆阀门。抽吸真空度使孔道达到负压0.06～0.1MPa的负压值。11）、启动压浆机并压出残存在压浆机及喉管的水份、气泡，查所排出的水泥浆的稠度。在合格的水泥浆从喉管排出后，暂停压浆机并将压浆喉管通过快换接头接到锚座的压浆快换接头上。12）、保持真空泵启动状态，开启进浆阀门并将已搅拌好的水泥浆往管道压注。13）、待水泥浆从出浆端接往负压容器的透明喉管压出时，检查所压出水泥浆的稠度。直至稠度一致及流动顺畅后，关闭出浆端阀门，暂停压浆机。14）、开启出气孔，开动压浆机。直至水泥浆从出气孔流出，待流出的水泥浆稠度一致及流动顺畅时，暂停压浆机，密封出气孔。15）、开动压浆机，保持压力于0.7MPa，持压3分钟。16）、关闭压浆机及压浆端阀门，完成压浆。17）、清洗连接至负压容器上的透明喉管，以便下次压浆时能容易分辨水泥浆从抽空端流出。18）、确保负压容器内水泥浆不会超过容量的50%，并定时将负压容器拆开，倾倒容器内水泥浆，清洗容器。19）、在完成当日全部压浆后，必须将所有压浆喉管、压浆机、负压容器、透明喉管、三向球阀等进行清理，以方便下一次压浆之用。20）、安装在压浆端及出浆端的球阀可在压浆后24小时内拆除并进行清理。清洗时将球阀用扳手拆开，在阀门保持在关闭状态时（扳手与阀体成90°时）用细长棒轻敲即可退出阀内不锈钢球，清洗后涂上黄油即可重复使用。21）、真空吸浆的管道在24h内不得受到振动。管道内水泥浆在压浆后48h内，结构砼的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当白天气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。22）、压浆完成后做好压浆记录。

5、压浆工序的注意事项：

（1）预应力钢材张拉后应尽早压浆，一般应在48小时内完成，如情况特殊不能及时压浆者，应采取保护措施，保证锚固装置及钢绞线不被锈蚀，以防滑丝。

（2）压浆要注意尽量避免高温时间进行，拌制的水泥浆温度

（3）压浆要注意是否有串孔现象和漏浆发生。

（4）压浆泵的压力要逐渐加大，加压速度不能过快。

（5）压浆过程中出现异常，如管道堵塞，机械故障不能继续压浆时，应立即用清水将管道内的水泥浆冲洗干净，并用空压机吹干积水。

（6）操作完毕后机具和现场应及时冲洗干净。

（7）填写压浆原始记录要及时、认真、整洁，试件按规定制取。

6、真空压浆技术的优缺点：

优点：孔道内只有极少的空气，所以很难形成气泡。同时，由于孔道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了孔道压浆的饱满度和密实度。水泥浆减小了水灰比，添加了专用的外加剂，这样大大提高了水泥浆的流动度，减小了水泥浆的的收缩，从而保证了浆体的可施工性、充盈孔道的密实性，从而提高硬化浆体的强度。所以说真空辅助压浆施工工艺能够克服传统压浆技术存在气泡、易发生冻胀、水泥浆离析、容易产生空隙等缺点，大大提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性。

缺点：真空压浆的施工设备须增加一台真空泵及其附属配件。在技术上要求孔道密封，孔道成型要求采用塑料波纹管，其价格比较高，增加了资金投入。

7、结束语

滨德高速公路第十四合同段现浇预应力箱梁采用真空辅助压浆施工工艺后，在孔道压浆的施工质量控制上是比较理想的，经过检查验收后没有发现预应力孔道出现管道堵塞、压浆不饱满的情况，从而很好的保证了施工质量。