高速铁路预制梁真空辅助孔道压浆施工总结

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摘 要本论文介绍了高速铁路后张法预应力箱梁预制的预应力工程之特殊工序孔道压浆的先进、新型工艺——真空辅助孔道压浆，这是一道完全隐蔽而且非常重要的、对梁体的耐久性及安全性有着直接影响的工序。本文通过厦深6标245榀箱梁真空辅助孔道压浆的施工控制，体会到这种新工艺的作用及重要性，从浆体原材及检验试验、现场施工控制、组织效率和安全环保等几个方面作了具体的阐述，可对高铁甚至客专预制箱梁及一般铁路的真空辅助孔道压浆施工起到借鉴作用。

关键词高速铁路后张法预应力箱梁 真空辅助 孔道压浆水泥浆

中图分类号： U238 文献标识码： A

1 概述

近年来高速铁路大力建设，大吨位大体积后张法预应力钢筋混凝土箱型梁得到了广泛的应用，如新建宁杭高铁、杭长高铁、沪昆高铁箱梁均采用了后张法预应力箱梁的预制，这是一种抗扭能力强，行车平顺，生产经济，其自重及所承受的荷载重力均由预应力钢束提供，所以预应力是重中之重，如果把钢绞线比喻成人的心脏，那么孔道压浆材料则是胸腔，是心脏的保护神。真空辅助孔道压浆是后张法预应力工程特殊工序，是保障预应力钢绞线施工质量的关键。

1.1孔道压浆的作用

孔道压浆，是为了保护预应力钢筋不致锈蚀并通过水泥浆对预应力钢筋和孔道壁混凝土的粘结以形成梁体结构的整体性，从而改善锚具的受力情况，减轻锚具对预应力的负担。因此，孔道压浆要求密实饱满，有着以下的重要作用：

预应力钢绞线是预应力混凝土桥梁的核心和关键，是桥梁结构耐久性和安全性的基础，孔道中的压浆材料对钢绞线的预应力起着传递作用，同时防止钢绞线的腐蚀；

孔道压浆由于是隐蔽工程，往往是被大家忽视和轻视的部分，但确有很大的危害。

1.2传统孔道压浆与真空孔道压浆

传统压浆工艺由于孔道未封闭，孔道内存在大量的气体，并伴有积水，同时灌入浆体也有大量的气泡，从而集中的气泡变为空隙、自由水的集聚池，在根本上改变了不了预应力钢筋的腐蚀，以致桥梁的耐久性下降，产生各种事故。

真空辅助压浆是在传统压浆工艺的基础上将孔道系统封闭，一端用真空泵将孔道内60％以上的空气抽出，使之产生0.06～0.08MPa的负压，然后用优化后的水泥浆从孔道的另一端压入，并加以0.5～0.6MPa的正压，孔道内有极少的空气很难形成气泡，同时，孔道于压浆机之间的压力差，大大的提高了孔道饱满度和密实度，有效保护钢绞线，防止锈蚀，保证工程质量。

2真空孔道压浆浆体性能及检验试验

2．1真空孔道压浆浆体性能

真空孔道压浆的孔道材料必须要有以下的性能：（1）工作性即流动性能，以适合于工程压浆的需要。如果浆体过稠，将造成难以压浆或需要过大的压力压浆，影响工作效率和压浆的效果，浆液过稀则会因砂浆干缩产生空隙；（2）稳定性，浆体需要有良好的稳定性能，避免水、浆在重力作用下分层，离析，同时降低浆体压入孔道后发生沉降分层；（3）充盈性，压入孔道中的浆体能否充满整个孔道是压浆剂防腐性能的基本保证，只有完全充满整个孔道才能真正的保护钢绞线，有效传递钢绞线对混凝土的压应力；（4）抗泌水性能，由于压浆剂基本上属于牛顿流体，以较大的压力压入孔道中。压入孔道中，由于自身的沉降离析、钢绞线的毛细左右以及压力等多个方面的作用下，容易造成泌水，从而最后在孔道中形成空洞和空隙；（5）强度，强度是所有性能的基本保障，包括抗压性能和抗折性能，与耐久性也是相关联的（较低的水灰比和孔隙率）；（6）充盈性、膨胀性能，压浆材料属于水泥基材料，存在化学收缩、沉降收缩、物理收缩、温度收缩等几种，其中物理收缩是由搅拌分散引起的气泡在孔道中聚集溢出，造成的收缩。

2.2 真空压浆浆体性能指标及检测试验

为了满足孔道压浆质量，所拌制的浆液必须要有以下的性能，通过下表2-1的要求保证，同时用相应的试验方法去检验各项指标。

表2-1 浆体必须满足的最终性能表

（1）流动度试验

用运流动度测试仪——流动锥，必须满足下图2-1的尺寸。用1725±5ml水流出的时间应为8.0±0.2秒进行标准校订，按标准进行流动度试验。

图2-1 流动锥尺寸

（2）自由泌水率及自由膨胀率

容器采用1000ml的量筒，或者内径约为60mm，高为500mm底部封闭的透明玻璃孔。

（3）毛细泌水率

用有机玻璃或塑料制成，带有密封盖，内径为100mm，高160mm。在容器中间置入一束7芯钢丝束。钢丝束在容器内露出的高度为1～3cm。

（4）压力泌水率

压力泌水率试验（图2-2示意）先用一个包含2块压力表的CO2气瓶，外测压力表最小分度值不得大于0.02MPa，级别为2.5级；其次用压力泌水容器为圆柱型不锈钢压力容器，需要进行压力实验，在0.8MPa压力下不会破裂。

（5）充盈度图2-2压力泌水仪

内径40mm的透明有机玻璃孔，两端的直孔夹角120º，每部分长度为0.5m，两部分通过粘结剂密封粘结。将有机玻璃孔将其固定在固定架上。

3、真空压浆工艺及现场施工

真空辅助压浆施工工艺见下图3-1

图3-1真空辅助压浆施工工艺流程图

3.1 施工准备

割除钢绞线：露出锚具外部钢绞线尾端应在张拉后24小时观察无断丝、滑丝的情况下用电砂锯切割，切忌用氧焊，以防烧坏钢绞线，外露30mm左右，以避免影响压浆咀的安装。

（2） 封锚：采用C50的水泥砂浆完全包裹锚具，为提高封锚的封闭性并在C50水泥砂浆堵头上包上聚乙烯地膜，且用地膜堵上压浆口，以防杂物进入压浆孔道。

（3）孔道的冲洗：孔道在压浆前应用压力水冲洗，以排除孔内的粉渣等，保证孔道的畅通。冲洗后用空压机吹去空内的积水，但要保持孔道润湿，从而使水泥浆与孔璧结合良好。在冲洗过程中发现冒水、漏水等现象，应及时的堵塞。

3.2压浆机具

（1）压浆机：压注水泥浆一般采用活塞式浆泵，主要技术性能如下表,压力表的最小分度为0.1MPa，额定压力不小于1MPa，最大压力不超过2.5MPa，流量应控制在1～2m3/h。

（2）真空泵：满足设计真空值-0.06～-0.08MPa的要求，抽真空效率不小于40m3/h。

(3) 灰浆搅拌机：转速大于1000r/min，桨叶的最高线速度在15m/s以内，桨叶的形状与转速相匹配，并在2min内可搅匀灰浆。

(4) 储存桶：为了防止浆体流动度的流失，在储存桶配置低速的搅拌机，使灰浆在压进孔道前处于不断的低速流动中。

(5) 附件：压浆咀、球阀、2.5mm×2.5mm的过滤网、流动度测定仪、电子秒表、温度计、排气孔。

3.3水泥浆的搅拌

高速铁路后张法预应力箱梁中采用了由水泥、孔道压浆剂、水按一定的比例均匀混合并有作为孔道填充压浆材料,按照以下的工艺进行伴制。

（1）在拌浆前，我们先要有经法定计量检定合格的计量仪器，使配制浆体的水泥、压浆剂、水的称量到±1％；还应该清洗施工设备，清洗后设备内不应有残渣、积水。并检查搅拌机的过滤网，接下来就可进行拌浆。

（2）首先在搅拌机中先加实际拌和用水的80％—90％，开动搅拌机，均匀加入全部孔道灌浆剂，边加边搅拌，然后加入全部的水泥。全部粉料加入后搅拌2min；然后加入剩余的拌和水，继续搅拌2min，均匀后放入储存筒中。

严格按照搅拌工艺进行搅拌，合格的浆体易于施工，有高的粘结强度，减轻了氢脆现象并减少了气孔的形成。添加了优质孔道压浆剂的浆体保证可选择的硬化形态，降低了对天气的依赖性，为后张力提供可靠的保证，有效保护应力锚具、夹片和钢绞线免受腐蚀。

3.4 真空孔道压浆施工

高速铁路的大型箱梁压浆时我们采用了“真空辅助一次压注法”，即从梁的一端直接压到抽真空端（如图3-2）。

（1） 按要求检查施工设备，在没有问题的情况下按图连接好设备，之后按上述要求进行拌浆。

（2） 当储存桶中有足够的浆体（最少可压1个孔）时，做流动度，合格之后，用浆冲洗压浆机上的高压橡胶棒，当有与吸入压浆机的浓度一样时，关掉压浆机，将高压橡胶棒接到球阀1上，并打开1。

图3 -2真空灌浆施工装置布置图

1--球阀1；2---构件；3--球阀2；4--球阀3；5--过滤器；6--真空压力表；7—高强橡胶孔；8—真空泵；9—搅拌机；10—灌浆泵；11—输浆胶孔

（3） 关闭球阀2，打开球阀3，开启真空泵，当真空值在负压0.06～0.08MPa，开启压浆机，开始灌浆，在灌浆过程中要保持真空泵的连续工作。

（4)待抽真空端的透明孔内有浆体是，关闭阀门3、打开2，关掉真空泵，当阀门2中流出的浆体与压浆机吸入的一致时，关闭。压浆机继续工作，当压力0.5MPa～0.6MPa时，停止压浆机，持压3min，完成排气和泌水，使孔道浆体密实饱满，完成此孔的压浆工作。关闭阀门1，移动压浆机的高压橡胶棒，进行下一孔，如此连续。

3.5压浆施工时必须把握的技术要求及事项

（1） 钢绞线束张拉完毕，经检查签证合格，尽快压浆，间隔时间不超过48h；

（2） 当封锚砂浆抗压强度不足10MPa时不的进行压浆工作；

（3） 压浆的顺序：先下后上，有效避免不必要的污染；

（4） 压浆机的高强橡胶棒抗压压力大于1.5MPa，带压浆机时不能破裂，连续且要牢固，不能脱孔；

（5） 水泥浆进入储存桶时，通过2.5mm×2.5mm的过滤网，防止引起孔道的阻塞；

（6） 在注浆前，要对浆液进行不间断搅拌并在在储存桶中不超过40min；

（7） 压浆泵采用连续式，同一孔道压浆连续进行，一次完成。不得不停动时，且时间不超过20min，否则必须用清水冲洗压入的水泥浆，然后从新压。

（8） 搅拌完毕的料30min内进行压浆（根据气温的变化略有调整）。如果浆体表面气泡较多，则适当降低搅拌速度，刮去表面的浮浆；

（9） 压浆咀不宜过早拆卸，在冬季施工时可要在3个小时以上。

3．6压浆的夏、冬季施工

夏季施工时，浆体温度不高于30℃。当环境温度超过35℃时，应在夜间施工，施工环境温度不高于30℃。当环境温度低于5℃时，仍需进行压浆，则除正常压浆规定执行外，为避免孔道灌浆后水泥浆内的游离水在低温下结冰，造成沿孔道位置砼出现“冻伤裂缝”，因此在冬季压浆前，用保温材料覆盖梁体，送热风升温，且确保温度在压浆后至少有3天保持在5℃以上。厦深六标施工位于广东省境内，在压浆施工我们只考虑了夏季施工措施。

4结束语

高速铁路真空辅助压浆工艺有效的改变了传统压浆工艺的局限性，工艺简单、经济、可操作性强，浆体高强、不含对高强钢筋有害组分，易于泵送和灌注硬化后无泌水、无沉降收缩和无空洞，能较长时间泵送或者循环使用。能在5～35℃的温度范围内使用，在灌浆孔道内硬化后无沉降收缩膨胀过程不产生氢气，保证了孔道的密实性，满足高铁箱梁的孔道压浆高密实度要求，大大的提高了高铁箱梁的耐久性和安全性。

参考文献

1．《铁路后张法预应力混凝土梁孔道压浆技术条件》中华人民共和国铁道部

2．《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》 TB 10752-2010