大循环智能注浆在贵州思剑高速公路后张法预应力施工中的应用

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摘要：在后张法预应力砼结构中，孔道注浆的目的是保证预应力筋和砼能够有效粘结共同受力、使预应力筋和空气水分隔绝有效保护预应力筋，因而注浆质量直接影响到预应力构件的安全性和耐久性。随着科学技术的发展，注浆工艺从传统的压力注浆工艺、广泛应用的真空注浆工艺到目前新的大循环智能注浆工艺也几经革新，本文介绍采用传统金属波纹管成孔的大循环智能注浆工艺在工程实际中的应用。

关键词偱环注浆后张法预应力应用

中图分类号： U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

引言

在后张法预应力砼结构中，影响构件安全性和耐久性的主要因素是钢筋砼和预应力筋及其两者之间能够有效粘结共同作用，其中预应力筋及预应力筋和砼之间的有效粘结共同作用尤为重要，而预应力筋和砼之间的有效粘结共同作用是通过孔道注浆使水泥浆充满孔道和预应力之间的空隙来实现的，注浆使预应力筋和空气水分隔绝有效保护预应力筋、使预应力筋和砼能够有效粘结形成整体共同受力。传统的预应力孔道压力注浆工艺目前正逐步被淘汰，目前真空注浆工艺在工程施工中得到较为广泛应用，然而真正意义上的真空压浆必须采用价格昂贵的塑料波纹管，较之使用金属波纹管提高了工程造价，贵州思剑高速公路通过推广应用对成孔材料无特殊要求的大循环智能注浆新工艺，收到了良好的技术经济效果。

1设计文件对预应力材料的要求

按照设计文件，预制装配式后张法预应力砼T梁长度分为30m和40m，预应力钢筋采用抗拉强度标准值fpk =1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。预制T梁正弯矩钢束采用15-7型、15-8型、15-9型系列锚具及其配件，预应力管道采用φ外87和φ外77金属波纹管。

2大循环智能压浆系统组成及工作原理

大循环智能压浆系统由系统主机、测控系统、循环压浆系统组成(如上图)。浆液在由预应力管道、制浆机、压浆泵组成的回路内持续循环以排净管道内空气，消除致压浆不密实的因素；在管道进、出浆口分别设置精密传感器实时监测压力、流量与浆液水胶比等各个参数，并实时反馈给系统主机进行分析判断，测控系统根据主机指令进行压力与流量的调整，保证预应力管道在施工技术规范要求的浆液质量、压力大小、稳压时间等重要指标约束下完成压浆过程，确保压浆饱满和密实； 主机判断管道充盈的依据为进出浆口压力差在一定的时间内是否保持恒定，同时以流量来进行校核。

图1 系统组成及工作原理图

3大循环智能压浆工艺流程及方法（大循环智能压浆工艺流程如下图）

3.1孔口清理与密封

张拉力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚

固，预应力筋锚固后的外露长度保留30~50mm，

锚固完毕检验合格后即可用砂轮机切割端头多余

的预应力筋，并用无收缩水泥砂浆密封锚头，锚

头不得漏浆、漏水，清理锚垫板上的灌浆孔，保

证灌浆通道畅通和孔道密封良好。

3.2孔道清洗及吹干

注浆前用高压水冲洗孔道，以冲走杂物并湿

润孔道内壁，防止干燥的孔壁吸收水泥浆中的水

分而降低浆液的流动性，清洗完后，可用不含油

的压缩空气排除管道内的积水，保证水泥浆和孔

壁结合良好。

3.3检查设备及连接、输入注浆参数

检查设备是否处于完好状态，将进浆管连接到注浆嘴、返浆管连接到出浆嘴；根据计算结果在主机上输入各孔（具体两孔）注浆参数。

3.4制备水泥浆

根据新版《公路桥涵施工技术规范》(JTG TF50-2011)对浆液性能的要求：低水胶比（低至0.26～0.28）；零泌水率（ 24h自由泌水率和3h钢丝间泌水率接近为零）；高流动度（初始稠度在10～17s之间）。项目部对水泥浆原材料进行检验和配合比设计，选定水泥浆主要技术指标如下表：

表1水泥浆技术指标表

现场制浆采用高速搅拌机（转速为1420r/min,叶片线速度>10m/s），水泥浆拌合时严格按配合比对原材料进行称量，其精确度控制在±1.0% 以内，拌和机启动后先放入水再放水泥和外加剂，使混合料在拌和机内高速搅拌2min以上以使水泥浆均匀，保证浆液流动性、泌水率、水胶比均应符合技术规范的要求。水泥浆拌合好后转至低速储浆桶储浆，储浆桶中水泥浆在使用前和压注过程中连续搅拌，并保持足够数量以保证每根管道能一次压注完成。

3.5输入注浆参数一键完成注浆

将规范要求的注浆压力、水胶比及计算得出的各孔道理论注浆体积输入主机程序，根据将要注浆的孔道编号启动注浆程序，注浆系统自动开始注浆，水胶比测试仪实时监测浆液水胶比，当实测水胶比超过规范要求时及时给出警示信息；自动实测管道压力损失，保证沿途压力损失后管道内仍满足规范要求的最低压力值。关闭出浆口后长时间内保持不低于0.5MPa的压力。（2011版桥涵施工技术规范7.9.8条规定“对水平或曲线管道，压浆压力宜为0.5 ～0.7MPa…关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的稳压期3~5min ）当进、出浆口压力差保持稳定后，判定管道充盈；实时监测进浆、返浆流量及计算管道内浆液体积与充盈程度；系统根据测定的压力、流量的情况实时进行调整直至达到规范要求，自动生成注浆质检报告，提示注浆完成，人工更换孔道进行下一孔道的注浆。

4大循环智能注浆工艺特点

4.1有效保证注浆浆液质量。在大循环智能注浆工艺中，水泥浆采用低水胶比多组分配比、高速制浆机搅拌，大大提高了水泥浆性能；通过在储浆桶上绑定水胶比测试仪，在现场连续压浆过程中对浆液的水胶比实时监测，避免偏差过大（一般情况下是用水量过大导致偏大），改善了水泥浆的水密性和抗化学腐蚀性，消除了水泥浆泌水、离析、收缩和裂缝的产生，有效保证了浆液的质量，使构件达到安全耐久的目的。

4.2大循环智能注浆压力稳定，流量可调。系统采用三缸活塞泵，与单缸泵供给的压力不稳定、波动范围较大不易控制相比，三缸活塞泵的压力稳定，流量可调。

4.3浆液持续循环排除管道内空气。对于曲线管道，一次性过浆往往很难将孔道内的空气完全带出，而采用大循环回路方式，即将出浆口浆液导流至储浆桶，从而可使得浆液在孔道内持续循环，通过进返浆测控仪对浆液压力和流量进行实时测定并整，将管道内空气通过出浆口和钢绞线丝间空隙完全排出，提高了水泥浆在管道的饱满性和密实性。

4.4大循环智能注浆对成孔材料无特殊要求，可采取传统成孔材料成孔，降低工程造价。

4.5大循环智能注浆可一次压注双孔，提高工效。于跨径50m内的预制梁，单孔长度小于55m的预应力管道均可双孔同时压浆，从位置较低的一孔压入，从位置较高的一孔压出回流至储浆桶，节约劳动力，提高工效100%。

4.6规范压浆过程，实现远程监控。浆过程由计算机程序控制，减少人为因素影响，准确监测到浆液的水胶比、灌浆压力、稳压时间、流量及充盈度各个指标，自动记录，并打印报表。无线传输将数据实时反馈至相关部门，实现预应力管道压浆的远程监控。

4.7系统集成度高，简单适用 。系统将高速制浆机、储浆桶、水胶比测试仪、进浆测控仪、返浆测控仪、压浆泵集成于一体，现场使用只须将进浆管、返浆管与预应力管道对接，无需增加管道长度，即可进行压浆施工。操作十分简单，适用于各种结构的管道压浆。

5大循环智能注浆工艺质量控制要点

5.1优化水泥浆配比（水泥浆采用低水胶比多组分配比），严格控制原材料（水泥、水、外加剂）质量，精确计量配料保证拌合时间，提高水泥浆各项性能。

5.2精确计算孔道中空体积，正确输入注浆的各项参数（孔道中空体积、压力、水胶比），使系统正确判别注浆合格与否。

5.3高度重视锚头密封质量，避免锚头密封不严漏浆响注浆质量。

5.4经常检查设备，保持设备的完好状态，避免因测控设备损坏精度降低影响注浆质量。

6结束语

大循环智能注浆工艺通过在贵州思剑高速公路后张法预应力施工中的应用表明，该工艺对成孔材料无特殊要求，可采取传统成孔材料成孔，大幅降低工程造价；通过浆液循环过程中实时测定和调控浆液的压力和流量彻底排出孔道中的空气气，保证了注浆的密实性；操作简单、压浆施工一键完成、自动记录及打印报表，并具有数据查询等其它一系列功能，极大的消除了诸多人为因素的影响，对压浆施工质量的提高与过程的规范具有十分重要的意义，具有进一步推广应用的前景。

参考文献：

[1]公路桥涵施工技术规范（JTG TF50-2011）.北京： 人民交通出版社，2011

[2] 王和林，黎宇.真空压浆在预应力构件管道压浆中的应用.山西建筑，2005年5月