预应力管道真空辅助压浆施工工法

'预应力管道真空辅助压浆施工工法编制单位：XX省路桥集团有限公司编制时间：2008年7月19 预应力管道真空辅助压浆施工工法1.前言在后张法预应力混凝土结构中，孔道压浆主要目的是防止预应力筋的腐蚀及实现预应力筋与结构混凝土之间提供有效的粘结；孔道压浆的密实性是孔道压浆成功与否的首要技术要点。传统的在砼内预埋金属波纹管，用压浆机直接压入水泥浆的施工工艺，普遍存在着压过的管道内浆体不密实，不饱满，容易产生离析，干硬收缩，泌水等质量通病，导致预应力筋受到锈蚀、使得桥梁倒塌或重建或加固。预应力筋的防腐问题、结构的耐久性问题，得到土木工程界的普遍关注。鉴于上述情况，预应力结构的耐久性和预应力孔道的压浆的质量得到社会的普遍关注。孔道的浆体作为空隙的填充料、提供预应力系统和结构的粘结以及预应力筋的防腐作用其质量直接影响到结构的耐久性。2.工法特点1）可以消除普通压浆法引起的气泡，同时，孔道中残留的水珠在接近真空的情况下被汽化，随同空气一起被抽出，增强了浆体的密实度。2）消除混在浆体中的气泡。这样就避免了有害水积聚在预应力筋附近的可能性，防止预应力筋的腐蚀。3）浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆体的稠度即能保持一致，使浆体密实度和强度得到保证。4）孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道，尤其是一些异形关键部位。对于弯型、U型、竖向预应力筋更能体现真空灌浆的优越性。5）作为一种全面的技术，真空辅助压浆要求施工现场具有高水平的质量管理，包括高水平的管理人员和操作队伍。这样，由于这种方法本身的性质决定了它具有高水平的质量控制。使用此项技术的前提条件是采用配套的预应力锚具组装件、成孔性能良好的塑料波纹管，使用专用设备、外加剂、标准化的施工规程以及专业施工人员，这些都是保证此项技术得以正确实施必不可少的条件。3.适用范围适用于所有后张预应力混凝土结构预应力管道的压浆19 ，尤其是曲线束和长线束。4.施工工艺原理、流程及操作要点桥梁预应力孔道压浆施工是一个重要工序环节，为了保证工程质量，要在预应力孔道压浆施工中，精心设计水泥浆的配合比及选择最优的材料，预应力孔道施工预先通过1：1模型试验，得到精确数据后，做好工期安排，选好灌浆时间。真空辅助压浆工艺是塑料波纹管将孔道系统密封；一端用抽真空机将孔道内80%以上的空气抽出，并保证孔道真空度在60%以上，同时压浆端压入水灰比为0.29~0.35的水泥浆.当水泥浆从真空端流出且稠度与压浆端基本相同，再经过特定位置的排浆(排水及微末浆)、保压以保证孔道内水泥浆体饱满。真空辅助压浆系统主要由标准压浆设备（压浆机、高压喉管、隔离式压力表、密封球阀、水泥浆测试用具等）和抽真空设备（真空泵、负压容器、一个三通连接管、密封球阀、加固透明喉管等）两大部分组成。为确保真空辅助压浆在整个孔道内填实达到最佳效果，在进浆端与出浆端锚座上安装金属管盖帽，利于设备安装。金属管盖帽即能保证孔道的密封，又能保证孔道封锚与灌浆一次完成。图1真空辅助压浆真空端详图5.施工工艺流程及操作要点5.1准备工作5.1.1.压浆前的准备工作割切锚外钢丝：19 露头锚具外部多余的预应力筋需割切，采用砂轮机切割。当采用气割时，切割同时在锚环根部浇水降温，以免预应力筋和锚具过热而产生滑丝现象。严禁采用电弧焊切割。预应力筋割切后的余留长度不得小于30mm。封锚：封锚砼的配合比必须经过试验，以无收缩砼为配制目标，以防砼收缩产生裂缝，导致密封不严而漏水、漏气、露浆。外露面的封锚砼的外观颜色和主梁的外观颜色一致。封锚时应留排气孔。推荐采用下图的压浆盖帽作为封锚工具。图2普通封锚方式和压浆盖帽方式的比较图其与使用传统压浆工艺的锚垫板略有不同，其锚垫板上预留固定压浆盖帽的螺栓孔。其上有安装密封圈的凹槽，保证与锚垫板的密贴和密封。使用密封盖帽的好处是可反复使用，并且可以节约等封锚砼凝固的时间。冲洗管道：孔道在压浆前应用压力水冲洗，以排除孔内粉渣等杂物，保证孔道畅通。冲洗后用空压机吹去孔内积水，但要保持孔道湿润，而使水泥浆与孔壁结合良好。在冲洗过程中，如发现有冒水、漏水现象，则应及时堵塞漏洞。5.1.2.灌浆准备①检查确认材料数量，种类是否齐备，品质是否保证；②检查机具是否齐备、完好；③检查供水、供电是否齐全、方便；④按配方秤量浆体材料，外加剂首先溶于一部分水，待用；⑤按图4所示连接装好各部件。5.1.3.水泥浆的拌制19 先下水再下水泥，拌和时间不少于1分钟，灰浆过筛后存放于储浆桶内。此时桶内灰浆仍要低速搅拌，并经常保持足够的数量以保证每根管道的压浆能一次连续完成。水泥浆自调制到压入管道的时间间隔不得超过40分钟。对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆，不得通过加水来增加其流动度。有条件的情况下，最好采用高速灰浆搅拌机（转速在1700转/分以上）。图3普通灰浆搅拌机和高速搅拌机的比较图5.1.4.真空泵的准备按照图1的示意，接好真空泵的管路。5.2.压浆工艺5.2.1工艺概述1)孔道压浆顺序是先下后上，要将集中在一处的孔一次压完。若中间因故停歇时，应立即将孔道内的水泥浆冲洗干净，以便重新压浆时，孔道畅通无阻。对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。2)19 关闭与真空泵连接外的所有通风孔，启动真空泵，从导管中排除空气。孔道真空度达到60～90%（即真空度维持在-0.006～-.009MPa），并且能稳定在该区间一个值附近时，表明导管密封良好，没有裂缝，方可压浆。如果不能满足上述情况时，应查明原因，将管道密封后再进行压浆。3)压浆应缓慢，均匀的进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气通畅。较集中和临近的孔道，宜尽量先连续压浆完成，不能连续压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。4)当压浆管路长度超过30米时，应提高压力100kPa~200kPa。每个压浆孔道两端的夹片进、出浆口均应安装一节带阀门的短管，以备压注完毕时封闭，保持孔道中的水泥浆在有压状态下凝固。整个压注系统及胶管各阀门处内径不得小于10mm，以防堵塞。5）清洗压浆完毕后，用清水连续冲洗灌浆设备，直至出水口流出清水，如有必要应该拆开设备进行清洗；拆下灌浆胶管，清洗灌浆泵、搅拌机、阀门以及粘有灰浆的工具。5.2.2工艺流程1）关闭阀门1、3和排气孔，打开阀门2和4，启动真空泵，当真空度达到并维持在负压0.08 MPa左右时，打开阀门1，启动压浆泵，开始压浆；2）当浆体经过透明高压管并准备到达三通接头时，关闭阀门1，并打开阀门3，关闭真空泵；3）压浆过程应连续直至水泥浆从出浆端接往负压容器的透明喉管压出时止，排浆直到流出合格的水泥浆时，并关闭压浆泵，关闭阀门2。4）马上打开排气孔，启动压浆泵，观察排气孔处的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致时，关闭排气孔，以0.4~0.6Mpa的压力继续压浆2—3min，最后关掉压浆泵，关闭阀门1，压浆完成。19 5）拆除阀门1、2外的设备，并清洗，即完成压浆工作。5.2.3注意事项1）严格掌握材料配合比，未经试验室允许不得随意调整。2）灌浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，保证有压力时不易破裂。3）灰浆进入灌浆泵之前应通过1cm的筛子。4）真空泵放置应低于整条管道，启动时先将连接的真空泵的水阀打开，然后开泵；关泵时先关水阀，后停泵。5）灌浆工作宜在灰浆流动性没有下降的40分钟内连续进行，并且在灌浆过程中随时搅拌。5.3.施工工艺必备要素5.3.1.真空吸浆的工艺规范必须确保下列目标的实现1）在管道内正确完成和营造真空；2）在导管和大气之间或导管和导管之间无裂缝；3）浆体中无空气；4）管道内无水；为达到以上目的，必须有正确的成孔材料、浆体设计和设备。在真空辅助压浆开始前，标准、特定的工艺规范必须按制定出来，由有经验的受过操作训练的人员正确执行。5.3.2.设备及辅具必须具备下列条件除了通常的灌浆设备以外，还须以下设备：1）真空泵，有真空压力表和刻度盘；2）压力容器，作为一个屏障，阻止浆体进入真空泵损坏它；3）加筋的干净软管，能承受负压；4）进口、出口、排气口的截止阀；5）预应力的压浆盖帽（在不采用常规封锚的情况下）；5.4、压浆浆体的配比设计5.4.1浆体的组成：浆体由水泥、水、专用助剂组成，其混合体应达到下列指标1）水灰比为：0.29~0.35，一般控制在0.32左右；2）浆体泌水率：水泥在拌和3小时后，其泌水率应小于2%，且泌水应在24小时，内被浆体完全吸收。3）浆体温度：水泥浆搅拌及压浆时浆体温度应小于35度；19 4）稠度：13秒~18秒；在45分钟内，浆体的稠度变化不应大于2秒。5）缓凝时间：其初凝时间应不小于3小时，终凝时间应大于17小时。6）膨胀率：小于5%；7）密度：不小于2.0g/cm3；8）抗压强度：在标准养护下，其7天龄期的强度应不小于25Mpa，满足以上浆体性能的压浆浆体，才为合格的压浆浆体。5.4.2.浆体的外加剂：为了使浆体的性能能达到上列指标，必须在配合比中参加品质优良的外加剂。5.5.压浆时应注意以下几点：1)孔道宜在预应力完成三天内压浆；2)水泥浆终凝后，方可卸拔压浆阀门。3)压浆气温最高不可大于35℃，且压浆完成48小时内温度不得低于5℃。4)压浆因故不能连续压满时，应立即用压力水冲洗干净。6.质量标准及质量控制质量标准除了保证浆体的质量外，主要控制以下两点：一是压浆过程应连续直至水泥浆从出浆端流出合格的水泥浆为止；二是观察排气孔处的出浆情况，保证出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致。质量控制方面除了满足上文提到的要求外，还需要注意以下几点：6.1压浆盖帽在浆体初凝后可拆除，及时清理，以备再用；6.2在压浆前使用空压机先行将残留在管道中的水份或脏物排除，确保真空辅助压浆工作能够顺利进行；6.3整个连通管路的气密性必须认真检查，合格后方能进入下一道工序；6.4浆体搅拌时，水、水泥和外加剂的用量都必须严格控制；6.5必须严格控制用水量，对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加其流动性；6.6搅拌机内搅拌好的浆体每次应全部到尽，在浆体全部到出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法；6.7向搅拌机送入外加剂，需在浆体搅拌一定时间后送入；6.19 8安装在压浆端及出浆端的阀门和接头，应在灌浆后1小时内拆除并清洗干净。真空辅助压浆施工流程抽真空、真空度-0.06~-0.09开启出浆端盖帽上出气孔，将盖帽内压满标准水泥浆，密封出气孔，孔道加压至0.7Mpa持压2分钟配置标准水泥浆待水泥浆从出浆端负压容器上透明喉管压出时，检查是否为标准水泥浆关闭出浆端阀门，开启进浆端盖帽上出气孔，将盖帽内压满标准水泥浆，密封出气孔孔道灌浆完毕孔道压浆、保持真空度≥-0.06验收取样、测试做好原始记录观测、检查填充情况真空辅助压浆准备工作7.机具设备1）灰浆搅拌机：拌制浆体，可采用普通的拌浆机，但必须保证浆体搅拌均匀，能准确控制用水量；2）真空灌浆组件：包括真空泵、真空表、连接阀门；3）压浆组件：包括压浆泵及压力表；4）高压管（含真空回浆观测透明管）：高压管应保证能承受压浆过程中的压力要求，特别是透明管，不仅要满足压力要求，还要满足能对浆体进行观察的要求，防止浆体进入真空泵；19 5）球阀：能保证管道的密封性能；6）三通接头8.环保措施1）施工机械注意保养，维修时防止油料洒落污染河水；2）废弃砼，清洗罐车、导管的废水必须集中处理。3）经常对施工机械进行保养，尽量减少噪音污染。4）施工过程中的废弃物、边角料、包装袋等及时收集、清理、集中处理。9.效益分析真空辅助压浆工艺的效益主要体现在其社会效益上，对于施工单位而言，虽然增加了投入，但采用真空辅助压浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施。10.工程实例10.1滨州黄河二桥为三塔式混凝土PC斜拉桥，桥塔内设置环向预应力，如采用普通的压浆工艺，很难保证工程质量，从而危及结构的安全。经反复试验后，采用真空辅助压浆工艺进行施工，效果良好。该桥于2004年建成通车，目前运营两年，经检测，预应力部分工作性能良好。10.2济南黄河三桥主桥为单塔斜拉索钢箱梁桥，引桥为预应力混凝土连续箱梁，单跨跨径为45（46）m。因管道较长（最长索为46m＋8m），如采用普通压浆工艺，不仅压浆时间长，压浆效果也难以保证，全部采用真空辅助压浆工艺，工程质量优良。19'