浅谈真空辅助压浆技术在桥梁施工中的应用

胡飞玲 浙江公路水运工程监理有限公司

陈尚新 浙江省交通运输厅信息中心

浅谈真空辅助压浆技术在桥梁施工中的应用

胡飞玲 浙江公路水运工程监理有限公司

陈尚新 浙江省交通运输厅信息中心

真空辅助压浆技术能有效地提高孔道灌浆的饱满度和密实性，是目前世界上流行的预应力钢束压浆工艺；文章介绍的是真空辅助压浆技术的施工原理、压浆设备和参数、工艺流程以及注意事项。

后张预应力；真空辅助压浆；饱满度；工艺流程；应用

引 言

随着近年来我国交通事业的迅猛发展，大跨径预应力砼桥梁的设计与施工成为流行的趋势，后张法预应力混凝土技术以其能够促使结构轻型化，跨越能力大，可有效避免混凝土开裂，节约工程造价，不需配备庞大的张拉设备及台座等优点在工程中得到广泛的应用。然而后张预应力孔道压浆不密实的问题也早已受到广泛关注。孔道压浆质量的好坏，直接关系到钢绞线的防腐，关系到结构的安全性、耐久性。

随着科技的发展与创新，真空辅助压浆工艺在国外已被广泛使用。英国早于一九九八年就严禁使用传统压浆工艺而全面采用新的真空辅助压浆工艺了，我国目前对这项技术正在推广。随着我国预应力桥梁的大量使用，对后张预应力孔道压浆中采用真空压浆法施工的工艺也越来越普遍。现结合真空辅助压浆技术在某高速公路立交桥中的成功应用，谈一谈我对该项新工艺的认识。

1 工程概况

某高速公路立交桥D匝道桥0～4#墩上部结构为17.8+26+36+26m的四跨预应力砼连续箱梁，梁型为单箱单室变高度、变截面结构，采用满堂支架法一次浇筑成型。该桥纵向最长预应力筋为107.43m，管道采用塑料波纹管。设计水泥浆强度为50MPa。

2 真空压浆的优点及施工原理

众所周知，压浆效果的好坏会影响到施工的质量并直接关系到构件的使用寿命。传统压浆工艺，是采用压浆法来灌浆，即在0.5～1.0Mpa的压力下，将水灰比0.4～0.45的稀水泥浆压入孔道。这种做法容易发生水泥浆离析、析水、干硬后收缩，产生孔隙。由于无法最大限量的压出预应力管道内的空气，浆体固化后可能形成气泡或空隙，渗漏的雨水将聚积于此，雨水长期的腐蚀，对预应力筋束产生不利影响，直接给工程埋下隐患。真空压浆与常规压浆相比，具有以下优点：真空的形成能够较好的导引管道内浆液顺利通过管道，解决了常规压浆泵因压力不足等达不到理想注浆效果的问题，保证了预应力管道内水泥浆液的饱满度和密实度；真空灌浆是一个连续且迅速的过程，节约压浆时间，缩短工作周期；增强了固结水泥浆在孔道内的黏结力。

真空辅助压浆法，其基本原理为：在压浆之前，首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内的真空度达到80%以上，使之产生-0.08～-0.1Mpa的真空度，然后用灌浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入，并加以≥0.7Mpa左右的正压力。由于孔道内只有极少的空气，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。减小了水灰比，添加了专用的外加剂，提高了水泥浆的流动度，减小了水泥浆的收缩，从而保证了浆体的可施工性、充盈孔道的密实性和提高硬化浆体的强度。

另外，水灰配合比是影响灌浆质量的主要因素。老工艺的浆体采用的是单方压入，浆体不宜太稠，水灰比一般控制在0.38～0.43范围内。新工艺采用真空加压灌入的方法，即使加大浆体的稠度，其流动性也能符合要求。用水量的降低又一次减少氯离子存在的可能，一般情况采用真空压浆法的水灰比为0.3～0.35之间，从而有效提高了压浆质量。因此真空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。

3 真空压浆施工工艺

3.1 真空压浆主要设备

真空泵一台，真空压力表一个，磅秤一台，螺杆式压浆泵一台，配套高压橡胶管一根，灰浆搅拌机一台，进、出口通风的气密阀，浆桶等。

3.2 压浆参数

水泥浆的设计是真空辅助压浆的关键。一般情况下，水泥浆的技术条件应符合下列规定：

1）浆体水灰比为0.30～0.35。一般宜控制在0.33。

2）浆体泌水率最大不得超过3%，拌和3h后，其泌水率小于2%，泌水在24h内重新被浆体吸收。

3）浆体流动度控制在14～18s，拌制30min后控制在50s内。

4）通过试验，浆体内可掺入适量膨胀剂，但其膨胀率小于5‰。

5）初凝时间不小于3h。

6）浆体搅拌及压浆时浆体温度小于32摄氏度。

3.3 准备工作

1）张拉施工完成后，要切除外露的钢绞线，钢绞线的外露量不小于30mm，上好压浆管头，进行预先封锚，但要保证压浆管头能够拆卸，等封锚砼达到强度进行压浆。

2）在压浆施工前将锚垫板表面清理，保证平整，在保护罩底面与橡胶密封圈表面均涂一层玻璃胶，装上橡胶密封圈，将保护罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧。

3）检查孔道质量，清理锚垫板上的压浆孔，保证压浆通道通畅；如发现管道残留有水分或脏物的话，则考虑用压缩风机将残留在管道中的水分或脏物排走，确保后续工作能顺利进行。

4）按配合比称量浆体材料。膨胀剂、减水剂首先溶于一部分水待用。

5）检查材料、设备、附件的型号或规格、数量等是否符合要求。

6）按设备原理图进行各单元体的密封连接，确保密封罩、管路各接头的密封性。

7）检查机具是齐备，完好；检查供水，供电是否齐全，方便。

3.4 试抽真空

将灌浆接头及真空泵连接好后，先给真空泵通水，将灌浆阀，排气阀全部关闭，抽真空阀打开，启动真空泵抽真空，观察真空压力表读数（即管道内的真空度），管内的真空度维持在-0.08～-0.1Mpa。当孔道内的真空度保持稳定时（真空度越高越好），停泵1min，若压力降低小于0.02MPa即可认为孔道能基本达到并维持真空。如未能满足此数据则表示孔道未能完全密封，需在压浆前进行检查及更正工作。

3.5 搅拌水泥浆

搅拌水泥浆之前搅拌机内要加水空转数分钟，将积水倒尽，使搅拌机内壁充分湿润，将称量好的水（扣除用于溶化固态外加剂的那部分水）倒入搅拌机，之后边搅拌边倒入水泥，再搅拌3～5min直至均匀；将溶于水的外加剂和其他液态外加剂倒入搅拌机，再搅拌5～15min，然后倒入盛浆桶；倒入盛浆桶的浆体应尽量马上泵送，否则要不停地搅拌；搅拌好的灰浆要做到基本卸尽，在全部水泥浆倒出之前不得再投入未搅和的材料，更不能采取边搅拌边出料的方法。

3.6 压浆

1）螺杆式压浆机在起动前一定要向进浆口内加水运转片刻，来充分湿润螺杆及螺套，否则摩擦引起的高温会将橡胶螺套烧坏。进行正式压浆时先将水泥浆压出浆管，待流出的浆体浓度与灌浆泵中浆体的浓度一样时关掉压浆泵，将压浆管与构件上预埋管头连接好。

2）关闭灌浆阀，启动真空泵，直到真空度达到并维持在-0.08～-0.1MPa时，启动灌浆泵，打开灌浆阀开始灌浆，当浆体到达吸气管的透明管并准备到达三通接头时，立即关掉真空泵抽气阀打开排浆阀；透明高压管应尽可能长以便控制，一般不小于6m。

3）观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入前稠度一样时，关掉排浆阀并继续灌浆2～3分钟，使管道内有一定的压力（一般为0.7MP左右），最后关掉灌浆阀，关掉压浆机和真空泵；浆体加压过程中可打开泌水孔观察浆体的灌注情况，双阀三通接头应在水泥浆无流动性的情况下才能取下。

3.7 清洗、排水

拆下真空泵的两个活接头卸下真空泵，清洗压浆泵、搅拌机、橡胶管和阀门。如果孔道水分较多，负压容器内会存储较多的水，此时每进行完一束后应将排水阀打开排水，否则真空泵的启动压力将较高，影响抽真空的效果。

3.8 待孔道内浆体初凝后拆下预埋管头，再将管头处封好。

4 真空辅助压浆施工中注意事项

一般在张拉后24小时内压浆，如情况特殊不能及时压浆，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。

管道及封锚要符合密封要求，使孔道的真空度得到保证。为保证管道密封，在焊接钢筋时要采取防护措施以免波纹管被烧破，波纹管各接头要用胶带纸缠好。在水泥封锚作出后，用双层塑料薄膜密封并绑扎固定在锚具上。对于其他可能漏气的连接点，采用玻璃胶及密封生料带进行密封。

补压及稳压：真空泵、灌浆机停机，将抽真空连接管卸下，将出浆端球阀关闭，用预先准备铁锤将出浆端封锚水泥敲散，露出钢绞线间隙。再用灌浆机正常补压稳压。此时，从钢绞线缝隙中会被逼出水泥浆，再持续补压稳压过程中，水泥浆由浓变稀，由稀变清，由流量大至滴出清水，此时灌浆及压力表稳定在0.8～1.0 Mpa。补压稳压结束，关闭球阀。

为保证灌浆的连续性，根据和考虑储备，储浆罐的储浆体积必须>1倍所要灌注的一条预应力孔道的体积，才予以连续灌浆。搅拌好的浆体每次应全部卸尽，在浆体全部卸出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法。

真空管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。

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，以备下次再用。

灌浆管应采用足够强度的橡胶管，以防压浆时破裂。

操作人员应戴好防护面具，以防高压水泥浆喷出伤人。

5 结束语

真空辅助压浆技术是确保预应力后张法高质量灌浆的一种强有力手段，解决了压浆的质量问题，克服了传统压浆工艺的不足，从根本上解决了压浆的缺陷，提高了孔道压浆的饱满度与密实性，确保了预应力筋的防腐，大大提高了结构的耐久性，延长了桥梁的使用寿命。

[1]刘吉士,等.公路桥涵施工技术规范实施手册.北京：人民交通出版社.2009

[2]于英华.真空辅助压浆的原理及其应用.商品与质量.2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.036