高速公路桥梁连续箱梁预应力管道的灌浆施工探析

何瑞青，饶利明

（江西省抚州市东乡县交通运输局，江西 抚州 331800）

0 引言

预应力混凝土结构中有平直束、弯束和U形束的布筋方法，为防止预应力筋被腐蚀，提高结构的安全度和耐久性，确保工程质量，目前国外尤其是欧洲已开始普遍采用真空灌浆工艺，并取得了良好的效果。真空灌浆工艺克服了传统压浆工艺的不足，提高了孔道压浆的饱满度和密实性。正是基于上述考虑，某大桥主桥箱梁纵向预应力管道灌浆决定采用真空灌浆工艺。

1 真空灌浆工艺的原理和技术优点

1.1 工艺原理

真空灌浆工艺的基本原理是：在压浆前在孔道的一端用真空泵对孔道抽取真空，使之产生－0.1MPa左右的真空度（真空度达到80%以上），然后用灌浆泵将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端灌入，直至布满整条孔道，并施加不小于0.7MPa的正压力，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。

1.2 技术优点

与传统的压浆工艺相比，真空灌浆工艺可在孔道前形成负压状态，具有以下特点：

a）利用真空泵清除孔道中的空气和水分，使孔道内达到负压状态，然后再用压浆机以正压力将水泥注入预应力孔道，排除孔道中的气泡，提高孔道内压浆的饱满度，进而提高孔道质量和灌浆质量；

b）灌浆过程中孔道具有良好的密封性，保证浆体保持压力并充满整条孔道；

c）浆体中的微浆及稀浆在真空负压环境下率先流入负压容器，使稠浆流出后孔道中浆体的稠度能保持一致，以保证浆体密实度和强度；

d）工艺及浆体的优化，消除了裂隙的产生，使灌浆的饱满性和强度得到保证；

e）真空灌浆过程是一个连续且迅速的过程，灌入的水泥浆在负压环境下流动，由于没有受到来自孔道中的空气的压力，浆体能轻易地充满孔道的所有空隙，缩短了灌浆的时间。

2 技术要求

2.1 压浆工艺要求

压浆工艺有如下要求：

a）孔道及两端必须全封闭；

b）压浆前，应对孔道进行清洁处理，孔道清洗后，应使用不含油的压缩空气将孔道内的所有积水抽出；

c）搅拌水泥浆之前，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润；搅拌好的灰浆要做到基本卸尽；在全部灰浆卸出之前不得再投入未拌合的材料，更不能采取边出料边进料的方法；

d）拌合水泥浆时，首先应将水加入拌合机，然后再加入水泥，充分拌合后，再加入减水剂和膨胀剂，膨胀不超过5%，任何一次配制以满足一小时的使用为宜；

e）抽真空时，真空度（负压）控制在-0.06～0.1之间。

2.2 水泥浆的技术要求

真空灌浆工艺使孔道和灌浆机之间存在着负压力差，水泥浆通过孔道的阻力较小，使低水灰比、低流动性的水泥浆可以较快、顺畅地通过孔道并充满孔道的所有孔隙，最大可能地减少泥浆收缩变形和孔隙。本工程对水泥浆的技术要求如下：

a）为满足可灌性要求，一般水泥浆的水灰比应在0.3～0.4之间；

b）浆体流动度为14～18s；

c）浆体泌水性小于水泥浆初始体积的2%，四次连续测试结果的差值小于1%，拌合后24h水泥浆的泌水率增加；

d）浆体初凝时间为6h；

e）浆体的7d龄期强度≥40MPa，28d龄期强度≥50MPa；

f）浆体对钢铰线无腐蚀作用。

2.3 压浆设备要求

2.3.1 对压浆设备要求如下：

a）排量为2m3／min的SZ—2水环式真空灌浆泵1台；

b）真空压力表1个，QSL—20型空气过滤器1个，15kg左右秤1台；

c）灌浆泵1台，配套高压橡胶管1根；

d）灰浆搅拌机1台。

2.3.2 水泥浆拌合机应能够制备具有胶稠状特点的水泥浆。

2.3.3 水泥浆泵及其吸收循环应完全密封，以避免气泡进入水泥浆内，它应能在压浆完成的管道上保持压力，且装有一个喷嘴，该喷嘴关闭时，导管中无压力损失。

2.3.4 压力表在第一次使用前加以校准，所有设备在灌浆操作中至少每3h用清洁水彻底清洗一次，每天使用结束时应清洗干净。

3 施工工艺

3.1 张拉施工完成之后，采用切割机切除外露的钢铰线（注意钢铰线的外露量≤30mm）进行封锚，并用清水冲洗孔道，高压风吹干净。

封锚方式有两种：

a）采用保护罩封锚 使用该方式，保护罩作为工具罩使用，在灌浆后3h内拆除，将锚垫板表面清理，保证平整，在灌浆保护罩底面和橡胶密封圈表面均匀涂上玻璃胶，装上橡胶密封圈，将保护罩和锚垫板上的安装孔对上，用螺栓拧紧，注意将排气口朝正上方；

b）用无收缩水泥砂浆封锚 使用该方式必须将锚板及夹片、外露钢铰线全部包裹，覆盖层厚＞15mm，封锚后24～48h内灌浆。

本工程采用第二种封锚方式，该方式更方便、快捷。

3.2 清理锚垫板上的灌浆孔，确定抽真空端及灌浆端，安装引出管球阀和接头且与真空机相连，并检查其功能。

3.3 水泥浆搅拌要做到以下几点：

a）首先将称量好的水（扣除用于溶化减水剂的那部分水）、水泥、膨胀水泥和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌2min；

b）将溶于水的减水剂倒入搅拌机中，搅拌3min出料；

c）水泥浆出料后应尽量马上进行泵送，否则要不停地搅拌；

d）必须严格控制用水量，否则多加的水全部泌出，易造成管道顶端有空隙；

e）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灰浆的流动性。

3.4 待储浆罐的水泥浆浆量不少于一条灌浆孔道所需灌浆量的1.3倍之后，关闭除与真空泵连接外的所有阀门，启动真空泵，通过压力表使真空度达到－0.1～－0.06MPa并保持稳定。

3.5 启动真空泵，当灌浆泵输出的浆体达到要求的稠度时，将泵上的输送管接到锚垫板上的引出管上，开始灌浆，灌浆过程中，真空泵持续工作。

3.6 观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度一样时，关掉排气阀，仍继续灌浆2～3min，使管道内有一定的压力，最后关掉灌浆阀。

3.7 拆下抽真空管的两个活接，卸下真空泵；拆下空气滤清器和灌浆胶管，清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。

4 施工注意事项

4.1 管道一定要密封好，波纹管的接头要密封，压浆要在工具锚板的封锚水泥砂浆达到一定强度后进行，最好在密封24h后开始灌浆。

4.2 灌浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，抗压强度≥1MPa，在灌浆时不能破裂，连接要牢固，不得脱管。

4.3 施工前要根据不同品种、不同厂家生产的水泥，选择与水泥相容性好的添加剂，针对水泥浆的流动度、泌水率、凝结时间、收缩率（或膨胀率）、强度及化学成分等性能进行水泥浆的配比设计，以选择最佳的灌浆配合比。

4.4 严格控制材料配合比，否则多加的水会全部泌出，易造成管道顶端有空隙。对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用加水的办法来增加其流动性。

4.5 灰浆进入灌浆泵之前应使用70目的筛子进行过筛。

4.6 灌浆工作宜在灰浆流动性没有下降的30～45min时间内进行，孔道要一次性连续灌注。

4.7 中途换管道时间内，继续启动灌浆泵，让浆体循环流动，避免出现输浆管堵塞现象。

5 结语

实践证明，采用真空灌浆技术能保证孔道灌浆的均匀性，大大提高后张预应力孔道压浆的质量，杜绝预应力筋氧化锈蚀的可能性，为后张预应力体系提供强有力的保护措施，更好地提高预应力结构的安全性和耐久性，具有良好的发展前景。

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