谈箱梁智能张拉及管道压浆施工技术

谢勇

摘要：本文以北京至台北高速公路廊坊段LQ8合同段梁场施工为背景，主要介绍了箱梁智能张拉工艺要点及预应力孔道压浆操作过程和相关要求，为以后类似工程施工提供了参考经验。

关键词：箱梁智能张拉预应力压浆

1 工程概况

北京至台北高速公路廊坊段LQ8合同段共有中小桥6座，跨径分别为20m、25m、30m，布置为先简支后连续箱梁组合梁。全标段共计预制箱梁190片，其中南马庄中桥20m箱梁30片，南马庄分离式立交20m箱梁30片，永南干渠大桥25m箱梁50片，廊泊线分离式立交25m箱梁40片，A匝道25m箱梁20片，A匝道30m箱梁20片。

为方便管理及方便桥梁的架设，根据现场的地形条件，箱梁集中在K40+150~K40+500段线路左侧预制厂预制。

2 工作原理

智能张拉系统由系统主机、油泵、千斤顶三大部分组成。预应力智能张拉系统以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标。系统通过传感技术采集每台张拉设备（千斤顶）的工作压力和钢绞线的伸长量（含回缩量）等数据，并实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备（泵站）接收系统指令，实时调整变频电机工作参数，从而实现高精度实时调控油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的实时精确控制。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程。大循环智能压浆系统由制浆系统、压浆系统、测控系统、循环回路系统组成。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，及时发现管道堵塞等情况，并通过加大压力进行冲孔，排出杂质，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，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。

3 施工准备

预应力张拉采用新型智能张拉施工工艺，千斤顶采用开湖南联智桥隧技术有限公司提供的LZD型轻量化穿心式千斤顶，吨位为150吨4台，油泵采用电动高压油泵。配备YCW27型千斤顶两台，处理单根钢绞线滑丝及负弯矩预应力钢束张拉用。计算延伸量与设计延伸量以便控制张拉延伸量控制在规范范围内。张拉吨位下的钢绞线理论伸长值计算：△Li=σi·Li/Eg

式中：△Li——钢绞线的理论伸长量。Eg——钢绞线的弹性模量。σi——钢绞线的平均应力（可近似取跨中截面与锚固截面钢绞线的平均应力值）。Li——钢绞线的长度（i为钢绞线的编号）。按每束设计张拉力计算分级张拉中各级的压力表读数，并标在压力表上，以免出错。按照张拉次序将钢束进行张拉，在施加预应力过程中要按照施力对称、平衡的要求进行施工。

4 智能张拉工艺要点

4.1 预应力筋张拉 ①控制软件回到主界面，检查软件左下角的状态栏，显示正常，右上角的“张拉梁号”正确，“第1次”张拉为准备状态。②再次检查确定梁板的两端千斤顶安装正确，然后启动梁板两端设备（按下绿色“油泵启动”按钮），启动设备，电机运转声音正常，平顺。仪器进行5分钟预热；温度低于10摄氏度时，进行15~30分钟预热。③通知梁板两边工作人员，注意安全。点击控制软件的“开始张拉”按键，“第1次张拉施工”启动，此时密切注意在电脑上观测压力值和位移值是否正常，有异常立即点击“暂停张拉”并进行相关检查。电脑在张拉施工过程中严禁运行其他程序，操作人员时刻关注相关数值，严禁离开控制台。④在张拉过程中应密切注意梁板两端设备和千斤顶的工作情况，注意安全，如有异常情况立即单击“暂停张拉”、按下张拉仪“急停指示”按钮，停止张拉，排除异常情况后，方可继续张拉。⑤每一孔张拉完成后，设备自动退顶，保存数据，并自动跳到下一个张拉步骤，在下一个张拉步骤开始之前，计算机操作人员应再次检查锚具、千斤顶、限位板是否正确嵌套，数据连接线是否松动、被挤压，千斤顶是否压迫粗钢筋，等等。

4.2 张拉结束 ①等整片梁板张拉施工完成后依次关闭软件、电机、切断电源，拆卸千斤顶、油管。②张拉系统所有设备在张拉完毕以后必须妥善保管，仪器、千斤顶都必须有良好的防晒、防水措施。由于保管不当造成的设备损坏，将不在保修之列。③定期维护。油量不足情况下应及时加注符合要求的抗磨液压油。每三个月更换一次液压油。④在张拉过程中严格遵照执行以上内容，以避免施工不当影响施工进程。

5 智能压浆

预应力智能压浆系统主要由预应力智能压浆台车（含制浆-储浆系统，灰浆泵、水胶比测量仪、进浆测控仪、返浆测控仪）、高压胶管、笔记本电脑、无线控制器等组成。

5.1 智能压浆系统的特点 ①实时监测水胶比。系统的水胶比测试仪可实时监测浆液水胶比，当实测水胶超过规范要求时及时给出警示信息。（2011版桥涵施工技术规范7.9.3条规定“浆液水胶比宜为0.26～0.28）。②精确控制压力。系统通过每次压浆时实测管道压力损失，以出浆口满足规范最低压力值为原则设置灌浆压力值。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（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的压力）。③实时监测流量、自动计算管道内浆液体积。系统智能测控仪可监测实时进浆、返浆流量及计算管道内浆液体积与充盈程度（以百分比计）。④浆液循环排气。对于曲线管道，一次过浆往往很难将管道内的空气完全带出，而采用大循环回路方式，将出浆口浆液导流至储浆桶，从而可使得浆液在管道内持续循环，通过调整泵排流量将管道内空气完全排出，同时通过浆液循环带出孔道内残留杂质。⑤自动测试管道压力损失及自动调压。通过浆液持续循环实时测试管道进、出浆口压力损失值，并自动调整灌浆压力以保证全管路灌浆压力值满足规范的相应要求。⑥智能分析处理数据，形成工程管理所需的各种报表。⑦能及时自动反馈数据，相关部门可根据反馈数据及时下达指令。⑧系统采用傻瓜式操作控制，软件界面友好，易于操作，可靠性高。

5.2 智能压浆操作要点 ①压浆施工。在进行完设备装卸、管路连接、配置浆液等项工作后便可进行压浆施工。此时，控制软件回到主界面，检查液晶显示框内数据是否跳动，右上角的“压浆梁号”正确，“第1次”压浆为准备状态。再次检查确定管路连接是否正确，然后启动“梁孔挤水”按钮，电磁阀启动，电机运转声音正常，平顺。通知梁板两边工作人员，注意安全。而后密切注意在电脑上压力值和流量值是否正常，有异常立即点击“暂停压浆”并进行相关检查。电脑在压浆施工过程中严禁运行其他程序，操作人员时刻关注相关数值，严禁离开控制台。在压浆过程中应密切注意智能压浆设备工作情况，注意安全，如有异常情况立即单击“暂停压浆”、按下智能压浆台车“急停”按钮，停止压浆，排除异常情况后，方可继续压浆。每一次压浆完成后，设备自动溢流，保存数据，并自动跳到下一个压浆步骤，在下一个压浆步骤开始之前，计算机操作人员应再次检查仪器是否正常等等。一次压浆完成以后，将进浆与返浆管对接，点击“清洗设备”进行管路冲洗，冲洗宜选择高流量低压力档进行，并直至返浆口与溢流口均流出清水5min以上为止。等整片梁板压浆施工完成后依次关闭软件、电机、切断电源，拆下高压管。压浆系统所有设备在压浆完毕以后必须妥善保管，仪器都必须有良好的防晒、防水措施。定期维护。电液动阀、电动调压阀、水胶比测试仪每使用1个月必须进行维护保养，清除里面浆液凝固后的沉淀。浆体必须在45分钟内全部使用完，且在注浆过程中，浆液应不停搅拌。②封锚。孔道压浆后立即将梁端水泥浆冲洗干净，同时清除支承垫板、锚具及端面混凝土的污垢，并将端面混凝土凿毛，将截断的钢筋调直，焊好，并绑扎好封锚钢筋，以备浇筑封端混凝土，浇筑封端混凝土时，要仔细操作并认真插捣，使锚具处的混凝土密实。

6 结束语

预应力箱梁智能张拉施工中重要的几个环节包括预应力筋张拉前准备、预应力管道安装、钢铰线下料及安装、预应力筋张拉、孔道压浆，其施工质量的好坏直接影响到桥梁的使用寿命，由于智能张拉设备的优点，确保了上述施工环节工程质量，在施工中要充分发挥智能预应力张拉的特点。

参考文献：

[1]王金秋.预应力混凝土箱梁施工技术探析[J].山东科技，2011(04).

[2]李方.桥涵施工技术[J].桥梁建设，2011(08).

[3]李建五.京沪高速铁路预制箱梁预应力施工技术探讨[J].山西建筑，2010（10）.