真空辅助压浆技术在铁路刚构连续组合梁桥中的应用



真空辅助压浆技术在铁路刚构连续组合梁桥中的应用

刘学刚

银川第一市政工程有限责任公司 宁夏银川 750001

[摘要]本文重点介绍真空辅助压浆技术在新建铁路重庆至利川线土建工程第Ⅲ标段蔡家沟双线特大桥(80+3×144+80)m双线刚构连续组合梁中的运用。

[关键词]预应力；真空辅助压浆

1、工程概况

由中铁大桥局集团承建的新建铁路重庆至利川线土建工程第Ⅲ标段蔡家沟双线特大桥，其主桥上部结构采用(80+3×144+80)m双线刚构连续组合梁，主墩采用“哑铃型”承台、“A型”墩身，23#主墩墩高达139m，为时速200公里以上客货共线世界最高双线铁路墩。刚构连续组合梁截面形式为单箱单室变截面变高度箱梁，箱梁顶板宽10.96m，底板宽7.2m，梁高在11m～6m间变化；纵向预应力采用17-15.2mm钢绞线，内径90mm、外径104mm塑料波纹管成孔；管道采用真空辅助压浆技术施工。

2、真空压浆的必要性

后张预应力混凝土箱梁压浆的目的，一是防止预应力束被锈蚀，增强预应力构件的耐久性；二是填充预应力束的孔道，将构件形成整体，传递预应力并防止应力筋松弛。因此要求孔道压浆一定要饱满，凝固后的水泥浆致密、收缩少(甚至不收缩)，并具有较高的强度。

实践证明，采用普通压力压浆工艺的压浆质量往往不尽人意，存在浆体收缩大、管道不饱满等，主要是由于水泥浆质量不稳定、封锚不密实而导致漏浆等原因造成的。要保证或提高普通压力压浆的质量，从技术措施上必须改善水泥浆的性能，如减少水灰比、添加外加剂等；从技术措施上尽量作好管道的密封工作，排除浆体内混杂的空气，增加浆体密实度。

真空压浆正是针对解决上述问题应用而生的。真空压浆在压浆前先用真空泵抽出孔道内的空气，使孔道内形成约0.06～0.08MPa的负压，这要求孔道及封锚必须严密。真空压浆时边抽真空边压浆，孔道内始终保持约0.08MPa的负压，即利于排出浆体内混合的空气，使浆体很难形成气泡，利于浆体致密，同时又相当于给浆体施工增加了一个吸的功能，这样可以达到降低压浆机的负荷，减小压浆难度。从另一个角度说，可以降低水泥浆的水灰比，提高浆体的密实性和强度，减少浆体的收缩。

3、真空辅助压浆施工方法

3.1真空辅助压浆原理

压浆前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道中的真空度达到负压0.08MPa左右，然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道。真空辅助压浆的关键是要保证管道及锚固体系的密封性，能保证管道内形成一定压力的负压。其工作原理见下图。

真空辅助压浆原理图

3.2真空辅助压浆的设备

真空辅助压浆所需机具设备包括：灰浆搅拌机、真空泵、真空表及连接阀门；压浆泵及压力表；压浆管、球阀、滤网、水管、空气滤清器、高强胶管及储浆罐等设备。

(1)采用搅拌速度大于1000r/min的高速搅拌设备，浆叶最高线速度限制在15s以内。浆叶的形状与转速相匹配，并能满足在规定的时间内搅拌均匀的要求。

(2)压浆机采用连续压浆泵。其压力表最小分度值不应大于0.1MPa，最大量程应使实际工作压力在其25%～75%的量程范围内。

(3)储料罐带有搅拌功能。

(4)真空泵须能达到0.092 MPa的负压力。

(5)称量精度：在配制浆体拌和物时，水泥、压浆剂、水的称量须准确到±1%(均以质量计)。计量器具均须经法定计量检定合格，且在有效期内使用。

3.3真空辅助压浆对浆体的要求

管道压浆前，事先对采用的压浆料进行试配。各种材料的称量须准确到±1%(均以质量计)。水胶比不得超过0.33；浆体7d抗压强度不小于35MPa，抗折强度不小于6.5MPa；28d抗压强度不得小于50MPa，抗折强度不小于10MPa。经试验室验证试验，浆体性能各项质量指标均满足《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》（TB/T3192-2008）要求后方可使用。

3.4真空辅助压浆施工步骤

3.4.1压浆前准备工作

(1)在施工前，确认浆体配合比。

(2)检查材料、设备、辅件的型号或规格、数量等是否符合要求。

(3)切割钢绞线，安装锚垫板盖帽，按设备布置示意图进行各单元体的密封连接。

3.4.2试抽真空

将机具按图1所示连接好(进浆阀之前的可暂时不连接)，关闭进浆阀、排浆阀、打开排气阀、抽真空阀，拧开进循环水口、开动抽真空泵，观察压力表的读数，当压力表稳定达到-0.06～-0.08MPa读数时，可以进行压浆；否则应重新检查各处封口，再进行抽真空。

3.4.3浆体搅拌

采用常规压力灌浆工艺的双层灌浆搅拌机，上层、下层同时搅拌，上层用于将拌合水和高性能灌浆剂及水泥分散搅拌均匀，搅拌时间一般为3～5分钟。搅拌均匀后，测试上层搅拌罐内浆体流动度，其流动度在14～18s范围内即可通过过滤网进入下层搅拌罐。下层搅拌罐继续搅拌，以保证浆体的流动性。使浆体在压浆前一直处于搅拌中。

3.4.4压浆

(1)开启压浆机前，将压浆胶管里的水排掉等待正式压浆。

( 2 )开启真空泵一直抽到孔道内真空度达到并维持-0.06～0.08Mpa。

(3)启动压浆泵，开始压浆。

(4)当水泥浆从抽真空端的真空管流出时，应关闭通向该真空机的阀门，关闭真空机。同时打开排废管的阀门，让水泥浆从排废管流出，当流出的浆稠度合适时，关闭抽真空端的阀门。

(5)当压浆的压力逐渐上升到0.5Mpa时，开始保压，保压时间为3 min，保压结束后点动压浆泵，以便压力维持在0.5Mpa～0.6Mpa。即可关闭压浆端的阀门，并打开安全阀卸压。

(6)关掉压浆泵，关闭压浆口铁管阀门。

(7)将真空泵和压浆泵的连接器连接到另一条孔道上，重复程序直至压浆结束。

(8)压浆完毕，清洗搅拌机、压浆剂、真空泵及所有连接管道、连接器。关闭电源。将未用完的材料运回仓库。

3.5真空辅助压浆注意事项

(1)整个连接管路如果不能承受1MPa的正压力和0.1MPa的负压力，说明管路气密性不好，必须及时检查更正，合格后方能进入下一道工序。

(2)浆体搅拌时，水、水泥和外加剂的用量必须按配合比严格控制。

(3)灌浆剂自拌制至压入孔道的延续时间，视气温情况而定，一般不超过60～90分钟内(浆体流动度不大于30秒)。浆体在使用前和压注过程中应连续搅拌。对于因延迟使用所致的流动度降低的浆体，不得通过加水来增加其流动度，应予以废弃。

(4)压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土地温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当气温高于35℃，压浆宜在夜间进行。

(5)压浆完毕，应用自来水将搅拌机、压浆泵以及压浆管道清洗干净，以防止浆体硬化堵塞压浆管或压浆孔。

4、结语

本工程通过对真空辅助压浆技术的应用，极大地保证了预应力施工的质量，降低了劳动强度，提高了工作效率，加快了施工进度，节约了施工成本，与传统的压浆技术相比，它提高了预应力孔道灌浆的饱满度与密实度，大大提高了结构的耐久性和安全性。

参考文献

[1]耿东方.真空辅助压浆在工程施工中的应用[J].交通世界(建养.机械),2007(06)

[2]魏道华,张涛.真空辅助压浆技术在桥梁施工中的应用[J].山东交通科技,2007(02)