桥梁预应力智能张拉压浆技术在高速铁路施工中的应用

王记涛 王志杰 焦刘霞

摘要：高速铁路桥梁采用传统的张拉压浆进行施工，将会存在诸多问题，不能保障施工质量，还会降低结构的耐久性。文章通过对预应力智能张拉压浆技术进行分析，该方式能够提高施工质量和施工效率，具有很好的经济效益。于是将其应用于高速铁路桥梁的施工中进行实例研究。

关键词：预应力;智能张拉;智能压浆;高速铁路桥梁

中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）02-0175-05

由于预应力在混凝土结构中具有很好的应用效果，于是在我国的各种工程建设中可以使用预应力进行加强结构质量。在预应力施工过程中，其中最重要的工序即张拉压浆，直接影响着结构的耐久性和质量。由于传统的张拉压浆存在各种问题，不能保证施工质量，严重影响了人类的生存和生活，造成了巨大的经济损失。于是为了提高施工质量，提出预应力智能张拉压浆技术，该技术能够解决传统张拉压浆的弊端，从而很大程度上提高工程施工质量。

1桥梁预应力智能张拉压浆技术的重要性

传统的预应力张拉施工系统的组成部分比较简单，主要是机械化的油泵、千斤顶等设备组成。在应用过程中存在很多的不确定因素，容易造成很多误差，其张拉精度大致在±15%左右。这些误差的来源大致有4种：①在施工时控制位移和压力是通过手动的方式操作，这种操作方式难免会存在较大的随意性，在施工过程中仅仅只通过压力表的讀数控制张拉力，这种方式的精确度不高，所以就会存在一定的误差;②在持荷的时间段内不能精确的控制好荷载大小，因为没有自动补偿张拉功能，所以在控制过程中就会存在欠张的情况，当出现这种情况之后就会给工程质量造成较大的危害;③在桥梁施工时，需要对钢绞线张拉伸长量进行测量和记录，这些工作都是通过人工进行完成，所以就会存在数据不可靠或者记录不及时的现象，也会造成一定的误差;④在进行预应力张拉时需要同步进行张拉，然而传统的施工方式是通过人工进行张拉，不同的人之间不可能达到完全的同步，所以在进行张拉时同步精度会比较低，不能达到完全的多顶对称张拉，在锚固过程中会存在瞬时的卸掉荷载，然后就会对夹片造成冲击，必然会造成一定的误差。所以使用传统的预应力张拉施工系统存在很大的误差，会造成施工质量无法达到很高的要求，从而会限制其应用。

传统的压浆工艺也存在很多的缺陷，较为严重的缺陷就是压浆不密实，就会造成施工中存在很多的问题，比如压浆不密实就会使得预应力筋与其他杂质和空气进行接触，就会导致预应力筋出现腐蚀现象，从而降低预应力筋和浆体的粘接能力，从而造成整个结构的预应力降低，结构承载能力将会达不到规范要求，最后可能还会造成安全事故;另外，压浆不密实还会造成锚头出现应力集中现象，结构的受力状态就会发生改变，从而使之达不到规范要求。使用传统的压浆工艺会出现各种预应力施工质量通病，比如钢筋外露（如图1所示）、锚下开裂、断丝（如图2所示）、绞线在孔道内缠绕等。

面对传统的张拉压浆技术存在的各种缺陷，将其应用于桥梁或者高速铁路中必然会存在较大的质量安全问题，为了避免技术的不足之处，使用智能张拉压浆技术势在必行。通过使用智能张拉压浆技术不仅能够提高张拉力精度值，降低施工过程中的各种误差，还能够提高施工效率、降低成本、提高施工质量等优势。所以在高速铁路施工中使用桥梁预应力智能张拉压浆技术将会更加合适，能够保证高速铁路施工的质量，降低安全事故的发生。

2桥梁预应力智能张拉施工技术应用分析

2.1智能预应力张拉系统的结构与工作原理

智能预应力张拉系统的主要结构包含3个部分，分别为智能化的操作主机、千斤顶和油泵，当然还包含其他的结构，该系统如图3所示。其中智能化的操作主机在系统中起到最重要的作用，另外两个主要结构相互之间配合，然后与主机形成一个有机结构，充分发挥系统大的功能，共同作用形成一个智能张拉系统。由于将智能化应用到系统中，并且其操作界面比较简明、清晰易懂，从而能够增强系统的体验感。将相关的数据直接使用计算机传输到智能化的操作主机中，即可反映出钢绞线伸长量和张拉力之间的关系，并且反映的结果非常直观且准确，能够直接用于张拉施工时的校对指标。

在施工过程中，传感器能够及时的将相关数据传送给计算机，然后计算机会将其传输给主机，主机受到数据之后会及时的对其进行分析，从而准确的反映出力与伸长量之间的变化关系。当张拉设备在工作过程中，其中需要对称张拉，所以能够调整其电机参数，从而实现张拉补偿功能。另外，在控制张拉预应力时，需要对油泵电机转速进行良好控制，才能保证张拉预应力的准确性。

在整个技术施工过程中，主要通过主机中的指令控制模式，然后检测和监控张拉过程，其控制作用属于自动化控制。智能张拉系统中还存在断电后数据记忆功能和漏压补偿功能，所以机械出现问题之后，比如存在断电或者漏压的现象，并不会导致张拉数据丢失，从而能够提高在应用过程中的稳定性能。

2.2智能张拉施工技术

采用传统的施工方式，桥梁出现各种问题的主要原因在于预应力施工的不标准性和不规范性。对某大桥的施工过程中，出现了钢绞线缠绕到一起的现象，于是在张拉过程中就会导致长短不一样的状况，于是就会出现断丝或者滑丝的现象。更严重的是在张拉过程中，没有出现任何的问题，然而在其施工完成之后不久，就会出现钢绞线疲劳的问题，从而造成更为严重的事故。

由于这些问题，降低了桥梁施工的安全性能，为了解决这些问题，于是在张拉之前，就将桥梁相关的重要要素输入到主机系统中，然后根据桥梁的设计要求，从而可确定出预应力张拉过程中需要的各种相关参数，比如混凝土强度等级、钢绞线个数等等。

在施工过程中，随着时间的变化，张拉过程中的千斤顶应力、应变都会发生变化，此时可以通过实时监控进行观察，从而可以其变化曲线进行分析，当在施工过程中出现某些问题，可以通过观察到的变化曲线从而及时的解除张拉状态，从而可以提高施工过程中的稳定性和安全性。于是与传统的施工方式相比，使用智能张拉系统能够提高某大桥的施工效果，提高其安全性能，并且能够将其延伸误差控制在2%以内。

另外，通过智能张拉系统，能够让工程建设的多个参与部门进行及时的相互交流，比如监理方、设计方、业主方等。而且智能张拉系统在互联网技术的作用下，能够实现空间限制，在远距离的地方能够对施工进行管理，所以有助于提高施工质量。同时，在应用智能张拉系统时，能够自动生成张拉记录表，并且将这些表发送给业主，从而可以保证数据的真实有效性，因为某些施工单位会将数据进行造假，从而可以杜绝这种造假行为。并且还能够省去工程数据统计工作，从而可以提高工程施工的效率。表1即为智能张拉系统与传统的手工张拉的比较，从表中可知直观的看出智能张拉系统的优势更多，应用效果将会更好。

3桥梁预应力智能压浆施工技术应用分析

3.1智能压浆系统的结构与工作原理分析

智能压浆系统的主要作用在于能够将预应力筋保护在混凝土内，确保其不会漏在外面，从而避免受到环境因素的影响造成预应力筋出现破坏。所以将智能压浆系统应用到桥梁中能够提高其耐久性。智能压浆系统的工作原理在于，首先预应力钢筋使用水泥浆体将其与包裹在混凝土上，从而使得混凝土与预应力钢筋进行有机结构成为一个整体，从而可以提高结构的承载能力和抗裂性能。在应用传统的压浆技术时，如果预应力管道内部的压浆不密实、孔隙过大，从而就会影响到结构的整体稳定性，降低其结构的耐久性能。但是随着智能压浆系统的应用，能够保证压浆达到密实度，从而提高结构的耐久性、保证其施工质量。图4即为系统结构的原理图。

从图4中可以看出智能压浆系统的结構组成，其中最重要的结构为计算机主机、循环压浆体系和测控体系。在系统中有一个回路构成，其中主要包含预应力管道、压浆泵和制浆机组成，其主要作用在于将管道内的浆液进行循环作用，目的在于将管道内的空气排出干净。如果该回路中出现堵车现象，将会被及时的发现并对其进行处理。

智能压浆系统在冲孔过程中主要利用的压力，能够将管道内的杂质清除干净，从而可以保证压浆密实度。管道内压浆流量、水胶比等参数会通过安装传感器进行实时监测，安装位置为进出浆口，通过对这些参数的监控，能够将数据传送到主机中，主机就会对数据进行分析，从而能够得到系统的反馈，对相关参数进行调整，使得压浆过程能够顺利完成。

智能压浆系统最重要的优势在于能够保证浆液密实度，从而降低管道内部空隙率，有助于提高压浆施工的质量，从而使得结构的整体质量有所提高。在应用智能压浆系统时，需要对其相关参数进行设置和调节，其设置和调节的合理性直接决定着智能压浆系统的应用效果，所以，相关工作人员需要提高智能压浆系统的操作能力，才能保证施工质量与效果。

3.2智能压浆施工技术

智能压浆施工技术在某大桥的应用过程中，实现了灌浆回路的循环，能够使得浆液从出口位置流到储浆桶中。预应力管道中存在空气，要保证灌浆的密实度，就需要将其中的空气排除干净。智能压浆系统的主要施工方式就是使用的持续循环灌浆方式，在这个过程中需要对浆液水胶比进行检测，当然还有其他的相关参数需要进行检测，于是在出进浆口的位置设置传感器，从而检测相关的指标，有利于提高灌浆施工的质量。另外，当有些指标参数不符合规范设计时，还需要通过主机对其进行分析，然后对参数进行调整，直至参数符合相关规范为止。所以通过智能压浆施工技术能够有效保证施工的质量。

智能压浆系统在应用过程中，能够有效保证压浆的密实度符合规范设计，能够将管道内的空气排出干净，从而提高预应力压浆施工的质量。另外，在应用该技术过程中，为了消除锚头密封不实的情况，可以通过使用密封加弹性垫片的方式，从而可以保证其密封性能。总之，与传统的压浆施工技术相比较，智能压浆系统可以大大提高施工的精确度，降低人为因素的干扰，提高施工的总体质量。能够对灌浆过程进行实时监控与调整，及时发现问题，从而保证施工质量。最后，由于在压浆施工中使用了智能化的施工方式，能够提高施工效率，从而提高工程的社会效益。表2即为智能压浆与传统压浆的比较，从表中可以明显的看出智能压浆系统的优势更多。

4预应力智能张拉压浆技术的实际应用

在某高速铁路大桥中应用预应力智能张拉压浆技术，其中某个梁底、腹、顶板束一共需要330孔预应力，另外还需要准备6孔作为备用，一共需要张拉162次，压浆168次，这是采用的智能张拉压浆技术进行的施工，所以其张拉和压浆次数相对很少。并且还能够提高施工质量和施工效率，降低施工成本。

在高速铁路的应用过程中，从中可以发现施工预应力张拉压浆技术的优势。从技术方面进行分析，通过使用智能张拉系统，当张拉力下降百分之一时，锚固之前就会通过系统的自动不拉功能，将其值改正到规定值;能够实现真正意义上的双控，自动对相关数据进行测量和调整，和张拉力同步控制;在应用过程中其同步精度达到±2%;通过智能化的张拉系统，能够自动的按照设定的程序进行工作，减少了人为的影响;在应用过程中，采用的缓慢卸载，从而降低了夹片的损坏率，还能够减少回缩率;另外，在应用过程中能够实现远程监控，提高人员的安全性，提高管理水平和施工质量。

在高速铁路中应用智能压浆系统的主要优势在于，能够将预应力管内的空气排出干净，从而提高压实密度;能够对管内的压力进行自动调整，从而使其保持在规范设计的范围内;在应用过程中自动加水加料，从而可以保证浆液水胶比控制在一个正常的值内;对管道内进行实时的检测，从而有利于调整灌浆压力;另外，智能压浆系统在该高速铁路中进行应用，能够将其质量进行追溯，提高质量和管理水平。

上述是从技术方面分析该技术的应用效果，然而从经济效益上进行分析，将会更加直观的看出智能技术在应用过程中的优势。如果采用传统的张拉至少需要6人同时工作，其中张拉需要2人，测量需要2人，记录数据需要2人，而使用智能张拉只需要2人即可完成，其中一人操作电脑，另外一个人照看张拉现场。所以通过使用智能张拉技术能够节约4人的工资。智能压浆技术能够对双孔同时压浆，而人工智能压浆一个孔，所以不仅能够节约一半的工人，而且还提高了工作效率，所以采用智能张拉压浆技术具有非常好的经济效益。

5结语

综上所述，预应力智能张拉压浆技术的优势更多，能够提高工作效率、增强施工质量、增加张拉精确度、节约成本等，正式由于这些优势较多，使其在桥梁施工中具有广泛的应用价值。对于高速铁路施工过程中，同样能够使用该技术发挥更好的应用效果。随着科学技术的不断提高，预应力智能张拉压浆技术将会得到进一步的改进与发展，将会具有更好的应用价值。