溧宁高速公路预制箱梁孔道压浆施工关键技术控制研究

薛 华,陈光林,汤 勤

(常州交通建设管理有限公司,江苏 常州 213000)

预制构件的孔道压浆其作用可以表述为以下方面。(1)浆液包裹预应力钢绞线，通过浆液凝固后在孔道内的高充盈度和高密实度，阻止水、水蒸气以及空气进入孔道或滞留在孔道，以防止形成钢绞线锈蚀的外部因素；(2)预应力孔道如果不进行压浆填充，钢绞线就会处于自由位移状态，这时，一旦有动荷载作用，钢绞线便会产生振动。而在压浆饱满的孔道内，通过水泥浆液凝固后的高强度，对钢绞线起到较强的握裹和固定，以防止钢绞线在动荷载作用下发生弦振，从而防止钢绞线骤断，并能有效减缓钢绞线的松弛速度。另外，压浆的高密实度和高强度，还可以在一定程度上消除预应力混凝土结构在反复荷载作用下对锚具、夹片以及被夹片紧紧夹持的钢绞线与夹片连接处的疲劳破坏，提高结构的可靠性度和耐久性。

也有部分文献指出，孔道压浆后，可以通过凝固后的高强水泥浆来传递钢绞线的预应力，这种观点其实是不正确的。孔道内浆液凝固后，由于此时的凝固的压浆材料内部并不存在预应力，因此其无法起到预应力传递作用。

溧宁高速公路在初期预制箱梁预应力孔道压浆施工时发现存在压浆不密实的现象，通过QC活动小组的工艺改进和技术提升活动后得到了根本性的解决。

1 孔道压浆所采用的设备及材料

1.1 压浆设备的选择

溧宁高速公路采用的压浆设备为LJ-YJA系列大循环智能压浆系统，该系统由制浆系统、压浆系统和微电脑控制系统等三部分组成。

制浆系统的上料及称量均由微机控制，自动称量误差在0.5%以内。其高速搅拌功能可实现转速1 400 r/min的高速旋转，便于其能够拌制出低水灰比、高流动度的浆体。临时储浆桶具备40 r/min的低速搅拌功能，以利于浆液不泌水、沉淀或者凝固。

用活塞式压浆泵泵送的浆体无气泡，能够有效避免在压浆过程中浆液内充盈气体，产生气塞，形成气室，造成内部空洞，留下质量隐患。

1.2 孔道压浆材料及水灰比的控制

溧宁高速采用的是水泥浆加入减水剂制成的浆液。水灰比为0.34。这种浆液在施工中出现了浆液性质不稳定、流动性不好、存在较大的泌水率，且在压注过程中会产生管路堵塞。压注后强度达到设计强度后经弹性波法检测发现存在孔道不密实，中空现象较多，且中空产生于孔道的中间部位。经开凿直接观察发现浆体存在较多微孔隙和气泡，给桥梁的安全耐久性留下隐患。

后来压浆材料改为专用压浆料，其组成成分为多种优质水泥基材料以及高性能外加剂，配置的浆液流动性好，稳定无收缩、微膨胀，具有良好的孔道充盈度，凝结时间可调，凝固后强度高且增长迅速，不含对钢筋有害物质等特点[1]。专用压浆料的各项检测参数为：初凝时间为7 h，终凝时间为10 h，初始流动度为15 s，30 min流动度为19 s，24 h自由泌水率为0，0.36 MPa压力泌水率为1.2%，24 h自由膨胀率为0.5%，3 d抗折强度为10.6 MPa，3 d抗压强度为30.4 MPa，氯离子含量为0。

溧宁高速公路施工初期采用的压浆材料中，水泥浆水灰比为0.34，压浆效果不佳。采用了专用压浆料后，水灰比调整为0.28，但是实际施工时发现实际施工水灰比要比设计的0.28大，最大达0.33，查找原因发现由于拌和机的自动称量系统在下料过程中，由于冲击力的作用，使称重系统误判断为压浆料称量正确，实际上是压浆料少了，这种误差导致了水灰比增大。也正是因为浆液中水增多，使浆体凝固后，自由水蒸发形成闭口空隙，导致压浆后密度降低。我们可以通过对不密实的管道内加注清水，则发现注水后数小时水被浆体吸收。

2 工艺改进方法

2.1 压浆前孔道清理方法的改进

《公路与桥涵施工技术规范》中要求，在孔道压浆之前，应对孔道进行清理，清理的方法是采用高压水进行清洗，在清洗完成后，再用空气压缩机吹除滞留在孔道内的水以及其他杂物。

施工中，压浆工作小组严格按此方法进行，但是压浆后发现浆体产生气泡多，强度偏低，分析原因是空压机吹除空气不彻底。因为压浆前，预应力已经张拉，锚具将孔道两端都已经封闭了，其透水孔只有出入浆液的小孔，且出入浆液的孔直径非常小，只有2 cm左右，想通过空气压缩的方法将孔道内的水压缩出去并且清除孔道内的残留物肯定的无法做到的。

因此，QC项目改进小组改进了此工艺，不是在压浆前进行冲洗，而是在预应力钢绞线穿入到孔道之前就应该事先用清水清理孔道。但是经试验发现，即使在钢绞线未穿束，仍然有大约20%左右的水不能排除。于是QC改进小组又采用了海绵球清除清水的方式进行清理，即将高密度海绵球塞入孔道，再用空压机压缩空气，这样就可以有效地排除孔道内的水了，同时，还能清理杂物。

2.2 关于泌水通道的设置

江苏省交建局出台了《江苏省高速公路桥梁预应力孔道智能压浆施工指导意见》，其中明确规定，在压浆前，将孔道两段锚具、夹片以及钢铰线切割头应用水泥浆进行封闭，只露出压浆口。

但是按此方法进行，泌水通道被堵塞，再大的压力也不能使浆液密实，按此种方法压浆后，仍然存在空洞两端空洞，内部浆体不密实的情况。

经QC改进小组分析，如果在压浆过程中不保留泌水通道，则浆液内的富余水无法排除，浆液密实度不足，甚至会因凝固后体积减小而出现孔道空洞的现象。为了解决这个问题，QC小组将进浆口一侧孔道全部密闭，而将出浆口一侧的锚口钢铰线切割头露出，让它形成泌水通道，当压力传递到出浆口时，浆液中的富余水会延钢绞线的缝隙渗出，以便于浆液密实。

2.3 二次补浆操作

二次补浆工艺[3]则是在施工后发现了问题的一种应急措施。即发现压浆没有压到位，以自由无压力的状态灌入浆液。由于浆液收缩，仍然会出现较小空隙。为了验证浆液在自然无压情况下收缩情况，QC小组做了一个试验。用16节波纹管进行试验，其长度都不相等。用塑料胶带堵住且密封一侧。然后分别向管内注入水灰比为0.28和0.40的浆液，浆液液面与波纹管上口齐平。在波纹管内浆液完全凝固后，用游标卡尺测量此时浆体顶面距波纹管上口的距离。

表1所示我们不难发现，当浆液水灰比在0.28的时候，浆体未出现体积收缩。而水灰比为0.40时，情况就完全不同了，浆液体积收缩率较大，最大达到了0.9%，由此得出结论，当无压灌浆时，水灰比较小的情况下，完全可以达到孔道的密实。而水灰比较大或有严重泌水时，会出现浆体体积收缩。

表1 不同水灰比的浆液凝固后体积收缩情况比较表

3 检测方法

为保证孔道压浆的施工质量，要从三个方面进行检测。

(1)确保设计配合比(即水灰比)满足设计要求，这是前提条件。

(2)压浆实施阶段，必须进行浆液的工作性能检测，使其达到设计要求。

(3)成品的抽检。如果设计配合比满足要求，施工过程控制良好，那么孔道基本是密实的，如果因浆液本身存在问题，那么，空洞的产生一定是在孔道的最高点(对于预制箱梁来说就是孔道的两端)，因此，检测可以用灌水法进行定量检测。

根据灌入到孔道内的水量，用采用公式L=4M/(πD2-0.04ns)[4]。其中，L为空洞的长度，M为灌入孔道内的水量，D为波纹管的直径，d为钢绞线的公称直径，n为钢绞线的根数。

4 结 语

溧宁高速公路通过QC活动对工艺控制要点的改进，从压浆料的选择、设备的检校、工艺的控制等工序，特别是改进了孔道清理工序、重新对泌水通道进行设置以及稳压时间的研究，对孔道压浆质量控制的薄弱环节进行了加强。通过实践探索，消除了溧宁高速公路预制箱梁孔道压浆的多种病害，经检测，孔道压浆质量的合格率达到了100%，本方法可以推广应用。