桥梁施工中真空灌浆技术分析

肖隆妍

（赣州市综合交通运行指挥中心，江西 赣州341000）

0 引言

软弱土层是目前公路桥梁项目施工中比较常见的不良地质条件，其压缩量较大，强度性能较差，承载性能与稳定性也比较差，所以必须选择合理的处理措施才能满足道路交通要求。真空灌浆技术是目前常见的处理技术，压浆施工性能优越，可以提高地基加固质量水平。在实践中，加强真空灌浆施工技术的控制，提高施工规范化与标准化，遵循施工工艺流程，提高路基结构性能和质量水平，对保障桥梁的正常通行有着重要意义。

1 真空灌浆技术概况

真空灌浆技术施工的原理是通过真空泵从一侧将内部空气抽净，使内部空间达到真空状态，一般会接近于-0.1MPa。达到规定的真空度后，从另外一侧开始灌注浆液施工，这时应施加必要的压力，通常为0.7MPa 以内，消除内部气泡、孔隙等问题。因为现场施工有明显的压力存在，灌浆后可以达到严密性标准，所以结构性能和质量合格。与以往压浆技术对比，真空灌浆技术有下述优势：第一，孔道内部空气全部抽出，所以在灌浆后不会发生气泡等问题，且负压施工环境中，水泥浆液也不会有气泡存在，结构密实度可以得到提升，避免发生泌水的问题，提高加固的性能。第二，真空负压的施工环境，浆体内的稀浆会经过负压容器流出，浆液黏稠度符合要求，从而提升结构强度与稳定性。第三，灌注浆液施工中，没有内部空气阻力的影响，加快施工进度，效率得到提升。同时，该方法的应用可以提升经济效益，现场作业也会更加简单，一般成本降低在13%左右。

2 工程概况

某桥梁项目的长度为850m，为两条道路的交叉口部位。经过现场勘察分析发现，该桥梁项目所处的地质条件为第四纪沉积层，烈度为7 度，施工现场从地表以下20m 的范围内都是均匀黏性土，且有部分压砂土透镜体存在。分析勘察报告，经过检查确定不液化土层是地表至20m 深度以下的岩石结构，属于非液化的形式。分析设计方案可以了解到，该桥梁项目总计有14 联结构组成，桥梁设计为四类尺寸单箱双室截面预应力连续梁，其中高度为1.7m 的分别为4×30m、3×30m、5×30m；高度为2.2m 的为30+48+35m。设计方案中应用C50 预应力混凝土连续箱梁，应用真空灌浆方式辅助施工。预应力管道施工中，金属波纹管是主要的施工材料，使用真空灌浆合理的压浆施工，组合形成严密性较高的保护层，消除孔隙的问题，从而可以提高耐久性、安全性以及耐腐蚀性，达到桥梁通行标准。

3 预应力孔道真空压浆技术硬件要求

3.1 水泥浆质量要求

灌浆施工中，结构强度应达到规范和标准要求，7天强度在30MPa 以上，28 天强度应超过40MPa。水泥浆的水灰比应限定为0.30～0.35，通常不超过0.33 为宜。浆体材料的泌水率应控制在3%以内，经过3h 的搅拌处理。泌水率在2%以内，且在24h 内充分吸收浆液材料。浆体流动速度应控制在14～15s，搅拌30min应控制在50s 以内。初凝时间通常不超过3h，浆液搅拌时的温度在35C 以上。

3.2 设备要求

水泥拌和机是主要的施工设备，其搅拌后效果合格，转速在1400r/min 以上。搅拌机的容量满足要求，应至少满足一束孔道灌浆施工的要求，避免在施工中途添加材料而造成结构性能不合格。如果容量无法达到要求，现场需要设置储存桶，且要布置搅拌设备，在搅拌的同时还要压浆施工。

压浆泵保持连续性施工，纵向预应力管道应按照0.7MPa 的恒压开展灌注施工；竖向预应力钢材管道压浆最大压力严格控制，按照0.4MPa 的压力开始灌注施工。压浆泵通过活塞或者排液方式进行控制，加强密封性管理，防止气泡进入水泥浆液内部。压浆施工中，管道内部压力达到恒定的要求，且安装有喷嘴结构，在喷嘴关闭时，管道内部压力不会出现损伤。压力表是重要的计量仪表工具，应加强校准管理，不会出现数据偏差严重的情况。

真空泵的性能尤为重要，必须提供真空度90%以上的真空能力。真空泵之前，应安装空气滤清器，避免抽出的浆液直接进入泵体而导致其损坏。各项设备在正式投入使用前，间隔3h 进行一次全面的清洗处理，在每次施工完毕后也必须进行清洗处理。一般来说，应用中性洗涤剂、皂液或者清水进行管道清洗，管道内部不能有任何有害物质，且应用不含油的压缩空气将内部残留水分排出。

3.3 管道要求

预应力管道材料严格控制，应达到真空压浆施工的要求。塑料波纹管在投入使用前，进行尺寸和性能的检测，产品质量合格。对于连接来说，以热熔焊的方式为主，如果选择直接连接方式，应设置连接管，提高连接性能和质量。管道定位、设置都要满足国家标准要求，且管道模板安装后，端部密封性合格，避免水、杂质进入作业现场。

3.4 外加剂要求

孔道灌浆施工中，材料内加入必要的浆体材料，原材料与浆体可以选择应用硅酸盐水泥的材料，其强度在PO42.5 以上，且不会有结团等问题。水的选择非常重要，使用不含杂质以及有害物质的水是合格的标准，一般饮用水即可。外加剂的选择也非常重要，对提升材料的性能和质量有着重要的作用，但是要选择合适的种类，加强控制加入的比例，且不会有任何有害物质，从而提升浆液的总体质量水平。

4 公路桥梁工程真空灌浆施工流程

4.1 机械准备

在此次工程项目中，制浆机采用高速搅拌机进行，转速可以达到720～1000r/min 的要求。制浆机内含有加水计量装置、水泥存储器等。在搅拌制作前，先把水泥加入存储装置内，并使用5mm 以下的筛孔进行过筛处理，再通过低速旋转的叶片将其传输到存储器内。压浆剂的额定压力在1MPa 以内，而最大压力为2.5MPa。考虑到工程的具体情况，选择使用如下YII2 型压浆剂，该设备中包含制浆、压浆的功能，且有加水计量装置，转速也达到要求，设备操作简单、浆液质量合格。GLB 型螺杆灌浆机，灌浆施工效率较高，且设备吸入性较好，扰动也不大，压力比较稳定，可以根据现场情况调节泵入量。真空泵，该设备具备抽真空能力，完全达到真空度的要求，一般可以保持每小时抽真空40m的效果。SK-1.5 型水环式真空泵抽吸空气，预应力管道内的真空度可以达到-0.1MPa左右，给水气分离器内抽吸空气与水，并且直接排出空气，及时向泵内回流，反复循环利用，并且通过过滤系统消除杂质的影响，利用排污阀处理。

4.2 水泥浆准备

水泥材料选择使用PO42.5 以上的低碱硅酸盐水泥，应用无污染饮用水开展浆液的制作，并且加入一定比例的真空压浆助剂，提升浆液的和易性，同时还要消除任何腐蚀性物质，如硝酸盐、氯化物等，以免影响浆液的质量。在水泥搅拌工作结束后，浆液压入的时间控制在40min 以内，性能参数如表1 所示。

表1 水泥浆性能要求

4.3 管道安装

采用在预应力孔道的纵、横方向上埋设塑料波纹管成孔施工方式，在使用前进行全面检查，外表达到清洁、无污垢的要求，没有空洞、开裂等问题，检验合格后才能投入使用。管道设置位置严格控制，保持梁体结构受力均匀。因此，在预应力管道安装中，严格执行设计方案的要求，确保平面与立面达到精准性的要求。安装波纹管的阶段，应保证波纹管与钢筋达到固定性要求，定位钢筋与腹板钢筋稳定绑扎连接，定位筋直接焊接到骨架箍筋上，形成稳固的结构，预防在施工中出现上浮或者偏移等问题。严格执行设计方案的标准，定位筋设计为十字架的形式，间隔距离按照直线0.5m、曲线0.25m 进行设置，提高结构强度性能。波纹管安装到规定部位上，要避免出现反复弯曲的情况，预防发生管道开裂的问题，还要避免焊接时火花造成管壁的损坏。在波纹管安装工作结束后，应重点检查波纹管的安装部位，曲线形式达到设计标准的要求。塑料波纹管应用专用焊机开展焊接连接，或者采用密封性能合格的连接器连接，禁止使用胶带绑扎施工，提高管道连接的密封性，预防浇筑时出现浆液渗出或者管道堵塞的问题。张拉端下部喇叭管设置后，应联合使用螺旋进结构，且要设置钢筋网部件，确保波纹管与锚下喇叭管连接达到紧密度的要求，确保各个部位填充密实，达到密封性效果要求。内侧模的安装实施前，工作人员加强波纹管的定位、密封性的检测，全面检查和验收管理，使预应力孔道达到规定技术标准要求，预防发生堵塞的问题。一旦出现波纹管开裂或者烧伤等情况，应将其用胶带缠上，达到密封性效果。因为钢筋、管道的密集度较高，如果在现场施工中钢绞线、精轧螺纹钢与普通钢筋存在干涉的问题，应积极和设计人员保持联系，做出局部调整，按照普通钢筋、精轧螺纹钢筋、横向预应力筋的顺序进行，确保预应力钢筋管道达到稳定性标准。

4.4 灌浆

在储浆罐内加入水泥浆，然后使用灌浆泵施工，利用高压灌浆管完成灌入施工，如果灌浆泵内的浆体浓度较大时，应做出关闭处理，确保管道的连接达到紧密性要求，符合工程施工作业标准。在合格后，关闭灌浆法，开启真空泵，真空度达到-0.06～0.1MPa，即可开启灌浆阀、灌浆泵进行灌浆施工，此时采取连续真空泵施工方式。经过检查灌入符合要求后，即可停止灌浆施工，此时的压力为0.7MPa，并且保持2min的稳压，结束排气、泌水等操作，在浆液完全达到密实、饱满性要求，立即停止灌浆施工，关闭阀门，达到施工的要求。

4.5 清洗及封堵端头

外管管道卸除的同时还要全面清理滤清器、阀门。在压浆施工结束后，应及时将端部封堵处理，此时应用的混凝土材料与梁体结构是一致的；在混凝土制作中，按照每日施工量制作，避免发生浪费的问题。封端混凝土达到终凝后，应用聚氨酯防水涂料涂抹处理，结构厚度控制在2mm 左右。

5 真空灌浆施工质量控制措施

5.1 管道质量控制

真空灌浆施工环节，管道密封性、承压性都会给施工效果带来影响，所以在现场施工前，应加强管道密封性检测，消除不利因素的影响。如果发现管道存在密封不严格的情况，需要立即采取处理措施，以提升灌浆施工水平。在现场施工阶段，塑料波纹管的密封效果非常好，绝缘性达到要求，不会由于外部因素的干扰而造成预应力筋损坏。在现场施工时应加大力度开展波纹管防护，一旦损坏就要立即处理，确保工程质量合格。

5.2 施工材料质量控制

在工程正式实施前，由专业技术人员对现场地质条件展开深入调查和分析，选择合适的材料型号。选择可靠、稳定、实力强的供应单位提供施工材料，确保原材料的质量合格。同时，还要落实材料的检测工作，对于无法满足施工要求的材料，应及时调整和更换。在项目的实施环节，应定期展开抽查检测工作，避免由于外部因素的干扰影响导致材料变质、损坏。浆液的配合比尤为重要，关系到施工的效果，所以需要加强配合比的试验分析，确保参数达到要求。水灰比也需要得到全面控制，如果水灰比超出规定要求，极易发生严重泌水的问题，在后续凝固时发生收缩过大的情况，结构强度会下降。为了避免发生浆液离析的问题，泵送时应持续搅拌处理，如果因为温度升高而不能达到流动性要求，应禁止直接注水，执行工艺方案采取处理措施。

5.3 灌浆施工质量控制

灌浆前，根据设计方案进行和设备的连接，达到连接质量和性能标准。对各个阀门进行检测，达到密封性要求，不会有浆液渗漏而影响桥梁的施工效果。一般情况下，灰浆先进行过滤处理，把其中杂质清理后，才能开始应用注浆泵施工，避免发生堵塞的问题。在灌浆作业环节，始终保持管道内真空度合格，从而提升灌浆的质量水平。灌浆工作结束后，立即组织人员进行质量检查和验收，任何质量问题，都会威胁桥梁工程的性能。

5.4 建立质量控制体系

施工单位具备较高的质量意识，组建完善的质量管理体系，始终坚持质量管理不放松。每一道施工工序完成后，都必须由质检人员进行质量检查和验收，如果发现潜在的质量问题，需要立即返修处理，防止出现严重的缺陷。在项目正式实施前，组织相关技术人员展开培训和教育，提升人员技术水平，规范化管理施工现场，避免人为操作失误的情况，有效提升桥梁的工程质量水平。构建完善的人员责任制度体系，确定各级岗位的工作职责，以达到桥梁施工质量和性能的标准要求。

6 结语

真空灌浆技术有着非常高的先进性，可以提升桥梁工程的耐久性、安全性以及稳定性，所以被大量地应用到桥梁工程的施工中。在使用该技术时，要加强管道密封性的管理，保持真空度符合施工的要求。同时，还要建设完善的质量管理体系，消除质量问题，并落实人员的培训和教育工作，使工作更具规范化、标准化，提升桥梁施工效果，满足现代化建设的需要。