城市道路桥梁真空灌浆技术研究

李旭波

（江西省路桥工程集团有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

城市道路桥梁施工环节对施工质量的要求非常高。传统的混凝土施工技术存在质量不达标的情况，对桥梁工程造成一定影响。在这种背景下，采用真空灌浆技术开展施工，解决桥梁工程存在的问题。真空灌浆技术能够适应各种桥梁结构和材料，具有较高的适应性和通用性。此外，通过真空灌浆技术，可以弥补桥梁结构中的孔隙和裂缝，提高城市道路桥梁的抗震性、耐久性和稳定性。

1 真空灌浆技术

真空灌浆技术是一种应用于桥梁工程中的专业施工技术，能够提高结构物的密实性、抗渗性和抗裂性。该技术通过在结构空腔内部形成负压环境，将水泥浆或灌浆材料注入结构的孔隙中，以填充和加固结构空腔内部的孔隙。真空灌浆技术的工作原理基于以下几个关键步骤：第一，对需要灌浆的结构进行准确的勘测和评估，确定灌浆的位置和方法。第二，准备适合的灌浆材料，并将其输送至施工现场。第三，在结构空腔中，设置抽气管道和密封装置，并进行密封，以形成负压环境。第四，通过抽取空腔内部的气体，创建真空环境，促进灌浆材料流动和渗透。第五，将灌浆材料注入结构的孔隙，充分填充孔隙，并确保材料与结构的良好黏结。

真空灌浆技术的应用可以实现多种目的。首先，通过填充结构空腔中的孔隙，可以提高结构物的密实性，增强其整体的抗压和抗震能力。其次，灌浆材料的渗透性可以有效提高结构的抗渗性，防止水分渗透和泄漏。最后，真空灌浆技术还可以修复和加固已经出现裂缝或损伤的结构，提高其整体的抗裂性和耐久性。

真空灌浆技术是一种有效的施工方法，可用于加固和改善各类结构物的质量和性能。它不仅能够提高结构的密实性、抗渗性和抗裂性，还能够延长结构的使用寿命，并为结构的长期稳定运行提供可靠保障。因此，在工程建设和维护过程中，真空灌浆技术被广泛应用，并成为提升结构工程质量的重要手段之一[1]。

2 案例分析

以某水库桥梁工程为例，该桥梁总长为950m，宽度为21m，桥梁主体由预应力混凝土连续刚构组成。每个孔道之间的间隔分别为70m、126m、161m、160m、113m，箱梁采用三向预应力的设计方式，同时应用真空灌浆技术对主桥纵向波纹管实施操作，提高后张预应力混凝土结构的安全性，延长其使用寿命。在实际施工过程中，首先利用真空设备对孔道实施抽真空操作，而后开展泥浆灌注施工。在此过程中，应对灌注压力进行合理控制，提高孔道的密实性。在确保管道内部处于真空状态的前提下，合理应用真空灌浆技术，有效防止孔隙及泌水问题。同时保证孔道的密实性，使孔道内的水泥浆压力保持统一。另外，应用真空灌浆技术还能加快施工进度，防止裂缝情况发生，使灌浆的饱满度以及强度达标。

3 应用真空灌浆技术施工

3.1 设置预应力管道

其一，在间隔50～80cm 的位置设置固定钢筋，防止浇筑环节波纹管移动或者上浮的情况。针对梁体结构中的定位钢筋，应采用焊接的方式将其与主筋、箍筋实施连接。在焊接时，要确保不会对波纹管造成损害。其二，应用比原有管道更高级别的管道作为其接头位置的连接管，长度根据连接管内径值而定，通常保持在5～7 倍状态为宜。在具体连接过程中，确保接头位置不会出现角度变化问题，并采用相应材料将其缠绕结实，防止后期泥浆渗漏。如果采用塑料波纹管，则要利用套管对其实施连接。其三，检查管道位置并确保合格后，方可开展浇筑施工。在施工时，还需对管道及垫板安放的位置进行定期检查，防止管道与接头出现碰撞问题[2]。其四，在曲线端的最高点位置设置观察管，一般观察管要比顶面混凝土高大概20～30cm，为后期检查工作提供便利。

3.2 准备工作

其一，当张拉工序完成后，需对张拉数据及具体锚固情况实施检查，确保检查结果达标后，方可开展封锚灌浆的准备工作。

其二，利用切割设备将外露钢绞线切除。在切除过程中，保证钢绞线外露长度小于3cm，而后进行封锚操作。

其三，封锚环节通常采用保护罩进行操作，或者利用无收缩性的水泥砂浆进行封锚作业。一般情况下，保护罩的应用频率更高。利用保护罩开展封锚时，工作人员通常要注意以下几点：

一是确保锚垫板上部位置整洁平整。

二是将锚垫板上的螺栓预留孔清理干净，使孔内不会出现多余泥浆。

三是在密封槽内涂抹玻璃胶，再将密封圈置于其中，并在两者连接位置再次涂抹玻璃胶。

四是进行盖帽安装，首先将加垫片与预定孔位对准，并将其旋进孔位中。在安装过程中，排气孔要始终处于垂直向上状态。

五是在锚垫板指定位置，分别设置灌浆管、球阀以及接头，然后检查阀门是否处于关闭状态。

六是检查灌浆与抽真空端的位置，确保抽真空端处于高处锚垫板上，灌浆端则要在低处锚垫板上。

七是在确认保护罩及其附件都已经安装好后，首先要将排水口打开然后利用压缩空气对整个孔道实施清理。

八是在水泥浆的出口与入口位置，安装密封阀门，利用密封阀门将非灌浆端与真空泵进行有效连接，同时在灌浆端处安装灌浆泵，并应用串联方式让盖帽、阀门以及负压容器三者之间达到完全连接，盖帽与阀门之间一般利用喉管进行连接。

3.3 真空灌浆浆体配制的原则

浆体制备的原则有以下三点：首先，有效改进水泥浆的特性，减少水灰比与孔隙泌水，杜绝离析问题出现。其次，减少硬化水泥浆内部孔隙，完全堵塞孔隙渗水孔。最后，降低补偿水泥浆硬化期间的收缩变形率，防止裂缝问题。

3.4 浆体性能要求及试验

浆体制备是桥梁工程真空灌浆技术中的关键步骤，其质量直接影响修复效果和施工质量。在制备浆体时，需要考虑多个因素以确保其性能符合要求。

首先，水泥浆的流动度是一个重要的指标，决定了灌浆材料在缺陷和孔隙中的渗透性和填充性。流动度的测定通常使用流动度试验，其中流锤仪是常用的测试设备。根据经验，水泥浆的流动度应保持在30～50mm/s，并在实际施工中进行流动度的实时监测和调整。通常情况下，水灰比较大的水泥浆具有较好的流动度。

其次，水灰比是控制水泥浆性能的关键参数之一。水灰比指的是水的质量与水泥的质量之比。在真空灌浆技术中，水灰比一般控制在0.3～0.4 范围内，以确保水泥浆具有适当的流动度和黏结性。

最后，可以适量投入铝粉或其他膨胀材料，改善水泥浆的膨胀性能，其中铝粉的投入量一般控制在水泥总量的0.01%左右[3]。

3.5 真空灌浆

第一，在真空灌浆前期，首先需对孔道的密封性实施检测。

第二，确保其他排气阀处于关闭状态，只有真空泵和抽真空端位置的阀门正常打开，启动真空泵保持10min，确保其内部的真空度达到-0.8～0.1MPa，并将其控制在该范围内。

第三，利用真空泵将喉管与灌浆泵内部的水分以及气泡排除干净，而后对水泥浆的稠度实施检测。当稠度达标后，关闭灌浆泵，将喉管连接到置换接头位置。

第四，将真空泵启动，同时打开灌浆端的阀门，对孔道进行连续灌浆。在整个灌浆环节，压力表上所呈现的数值开始渐渐变小。

第五，当水泥浆到达负压容器内部后，关闭负压器阀门，然后将废弃桶上的阀门打开并关闭真空泵。

第六，在灌浆作业时，需要持续注入水泥浆，直到从出浆端流出的水泥浆稠度与灌浆端的水泥浆稠度一致，并确保水泥浆顺畅流出。一旦达到这样的状态，可以关闭出浆端的阀门，停止注入水泥浆，并关闭灌浆泵。这个过程的关键是确保水泥浆的稠度和压力平衡，以及保持水泥浆流出的通畅性，以确保灌浆作业顺利进行和灌浆质量达标。

第七，在灌浆作业时，需要严格按照预定的步骤进行。首先，按顺序打开保护罩和所有排气孔，包括位于最高点的排气孔。然后启动灌浆泵，持续注入水泥浆，直到水泥浆顺利从出浆端中流出，并且其水泥浆的稠度与灌浆端的稠度一致。在确保充分排气和水泥浆流畅的情况下，关闭灌浆泵并封闭排气孔，完成灌浆作业。严格执行灌浆步骤能够确保水泥浆顺利注入和气体排出，从而提高施工的效果和灌浆的质量。

第八，在灌浆作业时，首先需要启动灌浆泵，并将其输出压力控制在0.7MPa 的范围内，以确保稳定的施工压力。同时，灌浆时间保持在2min，以确保水泥浆充分填充缺陷和孔隙，并达到预期的强固效果。通过控制灌浆泵的压力和时间，可以保证施工过程的稳定性和水泥浆的渗透性，从而提高修复工程的质量和耐久性。

第九，关闭灌浆泵以及安装在灌浆端的阀门，灌浆作业完成[4]。

3.6 清理保养

其一，灌浆作业完成后，要及时将外接管路以及其他配套设施拆除。

其二，将与负压容器连接的全部喉管彻底清洗，并明确水泥浆从出浆端流出，以此来为后续灌浆作业提供保障。

其三，负压容器内部的水泥浆量与总量比例应控制在1∶2，并定期处理容器内部的水泥浆，然后清洗容器。

其四，灌浆作业完成当天，要将喉管、负压容器及灌浆泵等部件进行彻底清洗，清洗完成后及时对其实施保养，才能为后续灌浆作业提供便利。

其五，在灌浆完成24h 之内，要将安装在灌浆端与出浆端位置的阀门拆除，并及时清理。清理时，利用工具将阀门拆开才能清洗干净。如果阀门还保持在关闭状态，可利用工具对其进行适度敲击。在敲击过程中，不锈钢球滚出。清洗完成后，可利用黄油对其进行保养。

3.7 施工现场管理

第一，当水泥浆制备完成后，要及时检测流动度和泌水性，并根据相关标准制作试块。在整个灌浆环节，需对其流动度进行多次检测，从中选取一定数量的样品，利用漏斗进行流速测试。

第二，在管道更换过程中，水泥浆要保持循环流动的状态，因此灌浆泵要持续正常运行。

第三，如果管道相对较长，在水泥浆拌和时，可适量投入缓凝材料，使其延续时间控制在60min 左右。针对部分流动度相对较低的水泥浆，施工人员切记不能采用添加水的方式提高其流动度。

第四，在现场施工过程中，要严格按照预期设定的水灰比进行操作，切勿随意改动水灰比。

4 真空灌浆技术在施工中应用的注意事项

真空灌浆技术在实际的应用过程中，施工单位应注意以下几个方面；首先，需对施工现场进行仔细勘查，并结合施工图纸明确具体的钻孔位置。同时，进行孔定位，在每块混凝土板上设置4 个以上钻孔。其次，为了确保灌浆施工质量，应合理控制真空度。在灌浆施工前，进行真空试抽。当管内的真空度达到标准值并保持在合理范围时，方可进行后续施工。最后，在灌浆施工过程中，应确保所应用的材料满足施工设计的需求，合理设定材料混合比，并确保材料混合质量达标。如果出现水泥浆从孔中渗漏等问题，需利用堵塞材料将孔洞堵塞一定时间后再将其拔出。当设备压力到达预期值、水泥浆出现溢出情况时，说明水泥浆已经到达压满状态，要及时将设备关闭[5]。在现场设置警示标牌，防止车辆、人员通行。当水泥浆强度大于3MPa 时，可准予车辆、人员通行；灌浆施工前，相关人员应落实技术交底工作，技术人员应对整个灌浆过程严格监督，确保施工过程的安全性。

5 结语

城市道路桥梁承载着日益增长的交通流量和人口需求，其质量和可靠性对于城市发展至关重要。由于城市环境的复杂性，在施工过程中，经常出现结构缺陷和损坏问题。在这种情况下，应用真空灌浆技术可以快速而有效地提升施工效果。通过创造负压环境，将高性能灌浆材料注入桥梁结构的孔隙中，填补裂缝和缺陷，增强桥梁结构的完整性。在项目开展阶段，分析真空灌浆技术，通过总结施工经验，优化真空灌浆技术的施工方案，同时加强现场施工管理，确保桥梁工程建设效果满足预期要求。