智能张拉压浆在预制箱梁施工中的应用研究

摘要：随着我国社会经济的发展，公路桥梁建设取得了很大的进步。智能张拉与压浆技术作为公路桥梁施工技术中的新型技术，不仅对路桥建设起到了很大的促进作用，而且其应用范围也越来越广泛。文章在相关理论知识的基础上研究了如何将智能张拉压浆技术应用于预制箱梁施工，以期为行业发展进步提供借鉴。

关键词：智能张拉；智能压浆；预制箱梁施工；公路桥梁建设；预应力技术 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2016）18-0100-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.049

近年来，预应力技术在我国桥梁施工中得到广泛的应用，并发挥出重要作用。其在桥梁施工中的有效运用，不仅可以很大程度上提升工程中所使用混凝土构件的承载性能，同时在混凝土防裂上具备良好效果，可以有效提升桥梁工程的耐久性以及使用寿命。其应用是桥梁施工技术的一大发展，相对于传统技术而言，其在安全可靠性方面的优势十分显著。但是在实践过程中，也存在着一定的不足之处，较为常见的是收缩及徐变问题和构件在预应力张拉过程中的控制难度相对较高。为探索此类问题解决的方法手段，规避问题的发生，对桥梁建设中预应力张拉进行有效控制。笔者结合多年工作经验，就智能张拉压浆在预制箱梁施工中的应用进行具体分析，旨在促进该项关键技术的进一步发展与应用。

1 智能张拉压浆技术原理

1.1 智能张拉工艺原理

智能张拉系统是集信息化处理技术、数字控制技术、传感器技术、无线传输技术、传统张拉方法于一体的智能化系统，其目的是通过现代工业控制系统的有效控制以实现预应力张拉的标准化、自动化和智能化，提高预应力施工质量以及提高桥梁结构的安全性和耐久性。如图1所示，智能张拉系统主要包括主机、油泵、千斤顶、前端控制器、测量传感器、压力传感器、程控软件系统等多个部分。在实际的作业施工中，各个组成部分相互协调，发挥智能张拉系统的功能。

智能张拉系统执行控制功能时，以应力为其控制指标，而同时以伸长量作为辅助手段，起到有效的校正作用，其误差值作为校正指标。系统运行时数据采集功能由传感器技术承担，传感器采集数据之后，作为原始数据被系统主机接收，主机则会对原始数据进行综合处理，相关判断分析功能由程控软件来完成，数据经过处理后转化为相应指令，主机会将其发送至各对应张拉设备。各设备则会依据指令完成相关参数设定，例如通过对变频电机参数、油泵电机转速等的调整来完成进退油自动化操作、控制张拉加载速度，以此精确控制张拉应力。同时信息可以实时记录，以实时位移信息以及采集油压为参考标准自动生成记录表。除此之外，高度智能化的系统可以通过预设程序来控制相关张拉设备，使之机械动作同步进行，该模式下，系统可自动完成相关设备的数据同步，并对不准确参数进行修正以进行张拉校正，从而完成对张拉过程的自动化控制。

1.2 智能压浆工艺原理

在预制箱梁施工中，智能压浆可以使预应力筋得到很好的保护，最大化避免其被锈蚀，同时可以使桥梁结构更为稳固，提升其耐久性。在桥梁的施工建设中，预应力筋是由混凝土与水泥浆组成的结合体充当，紧密的结合使它们形成完整的整体，从而提高锚固的可靠性以及结构物的承载能力与抗裂性能。在箱梁施工中，如果压浆密实度不达标，就会使整个桥梁质量受到非常严重的影响。

如图2所示，智能压浆系统主要由进浆端测控箱、注浆测控台、出浆端测控箱、压浆机、压浆泵等多个部分共同组成，每个部分作用不同，但是在整体中发挥着不可或缺的作用。这些部分的高效协调与作用，能够对压浆施工质量进行智能控制。

在压浆施工开始之前，需要在智能压浆系统中输入灌浆的箱梁型号以及各孔相应参数，然后经由控制台内部程序完成对所需浆量的自行计算过程。所注入的浆液会持续地于回路中循环，直至空气排净。在管道发生堵塞等现象时，可及时采取有效手段进行处理，也就是增加冲孔压力，使杂物得以全部排出，从而减少影响压实度的因素，提高压浆质量。同时，在进浆口与出浆口设置精密传感器，对压力、浆液水胶比以及流量等参数进行实时的监测，并且将所测数据传输至主机，主机则以进出口压差相关数据作为判别依据，分析管道压实度，并且通过对流量进行调整以完成不合格状况下的校正过程。其具体过程为在指令命令下测控系统根据相关参数调整压力及流量，以提升压浆饱满程度及密实程度，从而保证压浆施工保质保量完成。整个压浆过程可以实现自动检测进度、自动监测密度、自动保压以及自动结束等。

2 智能张拉压浆在预制箱梁施工中的应用

2.1 智能张拉施工

智能张拉施工的第一步是要在张拉时对其进行初应力状态调整，张拉过程需要分为多个阶段进行，各阶段张拉取值为张力控制应力的1/10。与此同时，要准确记录实际伸长量，以便判断张拉是否在可控范围内，当达到施工设计的张拉吨位以及符合设计要求之后再进行锚固。

2.1.1 张拉设备。所选用预应力智能张拉系统中的设备通常主要有压力表、高压油管、张拉千斤顶、油泵、压浆机、拌漿机、真空吸浆泵和锚固工具等。

2.1.2 制作预应力筋。钢绞线下料长度的确定，需要经过准确的计算，其应当符合三方面条件要求：一是预制箱梁长度；二是千斤顶工作长度；三是钢绞线在传输过程中所需要的连接长度。工程实践中，钢绞线散头现象时有发生，因而选择正确的切割设备是十分重要的，通常选用砂轮切割机。下料至一束标准时，就需要对其进行梳理并绑扎，所用工具为梳筋板，绑扎可采用细铁丝。绑扎时每隔2～3m绑扎一道。通常钢绞线下料的数量应当满足施工标准与要求。

2.1.3 穿束施工。在预制箱梁施工过程中，为简化工序，一般可采用整束穿束的方法。需要注意的是，穿束之前要完成钢束的清理工作以避免杂质污染导致其锈蚀，并且要在其前端配置引导头以方便穿束，焊接过程中，注意保证其稳定，避免钢绞线缠绕。

2.1.4 张拉锚固。预应力施加应当控制好时间，需要在混凝土强度达到设计强度之后开始进行。通常预应力钢绞线应保证通过一次张拉工艺即可达成施工目标，其张拉之前应当完成的准备工作是分别使用单顶预紧，预紧次序为自上而下。主要的施工顺序为：安装工作锚→限位板→千斤顶→工具锚→进行初次张拉→测初伸长值→继续张拉→测终伸长值→进行锚固→张拉缸回油、工具锚松脱→关闭油泵、张拉缸、顶压缸复位→卸载工具锚、千斤顶。

2.1.5 计算张拉伸长量。进行张拉施工的过程中，控制方法采取双控制策略，即伸长值和应力双控制，因为应力值可更为精确地反映张拉状况，故以应力指标为主要控制手段，伸长量控制为辅助手段。张拉实际伸长值和理论伸长值之间的差值正常范围为±6%，一旦超出此范围，需要

立即停止张拉，及时查明原因，并采取相应的解决措施。

2.1.6 滑、断丝的处理。进行张拉时，如果存在断絲以及滑丝等现象，应该停止张拉，找出原因，并进行记

录，如果断丝、滑丝量超出设计和规范要求，应重新换束。

2.2 智能压浆施工

在预制箱梁施工中，为了更好地完成智能压浆过程，需要做好如下三点事项：（1）张拉前需要安装锚固工具，应当严格检查锚垫板压浆孔，保证其通畅；

（2）张拉结束后，存在多余的钢绞线的情形下，应当采用可靠手段切除并进行封锚处理；（3）由于不可避免的特殊情况，必须要延迟压浆，则需要使用镀锌丝管和锚垫板压浆孔连接，再采用厚钢编管引出压浆管。

在预制箱梁施工中，智能压浆主要顺序如下：

（1）做好真空辅助压浆准备工作，连接进浆端与出浆端管路，并且确保不漏浆；（2）关闭所有阀门和排气孔（真空泵除外），然后启动真空泵，使真空度在-0.07以上；（3）确保真空泵的正常运作，启动压浆端的压浆机，进行压浆。继续加压，使水泥浆到达安装负压容易上方的三通阀门；（4）操作三通阀门，将水泥浆和真空泵隔离，与此同时，将水泥浆导向废浆容器，然后继续压浆直到溢出的浆液浓度、均匀度符合施工要求；（5）关闭真空泵、出浆阀门。然后继续压浆，管道压力控制在0.5～0.7MPa，在60m以内的管道应稳压3min，而大于60m的管道应稳压5min；（6）拆除进浆阀门与出浆阀门以后的设备，将其与另一组孔道相连，遵照上述步骤重新压浆；（7）压浆顺序应该遵循先低后高的顺序进行，先对低位孔道进行压浆。在整个压浆过程中，为保障压浆的效果，需要保证施工的连续性和均匀性，所谓连续性是指相邻孔道应连续进行压浆，避免中断；（8）为了保证张拉的效果，压浆作业最迟不应晚于张拉结束48小时以内，在其完成之后，相关技术人员需要精确复核压浆量以及密实度，并在压浆结束后及时封锚。

3 智能张拉压浆在预制箱梁施工中的应用效果

与传统的张拉压浆技术相比，智能张拉压浆不仅在技术上使张拉与压浆效果更加显著，而且操作简单，技术实现了张拉自动、压浆自动以及精确稳定。在经济效益上，智能张拉压浆在预制箱梁施工中的应用大大节约了人工成本，而且后期的加固、维修投入较少，大大节约了建设成本。从社会效益角度而言，智能张拉压浆技术有效地提高了桥梁结构的耐久性以及安全性。

4 结语

综上所述，本文主要对智能压浆技术原理以及智能压浆技术原理进行了深入的研究分析，并结合预制箱梁施工对智能压浆技术的应用进行了系统化的梳理，最后从技术、经济、社会的角度对智能张拉压浆技术的效益进行了概括。总体而言，智能张拉压浆技术作为一项新型的预应力技术，在桥梁施工中有着至关重要的作用，所以在实际的桥梁施工当中，应对该项技术进行不断优化与改进，从而进一步提高桥梁建设的质量。

参考文献

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作者简介：赵飞（1983-），男，江苏扬州人，供职于江苏省交通工程集团有限公司，中级职称，研究方向：道路与桥梁。

（责任编辑：王 波）