后张法大管桩孔道灌浆工艺简析

◎ 张磊 陶岩 宁波交通工程建设集团有限公司



后张法大管桩孔道灌浆工艺简析

◎ 张磊 陶岩 宁波交通工程建设集团有限公司

摘 要：孔道灌浆技术一直是后张法预应力施工过程中的重要环节，而后张法大管桩灌浆由于孔道较长，孔眼较小所以更显得尤为重要。在实际工程中，灌浆材料的配制以及施工精细度的要求往往得不到足够的重视，灌浆材料的性能一方面直接影响灌浆的效果，另一方面也降低硬化后浆体的作用效果。灌浆机械的选择也对灌浆效果的好坏起到决定性的影响。文章从灌浆材料选择、灌浆机械、灌浆的施工方法的各部分性质出发，简单介绍了各部分的技术要求，并对如何提高灌浆效果进行阐述。

关键词：灌浆 材料 施工工艺

后张法大直径混凝土管桩在水运工程中的慢慢得到了广泛的应用，特别是较高承载力和抗弯性可以代替部分钢管桩，从而节省工程造价。混凝土孔道灌浆技术一直是大管桩的重要步骤，灌浆质量的好坏是影响大管桩预应力效果的至关重要的因素从而影响大管桩的整体抗弯性能，本文作者针对研发此类大管桩时对孔道灌浆时的工艺进行简单阐述。

1.灌浆材料性能研究及其选用

灌浆材料的主要组成是复合型参合料，水泥以及水。水泥是灌浆材料的最重要组成部分，而水是胶凝材料水化必不可少的中要组分，复合型掺合料的掺入也不容忽视，复合型掺合料不但能有效减小水胶比，提高硬化浆体的强度，而且能减少收缩。

1.1 水泥

我们研发此类大管桩所用的水泥采用PO52.5海工水泥，此类水泥的特点是强度高、安定性好、水化热低等，因为水泥的凝结时间、细度和安定性会对灌浆质量造成影响，在施工过程中，灌浆必须在水泥浆体初凝之前完成，而水泥细度是影响水泥凝结时间的重要因素，如果水泥安定性出现问题的话，裂缝的出现会使钢绞线暴露出来，失去水泥浆体的保护作用，引发钢绞线的生锈。

1.2 复合型掺合料

复合型掺合料的正确使用可有效提高混凝土的性能，在当前的工程实际中，复合型掺合料已经是混凝土工程中必不可少的一个组分，但市场上复合型掺合料的种类繁多，在选择之前，了解其作用机理是相当关键的。掺合料对于灌浆的水泥净浆要求是非常高的，没有复合型掺合料的掺入是很难达到工程中对水泥浆体各项性能的要求的。本工程中我们采用南京水利科学研究院研发的复合型掺合料，它的特点是具有较高的减水效果，使用后混凝土具有较好的保塑性，塌落度损失较小。这类复合型掺合料与水泥粒子的吸附呈立体形态，水泥颗粒表面电极电位增加由于相同电荷的排斥作用，使得水泥粒子不断分散，而且能较长时间维持其分散状态。本工程所用的复合型掺合料常压泌水率在3h和24h能够达到无泌水，24h自由膨胀达到0.12。

2.灌浆材料的配制要求

用于本工程的水泥净浆，是通过一系列实验来最终确定其配合比的，配制出的水泥净浆一方面要满足相关规范及工程中的各项要求，另一方面要有良好的工作性能。通常情况下，浆体的配制应注意水灰比的确定，在具体的工程中，一方面应根据工程的实际要求，在满足强度的情况下，选择水灰比，另一方面，应控制水灰比不能太高，要求其在某个特定的值以下，避免出现分离、泌水等现象。我们选用的水灰比控制在0.35；灌浆材料的流动性也要满足施工条件。流动性的增大不能单纯的通过增大水灰比来获得，当水灰比过大时，后期强度，保水性能都会下降。从而影响灌浆效果，本工程灌浆材料的流动度（s）达到16，完全满足工程需要。

3.灌浆设备要求

（1）15kg左右秤1台，用于精确计量各材料的用量。

（2）灌浆泵1台，配套高压橡胶管1根；灌浆泵及其吸收循环应是完全密封的，以避免气泡进入水泥浆内，它应能在压浆完成的管道上保持压力，且装有一个喷嘴，该喷嘴关闭时，导管中无压力损失，灌浆泵注浆能力达到2.0m3/h。

（3）灰浆搅拌机1台；水泥浆拌和机应能制备具有胶稠状的水泥浆，制浆转速：1400r/min；制浆能力：4.0m3/h。

（4）储浆筒一个，用于存储水泥浆体，储浆筒容量为0.5立方，完全满足现有最长管桩单孔0.17方的要求。

（5）压力表：压力表在第一次使用前加以校准，所有设备在灌浆操作中至少每3个小时用清洁水切底清洗一次，每天使用结束时应清洗干净。

4.压浆准备工作

（1）孔道及两端必须全封闭。

（2）压浆前，应对孔道进行清洁处理。孔道清洗后，应使用不含油的压缩空气将孔道内的所有积水抽出。

（3）搅拌水泥浆之前，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做到基本卸尽。在全部灰浆卸出之前不得再投入未拌合的材料，更不能采取边出料边进料的方法。

（4）水泥浆的拌和首先将水加入拌和机，然后在加入水泥，充分拌和后，再加复合型掺合料，任何一次配制以满足一小时的使用即可。

5.施工工艺

（1）张拉施工完成之后，进行封锚，并用清水冲洗孔道，高压风吹干净。封锚方式采用无收缩水泥砂浆封锚：必须将锚板及夹片、外露钢铰线全部包裹，覆盖层厚＞15mm，封锚后24～48小时之内灌浆。

（2）清理锚垫板上的灌浆孔，安装引出管球阀和接头，并检查其功能。

（3）搅拌水泥浆。首先将称量好的水、水泥、复合型掺合料倒入搅拌机，搅拌3min。水泥浆出料后应尽量马上进行泵送，否则要不停地搅拌。必须严格控制用水量，否则多加的水全部泌出，易造成管道顶端有空隙。

（4）启动泵机，当灌浆泵输出的浆体达到要求稠性时，将泵上的输送管接到锚垫板上的引出管上，开始灌浆。

（5）观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度一样时，关掉排气阀，仍继续灌浆2～3min，使管道内有一定的压力，在注浆泵的压力作用下，孔道中的空气会通过钢绞线的缝隙排除，空隙会被灌浆料充盈，待压力表达到1～2兆帕时。最后关掉灌浆阀。

（6）灌完一个孔道后关闭注浆阀门，转入下一个孔道注浆。

（7）在拆下注浆管和连接下一个孔道的过程中，不需要停机，只要在注浆管道连接完成后，打开注浆阀门，注浆泵自动启动向孔道中注入浆料。

6.质量标准及质量控制

质量标准除了保证浆体的质量外，主要控制以下两点：一是灌浆过程应连续直至水泥浆从出浆端流出合格的水泥浆为止；二是观察排气孔处的出浆情况，保证出浆流畅、稳定且稠度与储浆桶浆体基本一致。质量控制方面除了满足上文提到的要求外，还需要注意以下几点：

（1）压浆盖帽在浆体初凝后可拆除，及时清理，以备再用；

（2）在灌浆前使用空压机先行将残留在管道中的水份或脏物排除，确保灌浆工作能够顺利进行；

（3）整个连通管路的气密性必须认真检查，合格后方能进入下一道工序；

（4）浆体搅拌时，水、水泥和复合型掺合料的用量都必须严格控制；

（5）必须严格控制用水量，对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加其流动性；

（6）安装在压浆端及出浆端的阀门和接头，应在灌浆后1小时内拆除并清洗干净。

7.安全检查

注浆泵本身为有压力设备，所以施工人员操作时一定做好防护工作，佩戴防护眼镜，口罩等，在使用过程中如发生灌浆料在料斗中结拱不能上料时，用木条在注浆料中轻轻扰动，进行破拱，但要注意不能将木条深入输送器叶片中，造成机械和人身伤害。

实践证明，施工现场高水平质量管理的操作规程和操作人员专业操作水平、高度的责任心，加上合理的浆体配合比和灌浆技术才能更好的保证孔道灌浆的均匀性，能形成一个密实、不透水的保护层，并能消除孔隙，极大地提高了后张预应力大管桩孔道压浆的质量，杜绝了预应力筋氧化锈蚀的可能性，为后张预应力体系提供了强有力的保护措施，更好地提高了管桩结构的安全性和耐久性。

参考文献：

［1］顾小鲁，钱鸿缙，刘惠珊等.地基与基础（第三版）［M］.中国建筑工业出版社，2003.

［2］GB50007-2002.建筑地基基础设计规范.［3］JGJ94-94.建筑桩基技术规范.

［4］冯大斌.我国预应力技术发展现状及趋势.第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文.2007.

［5］丁赞，魏巍.我国预应力砼技术的发展现状与发展趋势.民营科技.2008年第1期.

［6］曾桂香.预应力混凝土技术的发展与应用.互联网.2010.