桥梁预应力智能张拉技术和大循环压浆施工

孙 衍 存

(太原路桥建设有限公司第五工程公司，山西 太原　030000)



桥梁预应力智能张拉技术和大循环压浆施工

孙 衍 存

(太原路桥建设有限公司第五工程公司，山西 太原030000)

针对桥梁传统预应力施工的缺陷，提出了桥梁预应力智能张拉和大循环压浆技术，并介绍了预应力智能张拉技术与循环压浆工艺的特性，指出在我国推广智能张拉和循环压浆技术，是提高桥梁安全性的最佳途径。

桥梁，预应力，智能张拉技术，循环压浆

近年来，我国桥梁频繁出现安全事故，造成了巨大的经济损失和社会负面影响。其中部分桥龄不足20年，有些甚至不足12年，这引起了全国的震惊和关注。通过对事故的分析，出现桥梁垮塌的原因是多方面的，有设计施工缺陷、自然灾害、管理养护不周等。

通过对垮塌桥梁的分析，其中预应力施工质量缺陷是部分桥梁出现垮塌的主要原因。2004年6月10日，辽宁盘锦某大桥突然出现垮塌。研究表明，该桥在超限车辆的长期作用下，内部预应力严重受损，重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂出现坍塌。国内某桥运行仅10年后，由于预应力管道压浆质量存在严重缺陷(见图1)，在主桥的箱梁上出现腹板开裂，在中间三跨的跨中底板上出现严重的横向贯穿开裂，使得跨中出现严重的下挠，于2005年拆除。

预应力施工质量关乎桥梁的生命。在传统施工中，采用人工经验操作，使得施工质量难以掌控，给桥梁结构安全及耐久性留下了严重的安全隐患,从根本上确保我国的桥梁质量安全是一个亟需解决的问题。因此，在我国推广和应用智能张拉和压浆技术，确保预应力施工质量，从根本上显著提升桥梁结构的安全性。

1　传统预应力施工的缺陷

在桥梁结构中，安全性和耐久性指标是确保桥梁结构安全的关键，预应力施工是实现桥梁结构安全和耐久的最关键工序。传统施工采用的人工张拉方式，存在着张拉不合格和均匀度不高等等安全隐患。随着桥梁使用年限的增加，导致安全事故的发生。

1)预应力张拉不合格。主要表现在：a.箱梁梁体裂缝严重。在投入使用的预应力桥梁中，采用传统预应力施工的桥梁均出现各种不同形式的裂缝，影响桥梁的使用寿命和行车舒适性。b.有效预应力精度不够。采用的人工张拉方式，张拉精度难以掌握。存在着有效预应力偏大或偏小情况的发生。c.结构中的有效预应力不均匀度大，投入使用后的预应力筋容易出现早期疲劳，缩短桥梁使用寿命。

2)压浆不饱满。预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成整体来共同作用，从而确保结构的抗裂性和承载能力。当预应力筋不能被孔道中的水泥浆形成有效裹覆时，在空气氧化作用下钢绞线容易出现锈蚀现象，对桥梁结构的耐久性和安全性产生不利影响，严重的甚至会导致桥梁突然坍塌。

3)预应力施工质量通病。主要表现在预应力筋出现断丝、滑丝等情况；锚下出现的开裂、下陷等问题；张拉过程中的强度和持荷时间控制不足；绞线在孔道内缠绕、多穿或少穿等问题；混凝土搅拌质量、张拉和压浆作业不规范等方面。

使用传统的预应力张拉和压浆技术，人为因素影响较大，预应力质量通病显著，会给结构留下了很大质量和安全隐患。

2　智能张拉技术

预应力智能张拉技术，是采用计算机、通信、控制、液压等现代技术对预应力整个张拉过程进行控制并完成的施工技术，如图2所示。

在系统工作过程中，不受人为因素干扰，完全按规范要求自动完成。与传统预应力施工相比，智能张拉系统可有效提高施工质量控制精度，确保形成良好的预应力体系，显著提升桥梁施工质量，是代表我国预应力施工的最先进技术。

1)可有效进行张拉应力的精确控制。采用传统的人工张拉工艺，存在着精度控制难，误差过大的问题，施工中的实际误差可高达±15%。使用智能张拉系统，可显著提高施加预应力值控制的精度，将误差控制范围提高到±1%以内。

2)能够实时的进行伸长值误差校核。传统工艺边张拉边测量伸长量，人为因素影响较大，且还存在着人身安全隐患。智能张拉系统实现了应力与伸长量同步“双控”，实时自动采集钢绞线伸长量，实时进行实际伸长量与理论伸长值的校核，将偏差控制在±6%范围内。

3)精确实现多顶同步张拉。传统工艺下，人工协调不准确，同步精度低，实现同步张拉难度很大。智能张拉系统能够实现两台或以上的千斤顶同时、同步对称张拉，多顶同步张拉，且各千斤顶之间同步张拉力的允许误差在±2%范围以内。

4)有效消除张拉过程中的预应力损失。在传统张拉工艺中，人为控制持荷时间，停顿时间，加载速率随意性大，预应力损失较大。智能张拉系统施工中不受人为、环境因素影响，停顿点、加载、卸载速率、持荷时间(5 min)等完全符合规范要求，最大限度的减少了张拉过程的预应力损失。

5)精确锚固功能。张拉结束后，缓慢卸载，自动测量锚固回缩值，计算预应力损失，将传统工艺瞬间卸载导致的安全隐患降到最低。

6)自动生成张拉记录表。智能张拉下的张拉力值、伸长值、伸长值误差、回缩值、同步率等关键数值自动生产，施工质量控制度高。

3　循环压浆工艺

3.1传统压浆工艺与循环压浆工艺的比较

传统的压浆工艺，左端进右端出。在施工中，为改善浆液的流动性一般是增加其中的用水量，这必然使得浆液泌水量过大，从而形成空洞。在注浆过程中，在全管路中形成有效压力和保持一定时间的稳压较难，注浆容易出现不充盈的问题，且通过浆液自流实现的密实度水平较低。即使采用真空辅助压浆，也难以形成负压。压浆记录采用人工填写，可信度低。

循环压浆系统，通过带压力的浆液在回路内的持续循环，见图3，坚持注浆过程中的浆液质量、压力、稳压时间等指标符合设计要求，以确保压浆质量，要求管内浆体饱满和密实。同时，实现对压浆过程中的管内压力、流量与浆液水胶比等参数的实时监测。

从图4可以看出，1，2号试件为传统压浆工艺，3，4号试件为循环压浆工艺，循环压浆工艺可以有效消除管道堵塞等导致压浆不密实的因素，并且压浆效果饱满、密实度高，显著优于传统的压浆工艺。

3.2循环压浆施工工艺特性

采用大循环智能压浆工艺，浆液持续进出循环，可有效排空管内空气。实时进行管内压力控制，流量校核，以确保压入管道内浆液的充盈度。对注入的浆液水胶比质量实时监测。

1)在注浆管路内，浆液持续进行循环，使得压浆密实度显著提升。注浆作业中，浓浆流出孔道出口时，将其回流至储浆桶后再注入管内，从而形成一个循环回路系统。浆液在循环系统中的持续流动，在排出管内空气的同时，还可将管内杂质带出，从而显著提升压浆的密实度。

2)监测浆液水胶比。按照规范要求，浆液水胶比应为0.26～0.28。在搅拌过程中，不间断的进行浆液水胶比检测，只有在合格范围内的浆液才能自动排入储浆桶，以保证浆液水胶比和均匀性。

3)能够精确调节灌浆压力，以确保注浆充盈度。在注浆过程中，对管内施加持续恒定的压力(一般控制在0.5 MPa～0.7 MPa)可有效确保注浆效果。通过在浆液进、出口处安装测试仪实时监测管内压力，根据取得的实时数据精准控制和调节压浆泵压力，以保证要求的注浆压力。注浆结束后，关闭出浆口后保持一个不小于0.5 MPa的稳压期，稳压期时间控制在3 min～5 min为宜。

4)真实记录压浆全过程。计算机程序控制完成压浆全过程，将人为操作、环境等影响施工质量的因素有效避免。还能实时记录和打印浆液监测、灌浆压力、稳压时间、流量及充盈度等各项指标，实现永久追溯。

4　结语

与传统的张拉和压浆工艺相比，智能张拉和循环压浆工艺能确保桥梁结构形成良好的预应力体系，确保结构的安全和耐久，使得其全寿命周期成本显著降低。该技术在湖南得到了广泛的应用，在其他省市也得到了推广和应用，已逐渐成为预应力施工工艺技术发展的新趋势。

进行智能张拉和循环压浆技术的推广和应用，可有效减少张拉不合格和管道压浆不密实导致的桥梁病害，显著延长结构寿命，是目前确保桥梁结构安全和耐久性的最佳途径。

[1]刘德坤.桥梁预应力结构张拉、压浆智能化施工成套技术[Z].

[2]孟泽彬.桥梁预应力智能张拉与压浆技术研究[J].山西建筑，2013，39(35)：192-194.

[3]赵翔宇.浅谈梁板智能张拉压浆系统在高速公路的应用及发展前景[J].山西交通科技，2012(6)：101-103.

The bridge pre-stress intelligent tension technology and big circulation grouting construction

Sun Yancun

(FifthEngineeringCompany,TaiyuanRoad&BridgeConstructionLimitedCompany,Taiyuan030000,China)

According to the defects of bridge traditional pre-stress construction, this paper put forward the bridge pre-stress intelligent tension technology and big circulation grouting technology, and introduced the characteristics of pre-stress intelligent tension technology and circulation grouting process, pointed out that promotion of intelligent tension technology and circulation grouting technology in our country, was the best way to improve bridge safety.

bridge, pre-stress, intelligent tension technology, circulation grouting

1009-6825(2016)08-0197-02

2016-01-04

孙衍存(1971- )，男，工程师

U445

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