浅谈威海长会口大桥中真空灌浆技术的应用

丛小飞

摘 要：真空灌浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，是提高预应力孔道灌浆质量的有效措施。结合威海长会口大桥的真空灌浆工程实践，介绍真空灌浆的原理、特点及技术要求。

关键词：真空灌浆；预应力；长会口大桥；原理；技术要求

1 引言

威海长会口大桥为预应力混凝土双塔双索面斜拉桥，全长2020米，桥高33.2米，主塔高106.414米，主桥宽20.1米，引桥宽16米。大桥主桥为三跨，中跨孔径为230米，两边边跨孔径各为117米，采用“H”形桥塔，为双向四车道混合交通大桥，桥梁设计荷载为公路—Ⅰ级标准，设计车速为每小时80公里，设计通航标准为2000吨级单孔双向通航、3000吨级单孔单向通航，设计使用年限为100年。如何保证灌浆的质量是提高长会口大桥使用寿命的关键，因此长会口大桥主桥预应力孔道采用塑料波纹管与真空灌浆技术，通过正确施工、严格控制，保证了预应力孔道的灌浆质量。

在后张预应力混凝土结构中，传统的灌浆手段是压力灌浆，浆体本身和施工工艺都有一定的局限性，水泥浆强度和灌注密度很难达到预定的设计要求，灌入的浆体中常含有气泡，易造成预应力筋的腐蚀。另外，传统的水灰比为0.4-0.45的水泥浆，在传统的压浆工艺中普遍存在着压浆不密实、不饱满，容易产生离析、析水，干硬后收缩，产生孔隙，为工程留下了隐患。真空灌浆技术可弥补传统压浆技术的缺陷，提高预应力孔道灌浆质量，增加灌浆的饱满度与密实性，充分保障预应力筋的防腐蚀作用，从而大大提高了结构的耐久性和使用性能，因此得到越来越广泛的应用。

2 真空灌浆的原理

真空灌浆的原理是用塑料波纹管代替传统的金属波纹管，张拉完成后，将密封罩安装在锚垫板上，将孔道系统密封，在构件的一端用真空泵吸预应力孔道中的空气，待孔道的真空度达到负压0.08Mpa左右，在构件的另一端用灌浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道并产生一定的压力，待水泥浆从抽真空端流出且稠度和灌浆端相当时，再持压1min以保证孔道内水泥浆浆体饱满，完成真空灌浆。由于孔道内只存有少量的空气，浆体在负压环境下流动时，这些混在浆体中的气泡将破裂而被抽出，浆体中很难形成气泡。同时孔道内和压浆泵之间存在正负压力差，大大提高了孔道内浆体的饱满和密实度。

3 真空灌浆的特点

与传统的压浆工艺技术相比，真空灌浆具有以下特点：

（1）消除了传统工艺所引起的气泡、空隙，真空灌浆保证孔道灌浆的均匀性，能形成一个密实、不透水的保护层，增强了浆体的密实度和饱满度。

（2）减少有害水份的积聚，防止预应力筋的腐蚀。

（3）在配置水泥浆时添加专用减水剂减小水灰比，减少水泥浆的离析和泌水程度，从而提高水泥浆的流动性，减小了水泥浆的收缩。

（4）真空灌浆工艺使灌浆连续迅速，缩短了灌浆的时间，同时也保证了孔道的密封。

（5）浆体中的泡沫和浆体在真空负压环境下率先流入负压容器，孔道中的浆体稠度能够保持一致，使浆体的密实度和强度得到保证，特别是对于高低弯曲的空间孔道更能体现该施工技术的优越性。

（6）由于塑料波纹管是绝缘体，能抗拒杂散电流对预应力筋的腐蚀。因此真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个有效手段。

4 真空灌浆的技术要求

（1）真空灌浆能否成功取决于孔道是否能密封，所以波纹管的接头密封是关键。工作锚板的密封工具罩封锚或水泥砂浆封锚十分的重要。这是该技术成功与否的关键。威海长会口大桥主桥预应力孔道塑料波纹管选用高密度聚乙烯（HDPE）作为成孔材料。与传统的金属波纹管相比，其耐腐蚀性，耐老化性能大大优于金属材料，太原绕城汾河斜拉桥的拉索外保护层也采用此材料；塑料波纹管还具有良好的绝缘性，可以有效地隔断杂散电流对预应力钢绞线的电化学腐蚀，提高了预应力筋电子监测的可行性；塑料波纹管密封性，抗渗性能好且强度高刚度大，不易被振捣棒凿破；塑料波纹管摩阻系数小且具有良好的耐疲劳性能，能大大提高构件的疲劳能力。真空吸浆技术和塑料波纹管配套使用，为后张预应力体系提供一种更为可靠的保护措施，更好地提高预应力结构的安全性和耐久性。

（2）灌漿材料是影响灌浆质量的重要因素，因为合适的水泥浆配合比是有效发挥真空灌浆工艺优势的重要保证，所以施工前要认真根据水泥的不同品种以及不同厂家生产的水泥，选择与水泥相容性较好的添加剂。进行水泥浆的配合比设计，优选最佳灌浆材料，主要从水泥浆的流动度、凝结时间、泌水率、收缩率（或膨胀率）、强度及化学成分等性能展开，选择最佳的灌浆配合比。真空灌浆的浆体水泥必须是42.5以上的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.3-0.4；凝结时间初凝6h，终凝时间小于24h；膨胀率小于5%；强度标养7天大于30MPa。

（3）真空灌浆施工过程中，真空灌浆启动真空泵抽真空，使真空度达到负压0.08MPa左右不超过负压0.1MPa并保持稳定。启动灌浆泵，灌浆时，真空泵保持在负压0.08MPa左右连续工作。开启出浆端盖帽上的出气孔，将盖帽内压满水泥浆，密封出气孔，孔道加压至0.7MPa，持压3min。关闭灌浆泵及灌浆端阀门，完成灌浆。拆卸外接管路、附件、清洗空气滤清器及阀门，接到另一孔道重复以上步骤继续压浆。只有灌浆泵和真空泵保持良好的工作性能，真空灌浆施工才能顺利的进行。设备要按相应的设备操作规程进行保养和操作。所有的设备在灌浆操作中每隔2h至少用清洁水彻底清洗1次，使用结束后也要清洗1次。

（4）为了使真空灌浆工艺达到预期的效果，施工现场的质量管理必须是高水平的。同时，操作者必须有高度的责任心和熟练专业技能，这样才能使真空灌浆工艺取得更好的效果。

5 真空灌浆的注意事项

（1）严格控制水灰比，保证管道浆体饱满，特别是用水量应严格控制并且要严格控制材料的配比和用量，每种材料都应称量。

（2）为了使带压灌浆时输浆管不易破裂，输浆管要选用抗压强度不应小于2MPa的高强橡胶管，而且要牢固的连接起来。

（3）根据曲线孔道的特点，在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设置观察阀，观察阀要高出混凝土约20mm。

（4）灌浆工作最好在水泥浆流动性下降之前进行，孔道灌浆应一次完成。如果中途需要换管道，可继续开启灌浆泵，让浆体循环流动。

（5）灰浆进入灌浆泵之前要进行过滤，一般应通过1.2mm的筛网。搅拌后的水泥浆要做泌水性和流动性试验。

（6）压降阀和排气阀应在压浆完成且浆体基本凝结后才能拆除。

6 结束语

在威海长会口大桥建设中，采用真空灌浆工艺是提高后张有粘结预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施，真空灌浆技术和塑料波纹管配套使用，可以为后张预应力体系提供一种更可靠的保护措施，该工艺在预应力体系提供一种更可靠的保护措施，真空灌浆技术对确保工程质量、保证结构耐久性、杜绝隐患、提高经济效益都有着重大的意义，而且它也是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。真空灌浆工艺在预应力混凝土桥梁中将有广泛的应用前景。

参考文献：

[1] 舒光明.真空灌浆技术在预应力混凝土结构中的应用[J].江苏水利，2008（6）.

[2] 霍建兵.公路工程真空灌浆技术的应用研究[J].科技传播，2011（24）.