华龙一号安全壳竖向预应力管道灌浆质量分析与真空灌浆处理

王永辉

中核工程咨询有限公司 北京 100048

1 现场变更灌浆的理论依据及确定分级灌浆方法

倒U 形钢束气密性试验方法主要是检查钢束的密封性，压力达到设计要求的5-7bar 时，能够保证后续灌浆操作的顺利进行及灌浆质量，能够确保管道的密封性满足要求，以及管道在后续灌浆时保证不漏浆，不对预应力混凝土和钢衬里产生影响。

在气密性试验不满足要求的情况下，表明预应力孔道的密封性不强，钢束的外接灌浆孔或孔道内局部存在泄漏现象，为此考量对钢束灌浆施工方法进行调整，以确保灌浆期间不漏浆、不会对钢衬里和预应力混凝土产生影响，故采取对倒U 形钢束竖向段进行分级灌浆的方法。

1.1 一次性灌浆方法

通过已经完成钢束密封性检查的四束情况来看，虽未达到设计要求的打压5-7bar，保压3min 后压降不超过1bar,但当压力分别达到2bar、3bar 时,保压3min 大部分压降未超过1bar。据此，能够反映出现场钢束实际的密封性大多数能够达到3bar 的压力；同时，借鉴国内其他核电项目预应力气密性试验压力均为3bar，在灌浆过程中严密监测便可保证灌浆质量。

故而，可将钢束导管密封性压力检查现场变更为：气密性试验压力未超过5bar,但在3-5bar 范围内,且打压3min 后的压降不超过1bar 时,在灌浆全程对灌浆压力、浆体量的控制、钢衬里的监测的一次性灌浆到指定标高的方法，以保证安全壳钢衬里的安全的。

1.2 倒U 形钢束竖向段分级灌浆原理

当气密性试验不满足打压3-5bar 保压3min 后压降不超过1bar 的要求时，表明钢束内气密性较差，除去钢束外接灌浆孔外钢束内存在泄漏的概率较大、风险较高。为保证灌浆过程不对钢衬里或预应力混凝土产生影响，钢束内灌浆压力应在安全压力（即气密试验压力）范围内，故考虑对钢束灌浆的压力按照每一级不大于密封性试验压力（即3bar）的方法分阶段进行灌浆。

第一级灌浆：灌浆最高点与最低点的压差（即灌浆压力）小于气密性试验的压力3bar,灌浆压力设定为2．5bar（取整，浆体高度10m，见注1），稳压后观察3min 压降不超过0．25bar,即表明在灌浆压力为3bar 的灌浆高度以下钢束的密封性满足要求，未出现泄漏情况；若保压3min 压力下降超过0．25bar（0．25bar 约为1m灌浆高度，约12．4L 的浆体，以便有充分的浆体填充钢束泄漏部位或混凝土内的孔洞或连通性气孔）,则表明钢束内灌浆高度以下出现浆体流失或泄漏，应停止灌浆作业，避免灌浆压力增大对钢衬里产生鼓包、混凝土出现大量漏浆的现象，同时立即排放孔道内的剩余浆体,用小于密封性检査时压力的压缩空气持续通入管道,从管道一端注入压缩空气,直至另一端无浆体流出为止,期间加强对钢村里的监测。

第二级灌浆：通过第一级的灌浆操作，若有钢束灌浆高度内泄漏的情况时，第一级灌浆时的浆体已进入泄漏通道，对混凝土内的孔洞或连通性气孔进行了填充。那么，第二次灌浆压力设定为5bar（浆体高度20m）,即灌浆最高点与第一次灌浆的最高点压差仍不超过气密性试验压力3bar,验证第二级灌浆高度范围内钢束的密封性和泄漏情况，若出现压降超过0．25bar，再次排出钢束内的浆体；若压降未超过0．25bar,继续第三级灌浆作业。

第三级灌浆:原理同上，第三级灌浆压力设定为7bar（浆体高28m）稳压后观察压降3min,若压降不超过0．25bar 则继续灌浆，否则同上，排出浆体后再次灌浆。

第四级灌浆：原理同第三级灌浆，第四级灌浆压力设定为10bar（浆体高度40m）。

2 预应力钢束灌浆中断原因分析

采取分级保压观测的灌浆方式，受施工现场环境温度影响，且在执行过程中，保压、观察时间较长，浆体受重力影响存在沉淀；

第一次灌浆排浆后，吸附在钢绞线的孔隙内及孔道内壁的水泥浆持续产生水化热，第二次灌浆浆体进入孔道后浆体沉淀泌水和加速凝固，进而导致浆体无法排出；

V5 倒U 型钢束灌浆过程中，因灌浆泵为活塞泵，难以完全准确一次性控制单一压力值，导致灌浆用时延长；

当第一次不满足进行排浆后，再次进行灌浆时，仍遵循分级灌浆的方式进行，重复已满足要求的压力值（即2．5bar、5bar 和7bar）稳压和观测步骤，灌浆时间延长，进一步加速浆体的沉积、凝固时间的缩短。

3 真空灌浆方案的提出与模拟试验

真空灌浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，在欧洲各国应用很普遍，在我国，南京长江二桥率先应用，以后陆续在其他城市应用。其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生-0．08 至-0．1MPa 的真空度，然后用灌浆泵将水泥浆从孔道的另一端灌入，并加以≤0．7MPa 的正压力，直至充满整条孔道。由于管道中只有极少的空气，很难形成气泡；另外，由于孔道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了预应力孔道灌浆的饱满度和密实度；采用真空灌浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施。

4 结语

在预应力技术逐步普及的今天，成功掌握和应用灌浆技术是预应力施工技术人员所必须的。大量的试验和工程实例，证明了采用真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段，对确保工程质量、杜绝质量隐患、保证结构耐久性、提高经济效益有着巨大贡献，V5 孔道缺陷的处理对同类堆型或其他类似预应力工程施工有借鉴作用和实践意义。

注1：根据P（压力）=p（压强）×S（面积），p=ρgh，w/c 取0．35，浆体ρ 计算为2g/cm³，经计算压力2．5bar、5bar、7bar、10bar,浆体高度分别为10m、20m、28m、40m。