智能张拉压浆施工技术在高铁桥梁工程中的应用

周广毅

摘要：为了提高高铁桥梁构件承载力、桥梁断面合格率与压浆密实度，精确控制张拉与压浆精度，以某高铁桥梁工程为例，提出了一种全新的智能张拉压浆施工技术，并开展其在桥梁工程中的应用探究。首先，作好施工前准备工作，计算高铁桥梁预应力筋张拉伸长率，为后续施工技术的顺利进行奠定良好基础。其次，按照设备的使用说明与要求，安装智能张拉设备，启动张拉程序，开展高铁桥梁工程智能张拉施工。然后利用智能循环压浆机，完成高铁桥梁一次双孔智能循环压浆施工工序。由实例验证可知，应用提出的智能张拉压浆施工技术后，桥梁断面未出现空洞，断面合格率与压浆密实度均达到了100%，应用效果优势显著，有效提高了高铁桥梁工程施工质量。

关键词：智能张拉压浆；应用；桥梁工程；合格率；密实度

0   引言

高铁桥梁工程与普通的桥梁工程相比，存在一定的差异，为了避免使用过程中出现桥梁质量事故与安全事故[1]，要求其具备较强的跨越能力与受力性能。

智能张拉压浆技术是高铁桥梁工程建设施工中的重要组成部分，合理应用该技术能够在某种程度上改善上述问题[2]。智能张拉压浆技术相对于传统的人工压浆技术来说，施工更加规范，张拉精度与压浆精度更高，能够有效地保证压浆密实度、提高桥梁预应力，可全方位地提高桥梁结构的耐久性与抗压性[3]。

为了提高高铁桥梁构件承载力、桥梁断面合格率与压浆密实度，精确控制张拉与压浆精度，本文以某高铁桥梁工程为例，提出一种全新的智能张拉压浆施工技术，并开展其在桥梁工程中的应用探究，对其在桥梁工程中的应用效果作出客观评价。

1   智能张拉压浆施工技术要点

1.1   施工准备工作

在开展高铁桥梁工程智能张拉压浆施工作业前，首先，需要进行全方面的施工准备工作，以为后续施工技术的顺利进行奠定良好基础。

1.1.1   选取锚具与夹片

依据高铁桥梁工程建设图纸，结合实际施工需求，选取并核对锚具、夹片等型号与规格[4]。根据检验批，随机抽取一定比例的锚具与夹片，送至檢验单位进行质量检验，确认检验结果合格后方可投入工程使用[5]。

1.1.2   检查各个孔道

全方位检查各个孔道内是否存在异物。拉动钢束，若钢束行动不受阻碍，则说明孔道内无异物。若拉动钢束行动受阻，则说明孔道内存在异物，可以采用钢筋将其捣松，而后使用高压水将其冲出孔道[6]。

1.1.3   计算预应力筋张拉伸长率

在此基础上，根据工程施工标准规范，计算预应力筋的张拉伸长率，为后续智能张拉伸长值的差值控制提供参考依据。预应力筋张拉伸长率计算公式为：

其中：V表示预应力筋张拉伸长率；DLS表示实际伸长量；DL1表示理论伸长量。

1.1.4   校核伸长值

张拉伸长率计算结果，反映预应力筋的应力控制情况，校核伸长值，避免后续智能张拉施工中预应力筋实际伸长值与理论伸长值偏差过大[7]。将预应力筋张拉伸长率计算结果，以书面的形式，上报高铁桥梁工程监理工程师确认。

1.2   智能张拉设备安装及施工

1.2.1   确定设备数量

智能张拉设备安装是施工的前提基础，根据高铁桥梁工程的实际施工情况，确定智能张拉设备的安装数量。

1.2.2   张拉设备安装

按照设备的使用说明与要求，开始安装智能张拉设备，具体安装步骤如下：

明确限位板的安装位置，定位锚板。将千斤顶止口与限位板对准，安装千斤顶。将工具锚与前端张拉端锚具对正，安装工具锚。使孔位排列保持一致，清理锚圈表面、夹片表面与锚孔，避免存在杂物，影响张拉施工质量。连接千斤顶油管、油表以及油泵电源。启动油泵，使千斤顶活塞来回运动，排出千斤顶缸体内多余空气。

1.2.3   张拉施工

完成智能张拉设备安装后，利用预应力智能张拉设备，开展高铁桥梁工程智能张拉施工。由现场工作人员启动张拉程序，其工作流程如图1所示。

预应力智能张拉设备的运行需要各个部件的有效配合与协同。智能千斤顶中的压力传感器负责实时采集千斤顶油缸的压力值变化，控制油泵节流阀的开度，反馈桥梁张拉力值。位移传感器用于反馈伸长量值，将张拉力与伸长值转变为电信号[8]。将两个反馈值上传至设备的可编程逻辑控制器内，通过控制器的智能分析后，启动电机与油泵，为智能千斤顶提供动力支持。

控制器将反馈值进行汇总整合后，生成最终的张拉力与伸长量数据，插入存储设备拷贝，并上传至设备控制计算机内。由计算机发出张拉施工指令，实现整个高铁桥梁工程智能张拉施工的目标。

1.3   高铁桥梁一次双孔智能循环压浆施工

完成智能张拉施工工序后，接下来利用智能循环压浆机，完成高铁桥梁一次双孔智能循环压浆施工，以提高孔道压浆质量及材料利用效率。高铁桥梁一次双孔智能循环压浆施工原理，如图2所示。

智能循环压浆施工主要通过智能循环压浆机与连接管道完成。先在储浆桶内，注入水胶比为0.26～0.28的浆液，精确控制浆液水胶比，确保其满足要求。再设定浆液的流量与压浆压力，保证整个压浆施工过程中压浆压力为0.5～0.7MPa，出浆口的压力值不小与0.5MPa，以确保智能循环压浆机结构更加耐用、安全[9]。

储浆桶内的浆液经过沉淀分离后，进入离心泵中，在离心泵的作用下，通过连接管道，将水泥浆液压送到高铁桥梁预应力孔道内。多余的水泥浆液会通过循环连接管道，返浆回流至储浆桶。经过沉淀分离，再次进行循环压浆，完成高铁桥梁一次双孔智能循环压浆施工。

2   实例应用分析

2.1   工程概况

为了验证上述本文提出的智能张拉压浆施工技术的有效性及应用效果，选取S高铁桥梁工程作为此次实例，开展其在桥梁工程中的应用探究。S高铁桥梁工程概况说明如表1所示。

2.2   预应力张拉压浆流程

按照上述本文提出的智能张拉压浆施工技术步骤，开展S高铁桥梁工程施工，检验施工技术的有效性及可行性。S高铁桥梁工程预应力张拉压浆流程，如图3所示。其中，张拉以应力控制为主，以伸长量作为校验，按照张拉压浆施工技术标准规范，将实际伸长量与理论伸长量的误差控制在±6%以内。

2.3   施工注意事项

在部分区域波纹管与锚垫板安装完成后，方可加工并安装钢绞线。在此基础上，进行预应力筋的全方位张拉作业。张拉过程中，必须严格保证待混凝土强度达到混凝土设计强度的85%，且混凝土龄期超过7d，方可采用千斤顶、限位板、高压油管、张拉油泵等智能张拉设备进行张拉作业。

2.4   应用结果分析

为了使施工技术应用效果以更加直观清晰的形式呈现，特在应用分析中，引入对比分析法。将上述本文提出的智能张拉压浆施工技术设置为实验组，将文献[1]、文献[3]提出的施工技术，分别设置为对照组1与对照组2，对3种施工技术的应用效果作出客观评价。

2.4.1   技术指标对比

利用MATLAB模拟软件，分别模拟3种施工技术在S高铁桥梁工程中负弯矩管道张拉压浆施工过程。实时测定并记录3种技术应用后，管道壓浆合格断面所占比例、平均断面空洞比例以及张拉压浆密实度，并将其进行对比，进而判定三种施工技术的应用效果及优势。3种张拉压浆施工技术评测指标对比结果如表2所示。

2.4.2   结果分析

通过表2的评测指标对比结果可以看出，3种技术应用后，管道压浆合格断面所占比例、平均断面空洞比例以及张拉压浆密实度均存在较大的差异。其中，应用本文提出施工技术后，桥梁断面未出现空洞，断面合格率达到100%，合格率明显高于另外两种施工技术，且智能张拉压浆密实度，即S高铁桥梁工程实际灌浆体积与理论灌浆体积的比例达到了100%。

由对比结果不难看出，本文提出的智能张拉压浆施工技术具有较高的可行性，应用效果显著。能够显著提升桥梁断面的合格率与压浆密实度，可在很大程度上提高了高铁桥梁工程的施工质量。

3   结束语

为了优化智能张拉压浆施工技术的质量，提高高铁桥梁浆体的密实度与强度，本文以S高铁桥梁工程为例，开展了智能张拉压浆施工技术的全方位深入研究。由实例验证可知，应用提出的智能张拉压浆施工技术后，桥梁断面未出现空洞，断面合格率与压浆密实度均达到了100%。应用该技术有利于提高张拉应力的控制精度，加强预应力张拉与管道压浆的质量控制，使高铁桥梁工程施工操作更加规范，大幅度减少工艺浆液质量不合格的问题，使灌浆流量与浆体压力控制效果优势显著。

参考文献

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