預(yù)應(yīng)力智能張拉和大循環(huán)智能壓漿技術(shù)應(yīng)用研究

郭永剛 （安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031）

0 引 言

智能張拉系統(tǒng)具有施工操作便捷性和質(zhì)量控制可靠性的顯著特點(diǎn)，未來必將在橋梁施工中大范圍的推廣和應(yīng)用。注漿工藝從傳統(tǒng)的壓力注漿工藝到廣泛應(yīng)用的真空注漿工藝，再到目前新的大循環(huán)智能注漿工藝，已經(jīng)從人工控制轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨?shù)字化的只能控制。為了對(duì)智能張拉系統(tǒng)和大循環(huán)智能壓漿有更深層次的了解，本文在工作原理的基礎(chǔ)上著重對(duì)其在實(shí)體工程中的應(yīng)用效果進(jìn)相應(yīng)的評(píng)價(jià)；并以“安徽省滁州至馬鞍山高速公路CM-05標(biāo)預(yù)制T梁鋼絞線智能系統(tǒng)張拉及管道大循環(huán)壓漿技術(shù)”在施工中的應(yīng)用為例進(jìn)行介紹。

1 工程概況

安徽省滁州至馬鞍山高速公路CM-05標(biāo)共有中小橋10座，上部結(jié)構(gòu)預(yù)制T梁；橋墩采用柱式墩，橋臺(tái)采用樁基肋板式橋臺(tái)，基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)。

全標(biāo)段共計(jì)預(yù)制T梁594片，其中13mT梁108片、16mT梁306片、20mT梁180片。T梁集中預(yù)制，統(tǒng)一組織運(yùn)輸安裝。由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件好、便于操作，項(xiàng)目部針對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉、水泥壓漿采用新工藝、新技術(shù)施工。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉采用智能張拉系統(tǒng)，確保了張拉應(yīng)力及伸長(zhǎng)量的準(zhǔn)確度，全數(shù)字化操作模塊將人工操作誤差帶來的應(yīng)力加大或減小降到了最低。管道壓漿打破以前的傳統(tǒng)壓漿方法，采用大循環(huán)壓漿技術(shù)。從孔道一端進(jìn)漿，另一端回漿，通過對(duì)漿液指標(biāo)和壓力差的檢測(cè)確保了壓漿飽滿，排除了以前由于空氣存在壓漿不飽滿，導(dǎo)致鋼絞線生銹腐蝕帶來的應(yīng)力損失而衍生的各種質(zhì)量詬病。

設(shè)備采用的是湖南聯(lián)智橋隧技術(shù)有限公司生產(chǎn)的張拉專家和智能壓漿系統(tǒng)。

2 智能張拉系統(tǒng)的工作原理

智能張拉系統(tǒng)由油泵、千斤頂、主機(jī)共同組成。其中，應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)的輸出控制指標(biāo)，伸長(zhǎng)量偏差是反饋輸入的是校核指標(biāo)。系統(tǒng)通過采用傳感技術(shù)完成每臺(tái)千斤頂?shù)墓ぷ鲏毫弯摻g線的伸長(zhǎng)量（含回縮量）等數(shù)據(jù)的系統(tǒng)采集，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析判斷，同時(shí)油泵站接收系統(tǒng)指令，并實(shí)時(shí)的調(diào)整自身變頻電機(jī)工作狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行相對(duì)實(shí)時(shí)的調(diào)控，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)張拉力精確控制及加載速度。

3 大循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)組成及工作原理

大循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)是由系統(tǒng)主機(jī)、測(cè)控系統(tǒng)、循環(huán)壓漿系統(tǒng)共同組成。漿液通過持續(xù)循環(huán)進(jìn)而排除由預(yù)應(yīng)力管道、制漿機(jī)、壓漿泵組成的回路內(nèi)的空氣，同時(shí)消除引發(fā)壓漿不密實(shí)的各種因素；在管道進(jìn)、出漿口分別設(shè)給對(duì)系統(tǒng)主機(jī)，供其進(jìn)行分析判斷，根據(jù)主機(jī)指令，測(cè)控系統(tǒng)對(duì)壓力與流量進(jìn)行調(diào)整，在施工技術(shù)規(guī)范要求下，保證預(yù)應(yīng)力管道完成壓漿過程，同時(shí)確保壓漿飽滿和密實(shí)；進(jìn)出漿口壓力差是否恒定是判斷主機(jī)管道充盈的依據(jù)。

4 智能張拉系統(tǒng)工藝與傳統(tǒng)張拉相比的優(yōu)點(diǎn)

4.1 張拉工藝

①預(yù)應(yīng)力張拉采用新型智能張拉施工工藝，千斤頂采用LZD型輕量化穿心式千斤頂，噸位為150t4臺(tái)，油泵采用電動(dòng)高壓油泵。油表的刻度盤直徑要超過150mm，精度控制在1.5級(jí)，表面最大讀數(shù)為60MPa以上的壓力表，讀數(shù)精確度控制在+2%，一般千斤頂配兩塊表。油管用高壓橡膠管，其工作壓力不小于40MPa，同油泵千斤頂相匹配。

②混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度95%后，且混凝土齡期不小于7d時(shí)，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。

③將錨墊板表面和鋼絞線上的污物、油脂等清除，將錨具上的油污擦洗干凈，同時(shí)清除夾片上的毛刺。

④在規(guī)范范圍內(nèi)，計(jì)算、設(shè)計(jì)延伸量，以便控制張拉延伸量。

⑤為了避免出錯(cuò)，按每束設(shè)計(jì)張拉力計(jì)算分級(jí)張拉中各級(jí)的壓力表讀數(shù)，并標(biāo)在壓力表上。

⑥按照張拉次序?qū)撌M(jìn)行張拉，在施加預(yù)應(yīng)力過程中要按照施力對(duì)稱、平衡的要求進(jìn)行施工。

⑦為了便于上下、左右活動(dòng)千斤頂，需要制作張拉施工架子。

⑧安裝工作錨環(huán)和夾片：在錨環(huán)上相對(duì)應(yīng)的小孔中穿入鋼絞線，調(diào)整鋼絞線平行順直后，將工作錨環(huán)貼緊錨墊板。

⑨安裝限位板：將限位板上的小孔與鋼絞線和錨環(huán)小孔相對(duì)應(yīng)，使限位板緊貼錨環(huán)、無縫。

⑩安裝千斤頂：鋼束穿過千斤頂?shù)拇┬目椎溃Ы镯斁o貼限位板。

?安裝工具錨環(huán)和夾片：根據(jù)上述操作，先將少許石臘或黃油抹在工具錨夾片的光面上，然后再裝入，進(jìn)而在一定程度上便于張拉完后夾片退出。

?對(duì)鋼鉸線、夾片、錨具等檢查合格，油表、千斤頂?shù)韧ㄟ^標(biāo)定，并推出回歸方程，分別計(jì)算出10%、20%、100%、張拉控制應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的表面讀數(shù)。千斤頂標(biāo)定有效日期為1個(gè)月，且橫向張拉不超過500次張拉作業(yè)或縱向張拉不超過200次張拉作業(yè)。0.4級(jí)油表標(biāo)訂周期可為1個(gè)月。千斤頂、油表在發(fā)生故障，更換零件后均須重新校定。

4.2 智能張拉的優(yōu)勢(shì)

智能張拉方式張拉力與實(shí)測(cè)力值相對(duì)誤差均值在1%以內(nèi)，保證率不低于95%。而傳統(tǒng)張拉方式的張拉力相對(duì)誤差均值分別為3.11%（試驗(yàn)室試驗(yàn)）和4.68%（工程實(shí)體試驗(yàn)）。數(shù)據(jù)表明智能張拉設(shè)備在保證張拉力精度及張拉工藝穩(wěn)定性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，傳統(tǒng)張拉需要2人同時(shí)操作油泵，2人測(cè)量伸長(zhǎng)量，2人記錄，同時(shí)共需要6人作業(yè)。張拉完后還要計(jì)算伸長(zhǎng)量和整理原始數(shù)據(jù)，填寫張拉記錄表格。智能張拉則只需要1人操作電腦，程序自動(dòng)計(jì)算伸長(zhǎng)量、填寫張拉記錄表。系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)程序控制整個(gè)預(yù)應(yīng)力張拉過程，具有精確施加張拉力、準(zhǔn)確測(cè)量伸長(zhǎng)量并及時(shí)校核伸長(zhǎng)量，真正實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉的“雙控”，可以實(shí)現(xiàn)“多頂同步”操作，自動(dòng)控制加載速率、停頓點(diǎn)、持荷時(shí)間等要素。數(shù)據(jù)可無線傳輸，操作簡(jiǎn)便快捷。在大型預(yù)制場(chǎng)，單人可同時(shí)操作電腦控制多臺(tái)張拉設(shè)備對(duì)多個(gè)梁體進(jìn)行張拉作業(yè)，可以大幅提高施工效率。

5 大循環(huán)智能壓漿工藝

5.1 檢查設(shè)備及連接、輸入注漿參數(shù)

檢查設(shè)備是否處于完好狀態(tài)，將進(jìn)漿管連接到注漿嘴、返漿管連接到出漿嘴；根據(jù)計(jì)算結(jié)果在主機(jī)上輸入各孔（具體兩孔）注漿參數(shù)。

5.2 制備水泥漿

現(xiàn)場(chǎng)制漿采用高速攪拌機(jī)，水泥漿拌合時(shí)嚴(yán)格按配合比對(duì)原材料進(jìn)行稱量，其精確度控制在±1.0%以內(nèi)，拌和機(jī)啟動(dòng)后先放入水再放水泥和外加劑，使混合料在拌和機(jī)內(nèi)高速攪拌2min以上以使水泥漿均勻，保證漿液流動(dòng)性、泌水率、水膠比均應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范的要求。

5.3 輸入注漿參數(shù)后一鍵完成注漿

將規(guī)范要求的注漿壓力、水膠比及計(jì)算得出的各孔道理論注漿體積輸入主機(jī)程序（也可調(diào)用存儲(chǔ)好的參數(shù)），根據(jù)將要注漿的孔道編號(hào)啟動(dòng)注漿程序，注漿系統(tǒng)自動(dòng)開始注漿。當(dāng)進(jìn)、出漿口壓力差保持穩(wěn)定后，判定管道充盈；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)漿、返漿流量及計(jì)算管道內(nèi)漿液體積與充盈程度；系統(tǒng)根據(jù)測(cè)定的壓力、流量的情況實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整直至達(dá)到規(guī)范要求，自動(dòng)生成注漿質(zhì)檢報(bào)告，提示注漿完成，人工更換孔道進(jìn)行下一孔道的注漿。系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)圖

6 結(jié) 語

成套的設(shè)備操作流程簡(jiǎn)單，經(jīng)過1～3d的短暫培訓(xùn)指導(dǎo)，工人和技術(shù)人員即可熟練的掌握運(yùn)用，縮短了磨合周期，大幅度的提高了施工進(jìn)度。智能張拉系統(tǒng)和大循環(huán)智能壓漿在施工中的應(yīng)用，從而使張拉、壓漿過程控制自動(dòng)化、成果數(shù)字化，進(jìn)一步提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，使設(shè)計(jì)與實(shí)際偏差減小，對(duì)提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性效果顯著。

[1] JTG TF50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2011.

[2] 鄭磊.后張法梁板預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)述[J].科技風(fēng),2012（2）.

[3] 梁曉東,吳濤,劉德坤.預(yù)應(yīng)力智能張拉與傳統(tǒng)張拉的比對(duì)試驗(yàn)研究[J].公路,2012（4）.