智能壓漿在三淅高速中的應用

宗繼春

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

智能壓漿在三淅高速中的應用

宗繼春

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

預應力管道智能壓漿技術是通過智能化系統操作,利用計算機遠程操控實現管道壓漿施工全過程的自動化,降低人為操作帶來的缺陷影響,確保預應力管道壓漿密實飽滿,有效地提高橋梁在使用過程中的耐久性和安全性,對同類工程施工具有良好的推廣和應用前景。

預應力 智能壓漿 自動化 壓漿飽滿

1 引言

隨著基礎設施的推進，預應力在橋梁結構使用中已得到廣泛應用，預應力孔道壓漿是橋梁預應力施工中的關鍵工序。壓漿不僅能夠保護預應力筋免遭銹蝕，保證結構物的耐久性，而且能使預應力筋通過水泥漿與四周混凝土結成整體，增加錨固的可靠性，提高結構的抗裂性和承載能力。如果預應力壓漿不密實，一方面使鋼絞線失去保護很快銹蝕，消減漿體對預應力筋的粘結力，導致對梁體施加的有效預應力下降;另一方面使梁體管道內形成空洞，降低了結構剛度、承載力和耐久性，因此如何控制橋梁預應力壓漿的施工質量，是一個值得討論的問題。

2 項目概況

河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段工程LXTJ-7標段，起訖樁號為K30+880～K36+950，全長6.079Km。主要工程包括大橋2183m/8座、匝道橋517m/4座、隧道467m/1座。橋梁上部均為預應力結構，包括25m預制箱梁249片、30m預制T梁95片、40m預制T梁90片及現澆箱梁24聯。

3 智能壓漿原理

橋梁預應力管道智能壓漿控制系統主要由進、出漿口測控箱和主控機組成，通過在橋梁預應力管道進出漿口安裝流量、壓力、密度傳感器，實時監測壓漿壓力、流量及密度參數，通過控制模型計算，及時準確判斷關閉出漿口閥門時間，自動完成壓漿和保壓過程，減少人工干預，實現注漿的智能控制，確保預應力管道注漿飽滿，從而有效地提高橋梁在使用過程中的安全性和耐久性。

4 傳統壓漿與智能壓漿對比

4.1 傳統預應力壓漿的特點

①傳統壓漿施工時為改善水泥漿流動性，工人質量意識薄弱，施工時隨意加水，導致壓漿用水泥漿的水膠比不可控，導致泌水量過大。②壓漿施工現場灌漿壓力施加隨意，未能在孔道內形成有效壓力并保持一定時間穩壓，僅靠肉眼查看出漿口漿液原漿流出，人工關閉閥門，壓漿完成，不能保證管道壓漿密實。③采用真空壓漿，難以形成規定要求的負壓。當管道兩端高差較大時，真空壓漿機的效果甚至要差于普通壓漿的效果，即孔道的最高點的頂部可能會出現空洞，且在孔道有傾角時，在傾角處漿液會產生先流現象。④對壓入管道內漿液數量不能準確計算。⑤難以滿足規范和設計對壓漿過程嚴格的工藝要求。⑥人工記錄壓漿過程、隨意性大、真實的壓漿質量難以掌握。

圖3-1 預應力管道智能壓漿工藝原理簡圖

4.2 智能壓漿的特點

智能壓漿系統能最大限度避免人為操作影響，提高質量控制，與傳統壓漿相比，它具有以下特點：①漿液在管道內持續循環以排凈管道內空氣。②自動調整壓力大小，以保證全管道按規范要求的大小和時間持壓、穩壓。③電腦自動加水控制性能，實時監測漿液水膠比。④實時測試得到孔道壓力損失，便于調整灌漿壓力。⑤實時監控流量，以發現管道是否暢通，復核壓漿量。⑥自動記錄，可真實追溯再現整個壓漿過程，提高管理水平。

5 智能壓漿工藝

5.l 全管路空氣排出

漿液從管道出漿口導流至漿液存儲桶，再從管道進漿口壓入管道內，形成閉合循環回路。漿液在管道內持續循環，通過傳感器自動調整流量和壓力，將管道內殘留的雜質和空氣通過出漿口和鋼絞線空氣排出來。

5.2 壓漿參數控制

水膠比、壓力、流量作為孔道壓漿的重要三參數，準確控制三參數直接影響孔道壓漿充盈、密實質量。

5.2.1 實時壓力監測

孔道壓漿壓力包括灌漿壓力和持壓壓力，智能系統自動實測管道壓力損失，通過出漿口滿足規范要求最低壓力值來實現灌漿壓力值調節，保證全管路壓力損失后管道內仍滿足規范要求的最低壓力值，并保持一個不小于0.5MPa的穩壓期3～5min，當管道進、出口壓力差保持穩定后，判斷管道壓漿密實。

5.2.2 實時流量監測

通過流量傳感器自動監測孔道進漿口、出漿口流量，并實時計算管道內漿液體積，判斷壓漿充盈度。

5.2.3 實時監測水膠比

進漿口監控箱通過水膠比測試儀可實時監測漿液水膠比，《公路橋涵施工技術規范》(JTG/TF50-2011)要求水膠比為0.26～0.28，當實測水膠比超過規范要求時及時給出警示信息。

5.3 雙孔壓漿,事半功倍

智能壓漿系統可實現長管路壓漿，當跨徑＜50米的預制梁且單孔長度≯55m的預應力管道，可采取兩個管道同時壓注，從位置較低的一孔壓入位置較高的一孔壓出，導流至漿液存儲桶。實現一次性壓注雙孔道，縮短了施工時間，節約勞動力，達到事半功倍效果。

5.4 漿液拌制

智能壓漿系統集成高速攪拌機，該設備將水泥、壓漿劑和水進行高速攪拌，其葉片線速度12m/s、轉速大于1390r/min，能完全滿足規范要求，拌制高質量漿體。

5.5 規范壓漿過程,實施遠程監測

壓漿過程由Linux系統主控機控制，該系統發射無線信號數據，覆蓋范圍3Km，實施遠程監測。壓漿過程降低人為因素影響，通過各種傳感器準確監測漿液的水膠比、灌漿壓力、穩壓時間、流量及充盈度各個指標，切實滿足規范與設計要求。自動記錄壓漿數據，并打印報表。通過無線技術、將數據實時反饋至相關部門，可真實追溯再現整個壓漿過程，提高管理水平。

6 智能壓漿應用效果及經濟性分析

橋梁預應力施工智能壓漿系統為規范橋梁預應力施工，保障結構質量和安全提供了有效的技術手段，切合工程實際需求，實現了張拉過程智能化施工、動態化管理和自動化監控，讓預應力施工質量符合設計與使用要求，保證了橋梁結構安全和耐久性。河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段工程LXTJ-7標財務分析顯示，智能壓漿功效相對于傳統壓漿節約人工費30%左右，節省工期20%左右，綜合成本節約25%左右，明顯提高了工程施工進度，降低了施工成本，提高了施工質量，有利于保障人民生命財產安全和降低橋梁全壽命周期養護成本。

7 結語

智能壓漿系統通過精密儀器測量、計算機高速運算，依照預定程序來保證壓漿質量，和傳統壓漿有著本質區別。采用智能循環壓漿工藝，推進精細化施工，是在現行技術條件下保證橋梁預應力損失，防止預應力橋梁開裂和超限下撓，保證橋梁結構的安全和耐久性的最佳途徑。

[1]公路橋涵施工技術規范(JTG/TF5O一2O11).人民交通出版社,2011.

[2]周昆.橋梁預應力壓漿智能控制技術及關鍵設備研究,2010.11.

[3]唐鴻武.預應力混凝土構件的壓漿施工應用,2011.10.