預應力孔道真空壓漿工藝研究

梁治國 李吉勇

摘 要：預應力真空壓漿是在孔道的一端用真空泵抽空氣，在另一端用螺桿式壓漿泵將水泥漿壓入孔內，由于孔道內的負壓力和壓入漿體的正壓力之間存在壓力差，可以很大程度地提高壓漿的質量，使孔內的飽滿密實度達到設計的要求。在國內有很多道橋工程中均采取了后張法預應力混凝土結構施工，最大限度地提高了橋梁結構的耐久性和安全性，保護并延長了道橋的使用壽命。

關鍵詞：后張法預應力箱梁；預應力孔道；真空壓漿；施工技術

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A

在預應力橋梁中，預應力體系的質量直接關系到橋梁的安全和使用壽命，是預應力橋梁工程中最重要的工序之一。許多橋梁坍塌的事故是由于預應力施工質量問題引起的，預應力孔道壓漿不實是其主要原因之一。

一、真空輔助壓漿普遍存在的問題

真空輔助壓漿是在壓漿端先將壓漿閥、排氣閥全部關閉。在排漿端啟動真空泵，使孔道真空度達到0.06MPa～-0.08MPa并保持穩定。然后啟動壓漿泵開始壓漿。在壓漿過程中，真空泵應保持連續工作，待漿液即將達到真空泵時迅速關閉通向真空泵的閥門，同時打開位于排漿端上方的排漿閥門，排出少許漿液后關閉。壓漿工作繼續按常規方法完成。真空輔助壓漿的設備通常一端為真空機，另一端為單作用的往復泵或螺桿泵等傳統的壓漿設備。

1 采用真空輔助壓漿工藝的目的：

（1）消除普通壓漿法引起的氣泡。

（2）消除混在漿體中的氣泡。

（3）孔道在真空狀態下，減小了由于孔道高低彎曲而使漿體自身形成的壓力差，便于漿體充盈整個孔道。

2 現場真空壓漿存在的主要問題有：

（1）密實度仍是主要問題，空洞難以完全消除，往往壓漿結束后幾分鐘內，錨具端口的漿液出現回縮而不得不補漿。

（2）由于需抽真空，普通壓漿設置的透氣孔減少或取消。一旦中間形成空洞，夾在中間的氣體無法排除，增加了出現空洞的隱患。

（3）壓漿與抽真空端設備分開操作，屬于不同的工作系統，操作協調難。加之為防止漿液進入真空泵要關閉閥門，施工過程繁瑣，操作過程往往手忙腳亂。

由于這些缺陷，現有的真空輔助壓漿工藝難以真正顯示其效果。

二、產生真空輔助壓漿問題原因分析

由于壓漿過程中，有兩套不同的系統同時作用于漿液上，這兩套系統并不協調一致。表現在作為真空抽吸系統提供的抽吸力始終穩定作用，其產生的抽吸流量按其自身的規律變化；而壓漿系統則按壓漿泵的規律提供漿液。當抽吸的流量與壓漿的流量不等時，尤其當抽吸流量大于壓漿流量，壓漿系統的密封不可能完全避免泄漏時（即使是微量的泄漏），壓漿的間斷或空洞就會產生。因此產生真空輔助壓漿效果不佳的主要原因是壓漿設備不能滿足工藝的要求。

三、真空壓漿系統簡介

針對現在真空輔助壓漿現在存在的主要問題：一是壓漿泵的流量固定且隨時間的脈動變化，與真空呈現不匹配造成不密實或空洞；二是壓漿泵和真空泵作為二套單獨的系統又同時工作，給工人的操作困難。三是由于排氣管的取消或減少壓漿的充盈度不能保證。

四、射流壓漿泵的優點

1 實現了真空壓漿系統的統一

真空射流泵吸入口因直接和水泥漿儲漿筒聯通，在射流泵的抽吸下，水泥漿源源不斷的進入波紋管。這樣就徹底消除了因不同系統不協調可能產生缺陷的隱患。

2 兩泵合一 ，操作簡單方便，能大大提高壓漿效率和水平

原來的真空輔助壓漿需要真空泵和壓漿泵同時工作，這在操作上給工人帶來了很多麻煩，操作現場也常常很混亂，壓漿過程中工人們往往手忙腳亂。真空射流泵原理簡單，操作也方便，只需進行射流泵的操作。

3 射流泵可通過一個閥門的轉換，十分方便將真空抽吸工藝轉換成壓漿工藝。抽吸和壓漿的交替轉換可確保整個管道的漿液連續密實。

4 真空射流泵結構簡單，工作可靠，成本低廉，市場前景廣闊。

真空射流泵設備簡單，造價低廉。且真空系統無運動部件，工作壽命長。真正實現了一機二用，大大降低了施工成本。由于成本低廉，其市場前景肯定很廣闊。

五、射流泵抽吸能力的理論分析

在壓漿過程中壓力是個變化值，2#節段（波紋管長17.03m）的壓力值在0.1-0.6MPa范圍內，4#節段（波紋管長29.1m）壓漿過程中的壓力值在0.1-0.4MPa范圍內。根據達西定律可得壓力值是和管道長度成正比，按理論2#節段的管道長度比4#節段的管道長度短其壓漿時壓力也應比4#節段的小。因此我們們保守取4#節段壓漿時管道壓力為0.4MPa，2#壓漿時管道壓力為0.3MPa。

又根據達西公式得：

▽P=αlV2 ▽P=（αV2）l=kl

所以：k= αV2=α×0.1782=0.0147

延程阻力綜合因子

α=k/V2=0.0147/0.1782=0.46

通過延程阻力綜合因子，我們可以求出在一定速度下不同長度管道壓漿所要提供的壓力，以及在一定壓力下不同長度管道的壓漿速度，和在一定壓力和壓漿速度下管道壓漿能達到的最大長度。

根據綜合延程阻力因子計算，在最大真空壓力0.08MPa壓力下管道壓漿的速度分別為0.10m/s，0.08m/s>0，說明在此壓力下能抽動水泥漿。

本試驗是針對真空壓漿中常用波紋管直徑90mm，鋼束規格12-s15.2進行的。通過對不同管道長度壓漿的壓力測試，推算處其壓漿時的延程阻力綜合因子α。再通過得到的延程阻力綜合因子以最大真空壓力得出在其壓力壓漿的漿體的速度和能達到壓漿的最長管道。雖然不同管道直徑、形狀的延程阻力綜合因子不一樣，但流體計算通常是十分復雜，更多是根據經驗公式計算和實際情況得出。通過試驗，我們也可以有代表性的得出，在真空壓力下和一定管道長度下，可以抵抗管道的延程阻力拉動漿液運動。

結論

在0.08MPa的壓力下可以抽吸漿液，只是漿液的流動速度減慢，這種速度是可以接受的。而較慢的流動速度有利于漿液的密實，也是壓漿所追求的目標。

參考文獻

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