智能張拉壓漿在預制箱梁施工中的應用研究

摘要：隨著我國社會經濟的發展，公路橋梁建設取得了很大的進步。智能張拉與壓漿技術作為公路橋梁施工技術中的新型技術，不僅對路橋建設起到了很大的促進作用，而且其應用范圍也越來越廣泛。文章在相關理論知識的基礎上研究了如何將智能張拉壓漿技術應用于預制箱梁施工，以期為行業發展進步提供借鑒。

關鍵詞：智能張拉；智能壓漿；預制箱梁施工；公路橋梁建設；預應力技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2016）18-0100-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.049

近年來，預應力技術在我國橋梁施工中得到廣泛的應用，并發揮出重要作用。其在橋梁施工中的有效運用，不僅可以很大程度上提升工程中所使用混凝土構件的承載性能，同時在混凝土防裂上具備良好效果，可以有效提升橋梁工程的耐久性以及使用壽命。其應用是橋梁施工技術的一大發展，相對于傳統技術而言，其在安全可靠性方面的優勢十分顯著。但是在實踐過程中，也存在著一定的不足之處，較為常見的是收縮及徐變問題和構件在預應力張拉過程中的控制難度相對較高。為探索此類問題解決的方法手段，規避問題的發生，對橋梁建設中預應力張拉進行有效控制。筆者結合多年工作經驗，就智能張拉壓漿在預制箱梁施工中的應用進行具體分析，旨在促進該項關鍵技術的進一步發展與應用。

1 智能張拉壓漿技術原理

1.1 智能張拉工藝原理

智能張拉系統是集信息化處理技術、數字控制技術、傳感器技術、無線傳輸技術、傳統張拉方法于一體的智能化系統，其目的是通過現代工業控制系統的有效控制以實現預應力張拉的標準化、自動化和智能化，提高預應力施工質量以及提高橋梁結構的安全性和耐久性。如圖1所示，智能張拉系統主要包括主機、油泵、千斤頂、前端控制器、測量傳感器、壓力傳感器、程控軟件系統等多個部分。在實際的作業施工中，各個組成部分相互協調，發揮智能張拉系統的功能。

智能張拉系統執行控制功能時，以應力為其控制指標，而同時以伸長量作為輔助手段，起到有效的校正作用，其誤差值作為校正指標。系統運行時數據采集功能由傳感器技術承擔，傳感器采集數據之后，作為原始數據被系統主機接收，主機則會對原始數據進行綜合處理，相關判斷分析功能由程控軟件來完成，數據經過處理后轉化為相應指令，主機會將其發送至各對應張拉設備。各設備則會依據指令完成相關參數設定，例如通過對變頻電機參數、油泵電機轉速等的調整來完成進退油自動化操作、控制張拉加載速度，以此精確控制張拉應力。同時信息可以實時記錄，以實時位移信息以及采集油壓為參考標準自動生成記錄表。除此之外，高度智能化的系統可以通過預設程序來控制相關張拉設備，使之機械動作同步進行，該模式下，系統可自動完成相關設備的數據同步，并對不準確參數進行修正以進行張拉校正，從而完成對張拉過程的自動化控制。

1.2 智能壓漿工藝原理

在預制箱梁施工中，智能壓漿可以使預應力筋得到很好的保護，最大化避免其被銹蝕，同時可以使橋梁結構更為穩固，提升其耐久性。在橋梁的施工建設中，預應力筋是由混凝土與水泥漿組成的結合體充當，緊密的結合使它們形成完整的整體，從而提高錨固的可靠性以及結構物的承載能力與抗裂性能。在箱梁施工中，如果壓漿密實度不達標，就會使整個橋梁質量受到非常嚴重的影響。

如圖2所示，智能壓漿系統主要由進漿端測控箱、注漿測控臺、出漿端測控箱、壓漿機、壓漿泵等多個部分共同組成，每個部分作用不同，但是在整體中發揮著不可或缺的作用。這些部分的高效協調與作用，能夠對壓漿施工質量進行智能控制。

在壓漿施工開始之前，需要在智能壓漿系統中輸入灌漿的箱梁型號以及各孔相應參數，然后經由控制臺內部程序完成對所需漿量的自行計算過程。所注入的漿液會持續地于回路中循環，直至空氣排凈。在管道發生堵塞等現象時，可及時采取有效手段進行處理，也就是增加沖孔壓力，使雜物得以全部排出，從而減少影響壓實度的因素，提高壓漿質量。同時，在進漿口與出漿口設置精密傳感器，對壓力、漿液水膠比以及流量等參數進行實時的監測，并且將所測數據傳輸至主機，主機則以進出口壓差相關數據作為判別依據，分析管道壓實度，并且通過對流量進行調整以完成不合格狀況下的校正過程。其具體過程為在指令命令下測控系統根據相關參數調整壓力及流量，以提升壓漿飽滿程度及密實程度，從而保證壓漿施工保質保量完成。整個壓漿過程可以實現自動檢測進度、自動監測密度、自動保壓以及自動結束等。

2 智能張拉壓漿在預制箱梁施工中的應用

2.1 智能張拉施工

智能張拉施工的第一步是要在張拉時對其進行初應力狀態調整，張拉過程需要分為多個階段進行，各階段張拉取值為張力控制應力的1/10。與此同時，要準確記錄實際伸長量，以便判斷張拉是否在可控范圍內，當達到施工設計的張拉噸位以及符合設計要求之后再進行錨固。

2.1.1 張拉設備。所選用預應力智能張拉系統中的設備通常主要有壓力表、高壓油管、張拉千斤頂、油泵、壓漿機、拌漿機、真空吸漿泵和錨固工具等。

2.1.2 制作預應力筋。鋼絞線下料長度的確定，需要經過準確的計算，其應當符合三方面條件要求：一是預制箱梁長度；二是千斤頂工作長度；三是鋼絞線在傳輸過程中所需要的連接長度。工程實踐中，鋼絞線散頭現象時有發生，因而選擇正確的切割設備是十分重要的，通常選用砂輪切割機。下料至一束標準時，就需要對其進行梳理并綁扎，所用工具為梳筋板，綁扎可采用細鐵絲。綁扎時每隔2～3m綁扎一道。通常鋼絞線下料的數量應當滿足施工標準與要求。

2.1.3 穿束施工。在預制箱梁施工過程中，為簡化工序，一般可采用整束穿束的方法。需要注意的是，穿束之前要完成鋼束的清理工作以避免雜質污染導致其銹蝕，并且要在其前端配置引導頭以方便穿束，焊接過程中，注意保證其穩定，避免鋼絞線纏繞。

2.1.4 張拉錨固。預應力施加應當控制好時間，需要在混凝土強度達到設計強度之后開始進行。通常預應力鋼絞線應保證通過一次張拉工藝即可達成施工目標，其張拉之前應當完成的準備工作是分別使用單頂預緊，預緊次序為自上而下。主要的施工順序為：安裝工作錨→限位板→千斤頂→工具錨→進行初次張拉→測初伸長值→繼續張拉→測終伸長值→進行錨固→張拉缸回油、工具錨松脫→關閉油泵、張拉缸、頂壓缸復位→卸載工具錨、千斤頂。

2.1.5 計算張拉伸長量。進行張拉施工的過程中，控制方法采取雙控制策略，即伸長值和應力雙控制，因為應力值可更為精確地反映張拉狀況，故以應力指標為主要控制手段，伸長量控制為輔助手段。張拉實際伸長值和理論伸長值之間的差值正常范圍為±6%，一旦超出此范圍，需要

立即停止張拉，及時查明原因，并采取相應的解決措施。

2.1.6 滑、斷絲的處理。進行張拉時，如果存在斷絲以及滑絲等現象，應該停止張拉，找出原因，并進行記

錄，如果斷絲、滑絲量超出設計和規范要求，應重新換束。

2.2 智能壓漿施工

在預制箱梁施工中，為了更好地完成智能壓漿過程，需要做好如下三點事項：（1）張拉前需要安裝錨固工具，應當嚴格檢查錨墊板壓漿孔，保證其通暢；

（2）張拉結束后，存在多余的鋼絞線的情形下，應當采用可靠手段切除并進行封錨處理；（3）由于不可避免的特殊情況，必須要延遲壓漿，則需要使用鍍鋅絲管和錨墊板壓漿孔連接，再采用厚鋼編管引出壓漿管。

在預制箱梁施工中，智能壓漿主要順序如下：

（1）做好真空輔助壓漿準備工作，連接進漿端與出漿端管路，并且確保不漏漿；（2）關閉所有閥門和排氣孔（真空泵除外），然后啟動真空泵，使真空度在-0.07以上；（3）確保真空泵的正常運作，啟動壓漿端的壓漿機，進行壓漿。繼續加壓，使水泥漿到達安裝負壓容易上方的三通閥門；（4）操作三通閥門，將水泥漿和真空泵隔離，與此同時，將水泥漿導向廢漿容器，然后繼續壓漿直到溢出的漿液濃度、均勻度符合施工要求；（5）關閉真空泵、出漿閥門。然后繼續壓漿，管道壓力控制在0.5～0.7MPa，在60m以內的管道應穩壓3min，而大于60m的管道應穩壓5min；（6）拆除進漿閥門與出漿閥門以后的設備，將其與另一組孔道相連，遵照上述步驟重新壓漿；（7）壓漿順序應該遵循先低后高的順序進行，先對低位孔道進行壓漿。在整個壓漿過程中，為保障壓漿的效果，需要保證施工的連續性和均勻性，所謂連續性是指相鄰孔道應連續進行壓漿，避免中斷；（8）為了保證張拉的效果，壓漿作業最遲不應晚于張拉結束48小時以內，在其完成之后，相關技術人員需要精確復核壓漿量以及密實度，并在壓漿結束后及時封錨。

3 智能張拉壓漿在預制箱梁施工中的應用效果

與傳統的張拉壓漿技術相比，智能張拉壓漿不僅在技術上使張拉與壓漿效果更加顯著，而且操作簡單，技術實現了張拉自動、壓漿自動以及精確穩定。在經濟效益上，智能張拉壓漿在預制箱梁施工中的應用大大節約了人工成本，而且后期的加固、維修投入較少，大大節約了建設成本。從社會效益角度而言，智能張拉壓漿技術有效地提高了橋梁結構的耐久性以及安全性。

4 結語

綜上所述，本文主要對智能壓漿技術原理以及智能壓漿技術原理進行了深入的研究分析，并結合預制箱梁施工對智能壓漿技術的應用進行了系統化的梳理，最后從技術、經濟、社會的角度對智能張拉壓漿技術的效益進行了概括。總體而言，智能張拉壓漿技術作為一項新型的預應力技術，在橋梁施工中有著至關重要的作用，所以在實際的橋梁施工當中，應對該項技術進行不斷優化與改進，從而進一步提高橋梁建設的質量。

參考文獻

[1] 趙穎超，呂文江，齊廣志.智能張拉及智能壓漿標準化施工工藝在三水河特大橋的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2014，11（21）.

[2] 王晶龍.預應力智能張拉技術在預制小箱梁施工中的應用[J].國防交通工程與技術，2015，1（14）.

[3] 汪鳴玉.智能張拉工藝在應天河大橋箱梁預制施工中的應用[J].四川水泥，2015，4（25）.

作者簡介：趙飛（1983-），男，江蘇揚州人，供職于江蘇省交通工程集團有限公司，中級職稱，研究方向：道路與橋梁。

（責任編輯：王 波）