橋梁預應力智能張拉壓漿技術在高速鐵路施工中的應用

王記濤 王志杰 焦劉霞

摘要：高速鐵路橋梁采用傳統的張拉壓漿進行施工，將會存在諸多問題，不能保障施工質量，還會降低結構的耐久性。文章通過對預應力智能張拉壓漿技術進行分析，該方式能夠提高施工質量和施工效率，具有很好的經濟效益。于是將其應用于高速鐵路橋梁的施工中進行實例研究。

關鍵詞：預應力;智能張拉;智能壓漿;高速鐵路橋梁

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）02-0175-05

由于預應力在混凝土結構中具有很好的應用效果，于是在我國的各種工程建設中可以使用預應力進行加強結構質量。在預應力施工過程中，其中最重要的工序即張拉壓漿，直接影響著結構的耐久性和質量。由于傳統的張拉壓漿存在各種問題，不能保證施工質量，嚴重影響了人類的生存和生活，造成了巨大的經濟損失。于是為了提高施工質量，提出預應力智能張拉壓漿技術，該技術能夠解決傳統張拉壓漿的弊端，從而很大程度上提高工程施工質量。

1橋梁預應力智能張拉壓漿技術的重要性

傳統的預應力張拉施工系統的組成部分比較簡單，主要是機械化的油泵、千斤頂等設備組成。在應用過程中存在很多的不確定因素，容易造成很多誤差，其張拉精度大致在±15%左右。這些誤差的來源大致有4種：①在施工時控制位移和壓力是通過手動的方式操作，這種操作方式難免會存在較大的隨意性，在施工過程中僅僅只通過壓力表的讀數控制張拉力，這種方式的精確度不高，所以就會存在一定的誤差;②在持荷的時間段內不能精確的控制好荷載大小，因為沒有自動補償張拉功能，所以在控制過程中就會存在欠張的情況，當出現這種情況之后就會給工程質量造成較大的危害;③在橋梁施工時，需要對鋼絞線張拉伸長量進行測量和記錄，這些工作都是通過人工進行完成，所以就會存在數據不可靠或者記錄不及時的現象，也會造成一定的誤差;④在進行預應力張拉時需要同步進行張拉，然而傳統的施工方式是通過人工進行張拉，不同的人之間不可能達到完全的同步，所以在進行張拉時同步精度會比較低，不能達到完全的多頂對稱張拉，在錨固過程中會存在瞬時的卸掉荷載，然后就會對夾片造成沖擊，必然會造成一定的誤差。所以使用傳統的預應力張拉施工系統存在很大的誤差，會造成施工質量無法達到很高的要求，從而會限制其應用。

傳統的壓漿工藝也存在很多的缺陷，較為嚴重的缺陷就是壓漿不密實，就會造成施工中存在很多的問題，比如壓漿不密實就會使得預應力筋與其他雜質和空氣進行接觸，就會導致預應力筋出現腐蝕現象，從而降低預應力筋和漿體的粘接能力，從而造成整個結構的預應力降低，結構承載能力將會達不到規范要求，最后可能還會造成安全事故;另外，壓漿不密實還會造成錨頭出現應力集中現象，結構的受力狀態就會發生改變，從而使之達不到規范要求。使用傳統的壓漿工藝會出現各種預應力施工質量通病，比如鋼筋外露（如圖1所示）、錨下開裂、斷絲（如圖2所示）、絞線在孔道內纏繞等。

面對傳統的張拉壓漿技術存在的各種缺陷，將其應用于橋梁或者高速鐵路中必然會存在較大的質量安全問題，為了避免技術的不足之處，使用智能張拉壓漿技術勢在必行。通過使用智能張拉壓漿技術不僅能夠提高張拉力精度值，降低施工過程中的各種誤差，還能夠提高施工效率、降低成本、提高施工質量等優勢。所以在高速鐵路施工中使用橋梁預應力智能張拉壓漿技術將會更加合適，能夠保證高速鐵路施工的質量，降低安全事故的發生。

2橋梁預應力智能張拉施工技術應用分析

2.1智能預應力張拉系統的結構與工作原理

智能預應力張拉系統的主要結構包含3個部分，分別為智能化的操作主機、千斤頂和油泵，當然還包含其他的結構，該系統如圖3所示。其中智能化的操作主機在系統中起到最重要的作用，另外兩個主要結構相互之間配合，然后與主機形成一個有機結構，充分發揮系統大的功能，共同作用形成一個智能張拉系統。由于將智能化應用到系統中，并且其操作界面比較簡明、清晰易懂，從而能夠增強系統的體驗感。將相關的數據直接使用計算機傳輸到智能化的操作主機中，即可反映出鋼絞線伸長量和張拉力之間的關系，并且反映的結果非常直觀且準確，能夠直接用于張拉施工時的校對指標。

在施工過程中，傳感器能夠及時的將相關數據傳送給計算機，然后計算機會將其傳輸給主機，主機受到數據之后會及時的對其進行分析，從而準確的反映出力與伸長量之間的變化關系。當張拉設備在工作過程中，其中需要對稱張拉，所以能夠調整其電機參數，從而實現張拉補償功能。另外，在控制張拉預應力時，需要對油泵電機轉速進行良好控制，才能保證張拉預應力的準確性。

在整個技術施工過程中，主要通過主機中的指令控制模式，然后檢測和監控張拉過程，其控制作用屬于自動化控制。智能張拉系統中還存在斷電后數據記憶功能和漏壓補償功能，所以機械出現問題之后，比如存在斷電或者漏壓的現象，并不會導致張拉數據丟失，從而能夠提高在應用過程中的穩定性能。

2.2智能張拉施工技術

采用傳統的施工方式，橋梁出現各種問題的主要原因在于預應力施工的不標準性和不規范性。對某大橋的施工過程中，出現了鋼絞線纏繞到一起的現象，于是在張拉過程中就會導致長短不一樣的狀況，于是就會出現斷絲或者滑絲的現象。更嚴重的是在張拉過程中，沒有出現任何的問題，然而在其施工完成之后不久，就會出現鋼絞線疲勞的問題，從而造成更為嚴重的事故。

由于這些問題，降低了橋梁施工的安全性能，為了解決這些問題，于是在張拉之前，就將橋梁相關的重要要素輸入到主機系統中，然后根據橋梁的設計要求，從而可確定出預應力張拉過程中需要的各種相關參數，比如混凝土強度等級、鋼絞線個數等等。

在施工過程中，隨著時間的變化，張拉過程中的千斤頂應力、應變都會發生變化，此時可以通過實時監控進行觀察，從而可以其變化曲線進行分析，當在施工過程中出現某些問題，可以通過觀察到的變化曲線從而及時的解除張拉狀態，從而可以提高施工過程中的穩定性和安全性。于是與傳統的施工方式相比，使用智能張拉系統能夠提高某大橋的施工效果，提高其安全性能，并且能夠將其延伸誤差控制在2%以內。

另外，通過智能張拉系統，能夠讓工程建設的多個參與部門進行及時的相互交流，比如監理方、設計方、業主方等。而且智能張拉系統在互聯網技術的作用下，能夠實現空間限制，在遠距離的地方能夠對施工進行管理，所以有助于提高施工質量。同時，在應用智能張拉系統時，能夠自動生成張拉記錄表，并且將這些表發送給業主，從而可以保證數據的真實有效性，因為某些施工單位會將數據進行造假，從而可以杜絕這種造假行為。并且還能夠省去工程數據統計工作，從而可以提高工程施工的效率。表1即為智能張拉系統與傳統的手工張拉的比較，從表中可知直觀的看出智能張拉系統的優勢更多，應用效果將會更好。

3橋梁預應力智能壓漿施工技術應用分析

3.1智能壓漿系統的結構與工作原理分析

智能壓漿系統的主要作用在于能夠將預應力筋保護在混凝土內，確保其不會漏在外面，從而避免受到環境因素的影響造成預應力筋出現破壞。所以將智能壓漿系統應用到橋梁中能夠提高其耐久性。智能壓漿系統的工作原理在于，首先預應力鋼筋使用水泥漿體將其與包裹在混凝土上，從而使得混凝土與預應力鋼筋進行有機結構成為一個整體，從而可以提高結構的承載能力和抗裂性能。在應用傳統的壓漿技術時，如果預應力管道內部的壓漿不密實、孔隙過大，從而就會影響到結構的整體穩定性，降低其結構的耐久性能。但是隨著智能壓漿系統的應用，能夠保證壓漿達到密實度，從而提高結構的耐久性、保證其施工質量。圖4即為系統結構的原理圖。

從圖4中可以看出智能壓漿系統的結構組成，其中最重要的結構為計算機主機、循環壓漿體系和測控體系。在系統中有一個回路構成，其中主要包含預應力管道、壓漿泵和制漿機組成，其主要作用在于將管道內的漿液進行循環作用，目的在于將管道內的空氣排出干凈。如果該回路中出現堵車現象，將會被及時的發現并對其進行處理。

智能壓漿系統在沖孔過程中主要利用的壓力，能夠將管道內的雜質清除干凈，從而可以保證壓漿密實度。管道內壓漿流量、水膠比等參數會通過安裝傳感器進行實時監測，安裝位置為進出漿口，通過對這些參數的監控，能夠將數據傳送到主機中，主機就會對數據進行分析，從而能夠得到系統的反饋，對相關參數進行調整，使得壓漿過程能夠順利完成。

智能壓漿系統最重要的優勢在于能夠保證漿液密實度，從而降低管道內部空隙率，有助于提高壓漿施工的質量，從而使得結構的整體質量有所提高。在應用智能壓漿系統時，需要對其相關參數進行設置和調節，其設置和調節的合理性直接決定著智能壓漿系統的應用效果，所以，相關工作人員需要提高智能壓漿系統的操作能力，才能保證施工質量與效果。

3.2智能壓漿施工技術

智能壓漿施工技術在某大橋的應用過程中，實現了灌漿回路的循環，能夠使得漿液從出口位置流到儲漿桶中。預應力管道中存在空氣，要保證灌漿的密實度，就需要將其中的空氣排除干凈。智能壓漿系統的主要施工方式就是使用的持續循環灌漿方式，在這個過程中需要對漿液水膠比進行檢測，當然還有其他的相關參數需要進行檢測，于是在出進漿口的位置設置傳感器，從而檢測相關的指標，有利于提高灌漿施工的質量。另外，當有些指標參數不符合規范設計時，還需要通過主機對其進行分析，然后對參數進行調整，直至參數符合相關規范為止。所以通過智能壓漿施工技術能夠有效保證施工的質量。

智能壓漿系統在應用過程中，能夠有效保證壓漿的密實度符合規范設計，能夠將管道內的空氣排出干凈，從而提高預應力壓漿施工的質量。另外，在應用該技術過程中，為了消除錨頭密封不實的情況，可以通過使用密封加彈性墊片的方式，從而可以保證其密封性能。總之，與傳統的壓漿施工技術相比較，智能壓漿系統可以大大提高施工的精確度，降低人為因素的干擾，提高施工的總體質量。能夠對灌漿過程進行實時監控與調整，及時發現問題，從而保證施工質量。最后，由于在壓漿施工中使用了智能化的施工方式，能夠提高施工效率，從而提高工程的社會效益。表2即為智能壓漿與傳統壓漿的比較，從表中可以明顯的看出智能壓漿系統的優勢更多。

4預應力智能張拉壓漿技術的實際應用

在某高速鐵路大橋中應用預應力智能張拉壓漿技術，其中某個梁底、腹、頂板束一共需要330孔預應力，另外還需要準備6孔作為備用，一共需要張拉162次，壓漿168次，這是采用的智能張拉壓漿技術進行的施工，所以其張拉和壓漿次數相對很少。并且還能夠提高施工質量和施工效率，降低施工成本。

在高速鐵路的應用過程中，從中可以發現施工預應力張拉壓漿技術的優勢。從技術方面進行分析，通過使用智能張拉系統，當張拉力下降百分之一時，錨固之前就會通過系統的自動不拉功能，將其值改正到規定值;能夠實現真正意義上的雙控，自動對相關數據進行測量和調整，和張拉力同步控制;在應用過程中其同步精度達到±2%;通過智能化的張拉系統，能夠自動的按照設定的程序進行工作，減少了人為的影響;在應用過程中，采用的緩慢卸載，從而降低了夾片的損壞率，還能夠減少回縮率;另外，在應用過程中能夠實現遠程監控，提高人員的安全性，提高管理水平和施工質量。

在高速鐵路中應用智能壓漿系統的主要優勢在于，能夠將預應力管內的空氣排出干凈，從而提高壓實密度;能夠對管內的壓力進行自動調整，從而使其保持在規范設計的范圍內;在應用過程中自動加水加料，從而可以保證漿液水膠比控制在一個正常的值內;對管道內進行實時的檢測，從而有利于調整灌漿壓力;另外，智能壓漿系統在該高速鐵路中進行應用，能夠將其質量進行追溯，提高質量和管理水平。

上述是從技術方面分析該技術的應用效果，然而從經濟效益上進行分析，將會更加直觀的看出智能技術在應用過程中的優勢。如果采用傳統的張拉至少需要6人同時工作，其中張拉需要2人，測量需要2人，記錄數據需要2人，而使用智能張拉只需要2人即可完成，其中一人操作電腦，另外一個人照看張拉現場。所以通過使用智能張拉技術能夠節約4人的工資。智能壓漿技術能夠對雙孔同時壓漿，而人工智能壓漿一個孔，所以不僅能夠節約一半的工人，而且還提高了工作效率，所以采用智能張拉壓漿技術具有非常好的經濟效益。

5結語

綜上所述，預應力智能張拉壓漿技術的優勢更多，能夠提高工作效率、增強施工質量、增加張拉精確度、節約成本等，正式由于這些優勢較多，使其在橋梁施工中具有廣泛的應用價值。對于高速鐵路施工過程中，同樣能夠使用該技術發揮更好的應用效果。隨著科學技術的不斷提高，預應力智能張拉壓漿技術將會得到進一步的改進與發展，將會具有更好的應用價值。