華龍一號(hào)安全殼豎向預(yù)應(yīng)力管道灌漿質(zhì)量分析與真空灌漿處理

王永輝

中核工程咨詢有限公司 北京 100048

1 現(xiàn)場(chǎng)變更灌漿的理論依據(jù)及確定分級(jí)灌漿方法

倒U 形鋼束氣密性試驗(yàn)方法主要是檢查鋼束的密封性，壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求的5-7bar 時(shí)，能夠保證后續(xù)灌漿操作的順利進(jìn)行及灌漿質(zhì)量，能夠確保管道的密封性滿足要求，以及管道在后續(xù)灌漿時(shí)保證不漏漿，不對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼襯里產(chǎn)生影響。

在氣密性試驗(yàn)不滿足要求的情況下，表明預(yù)應(yīng)力孔道的密封性不強(qiáng)，鋼束的外接灌漿孔或孔道內(nèi)局部存在泄漏現(xiàn)象，為此考量對(duì)鋼束灌漿施工方法進(jìn)行調(diào)整，以確保灌漿期間不漏漿、不會(huì)對(duì)鋼襯里和預(yù)應(yīng)力混凝土產(chǎn)生影響，故采取對(duì)倒U 形鋼束豎向段進(jìn)行分級(jí)灌漿的方法。

1.1 一次性灌漿方法

通過已經(jīng)完成鋼束密封性檢查的四束情況來看，雖未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的打壓5-7bar，保壓3min 后壓降不超過1bar,但當(dāng)壓力分別達(dá)到2bar、3bar 時(shí),保壓3min 大部分壓降未超過1bar。據(jù)此，能夠反映出現(xiàn)場(chǎng)鋼束實(shí)際的密封性大多數(shù)能夠達(dá)到3bar 的壓力；同時(shí)，借鑒國內(nèi)其他核電項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力氣密性試驗(yàn)壓力均為3bar，在灌漿過程中嚴(yán)密監(jiān)測(cè)便可保證灌漿質(zhì)量。

故而，可將鋼束導(dǎo)管密封性壓力檢查現(xiàn)場(chǎng)變更為：氣密性試驗(yàn)壓力未超過5bar,但在3-5bar 范圍內(nèi),且打壓3min 后的壓降不超過1bar 時(shí),在灌漿全程對(duì)灌漿壓力、漿體量的控制、鋼襯里的監(jiān)測(cè)的一次性灌漿到指定標(biāo)高的方法，以保證安全殼鋼襯里的安全的。

1.2 倒U 形鋼束豎向段分級(jí)灌漿原理

當(dāng)氣密性試驗(yàn)不滿足打壓3-5bar 保壓3min 后壓降不超過1bar 的要求時(shí)，表明鋼束內(nèi)氣密性較差，除去鋼束外接灌漿孔外鋼束內(nèi)存在泄漏的概率較大、風(fēng)險(xiǎn)較高。為保證灌漿過程不對(duì)鋼襯里或預(yù)應(yīng)力混凝土產(chǎn)生影響，鋼束內(nèi)灌漿壓力應(yīng)在安全壓力（即氣密試驗(yàn)壓力）范圍內(nèi)，故考慮對(duì)鋼束灌漿的壓力按照每一級(jí)不大于密封性試驗(yàn)壓力（即3bar）的方法分階段進(jìn)行灌漿。

第一級(jí)灌漿：灌漿最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的壓差（即灌漿壓力）小于氣密性試驗(yàn)的壓力3bar,灌漿壓力設(shè)定為2．5bar（取整，漿體高度10m，見注1），穩(wěn)壓后觀察3min 壓降不超過0．25bar,即表明在灌漿壓力為3bar 的灌漿高度以下鋼束的密封性滿足要求，未出現(xiàn)泄漏情況；若保壓3min 壓力下降超過0．25bar（0．25bar 約為1m灌漿高度，約12．4L 的漿體，以便有充分的漿體填充鋼束泄漏部位或混凝土內(nèi)的孔洞或連通性氣孔）,則表明鋼束內(nèi)灌漿高度以下出現(xiàn)漿體流失或泄漏，應(yīng)停止灌漿作業(yè)，避免灌漿壓力增大對(duì)鋼襯里產(chǎn)生鼓包、混凝土出現(xiàn)大量漏漿的現(xiàn)象，同時(shí)立即排放孔道內(nèi)的剩余漿體,用小于密封性檢査時(shí)壓力的壓縮空氣持續(xù)通入管道,從管道一端注入壓縮空氣,直至另一端無漿體流出為止,期間加強(qiáng)對(duì)鋼村里的監(jiān)測(cè)。

第二級(jí)灌漿：通過第一級(jí)的灌漿操作，若有鋼束灌漿高度內(nèi)泄漏的情況時(shí)，第一級(jí)灌漿時(shí)的漿體已進(jìn)入泄漏通道，對(duì)混凝土內(nèi)的孔洞或連通性氣孔進(jìn)行了填充。那么，第二次灌漿壓力設(shè)定為5bar（漿體高度20m）,即灌漿最高點(diǎn)與第一次灌漿的最高點(diǎn)壓差仍不超過氣密性試驗(yàn)壓力3bar,驗(yàn)證第二級(jí)灌漿高度范圍內(nèi)鋼束的密封性和泄漏情況，若出現(xiàn)壓降超過0．25bar，再次排出鋼束內(nèi)的漿體；若壓降未超過0．25bar,繼續(xù)第三級(jí)灌漿作業(yè)。

第三級(jí)灌漿:原理同上，第三級(jí)灌漿壓力設(shè)定為7bar（漿體高28m）穩(wěn)壓后觀察壓降3min,若壓降不超過0．25bar 則繼續(xù)灌漿，否則同上，排出漿體后再次灌漿。

第四級(jí)灌漿：原理同第三級(jí)灌漿，第四級(jí)灌漿壓力設(shè)定為10bar（漿體高度40m）。

2 預(yù)應(yīng)力鋼束灌漿中斷原因分析

采取分級(jí)保壓觀測(cè)的灌漿方式，受施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度影響，且在執(zhí)行過程中，保壓、觀察時(shí)間較長，漿體受重力影響存在沉淀；

第一次灌漿排漿后，吸附在鋼絞線的孔隙內(nèi)及孔道內(nèi)壁的水泥漿持續(xù)產(chǎn)生水化熱，第二次灌漿漿體進(jìn)入孔道后漿體沉淀泌水和加速凝固，進(jìn)而導(dǎo)致漿體無法排出；

V5 倒U 型鋼束灌漿過程中，因灌漿泵為活塞泵，難以完全準(zhǔn)確一次性控制單一壓力值，導(dǎo)致灌漿用時(shí)延長；

當(dāng)?shù)谝淮尾粷M足進(jìn)行排漿后，再次進(jìn)行灌漿時(shí)，仍遵循分級(jí)灌漿的方式進(jìn)行，重復(fù)已滿足要求的壓力值（即2．5bar、5bar 和7bar）穩(wěn)壓和觀測(cè)步驟，灌漿時(shí)間延長，進(jìn)一步加速漿體的沉積、凝固時(shí)間的縮短。

3 真空灌漿方案的提出與模擬試驗(yàn)

真空灌漿是后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項(xiàng)新技術(shù)，在歐洲各國應(yīng)用很普遍，在我國，南京長江二橋率先應(yīng)用，以后陸續(xù)在其他城市應(yīng)用。其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵對(duì)孔道進(jìn)行抽真空，使之產(chǎn)生-0．08 至-0．1MPa 的真空度，然后用灌漿泵將水泥漿從孔道的另一端灌入，并加以≤0．7MPa 的正壓力，直至充滿整條孔道。由于管道中只有極少的空氣，很難形成氣泡；另外，由于孔道與壓漿機(jī)之間的正負(fù)壓力差，大大提高了預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)度；采用真空灌漿工藝是提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全度和耐久性的有效措施。

4 結(jié)語

在預(yù)應(yīng)力技術(shù)逐步普及的今天，成功掌握和應(yīng)用灌漿技術(shù)是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)人員所必須的。大量的試驗(yàn)和工程實(shí)例，證明了采用真空灌漿技術(shù)是確保高質(zhì)量灌漿的一個(gè)強(qiáng)有力的手段，對(duì)確保工程質(zhì)量、杜絕質(zhì)量隱患、保證結(jié)構(gòu)耐久性、提高經(jīng)濟(jì)效益有著巨大貢獻(xiàn)，V5 孔道缺陷的處理對(duì)同類堆型或其他類似預(yù)應(yīng)力工程施工有借鑒作用和實(shí)踐意義。

注1：根據(jù)P（壓力）=p（壓強(qiáng)）×S（面積），p=ρgh，w/c 取0．35，漿體ρ 計(jì)算為2g/cm3，經(jīng)計(jì)算壓力2．5bar、5bar、7bar、10bar,漿體高度分別為10m、20m、28m、40m。