預應力混凝土智能張拉與智能壓漿新工藝應用

胡塏

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在預應力混凝土橋梁施工中，由于橋梁預應力張拉和管道壓漿施工不達標，會導致預應力混凝土橋梁病害的產生。在傳統的預應力張拉施工中，由于存在較大張拉力控制誤差、伸長量測量精確度不足，同步張拉受限等原因，以及傳統管道壓漿中人為操作誤差控制、灌漿流量及壓力控制難度較大等問題，導致預應力混凝土張拉壓漿施工質量較差，影響工程整體施工質量。預應力混凝土智能張拉與智能壓漿工藝的應用，則有效解決了傳統工藝中存在的問題，通過運用計算機，在智能張拉中對張拉力、加載速率、持荷時間等進行精確控制。在智能壓漿中對水膠比、穩壓時間等精確控制，對壓力與流量自動調節，對壓漿數據自動記錄，大幅提升預應力混凝土張拉壓漿施工效率，保障施工質量，減少生產成本，提升工程效益。

2 預應力智能張拉施工工藝應用探討

2.1 預應力智能張拉技術

預應力智能張拉技術通過計算機系統，實現對預應力張拉各環節關鍵參數的控制，運用計算機智能化施工代替人工操作。相較傳統人工張拉施工，智能張拉技術的顯著特點是施工的同步性與精確性，能夠實現張拉應力的自動化控制，同時精準控制加載速率、持荷時間等，最大限度避免了人為因素對各節點控制的誤差，并能夠通過程序編輯，校正系統自身存在的誤差，為張拉施工質量提供重要保障[1]。

預應力智能張拉系統構成包括主機、油泵、千斤頂三部分（見圖1）。系統控制指標為應力，校對指標為伸長量誤差。在系統運行中，通過傳感技術采集千斤頂工作壓力及鋼束伸長量等數據，并向主機傳輸進行分析判斷，同時油泵系統在接到指令后進行變頻電機工作參數的調整，確保油泵電機轉速能夠實施精確調控，精準控制張拉力、加載速率。同時，通過智能系統還可以進行程序預設，在主機發出指令后進行自動張拉施工。

圖1 預應力智能張拉系統工作構成

2.2 預應力智能張拉技術應用優勢

2.2.1 提高張拉力精度

①預應力智能張拉技術應用中，傳統壓力表由壓力傳感器所替代，可以將壓力精確到0.1MPa，相較于傳統壓力表精確度提升約有百倍。

②壓力傳感器將接收壓力產生的電流信號轉變為數字信號，并實時向計算機系統傳輸，避免了傳統張拉控制中不同環節產生的誤差，大幅提高控制精度。

③高精度壓力傳感器置于智能千斤頂中，實際測量值是對張拉應力的直接表征，也能夠有效提高張拉力控制精度。

④在預應力張拉施工中，持荷時間通常要求在5min，智能張拉施工中可以在系統中提前編輯程序，穩定持荷階段的加載速率、持荷時間等，有效避免了張拉應力起伏，降低預應力損失量，有效提升張拉力精度。

2.2.2 提高鋼束伸長量測量精度

①智能張拉技術中位移器測量精確度在0.01mm 以上，相較于傳統鋼尺測量工具精度大幅提升。

②位移傳感器同樣置于智能千斤頂，同樣可將電流信號轉變為數字信號，向計算機傳輸，避免了人為因素、環境因素的干擾。同時，如果鋼束伸長量過長，系統還可以自動發出警報，并停止張拉施工，有效控制張拉過程。

2.2.3 實現同步張拉

相關技術規范規定，預應力張拉千斤頂誤差應當控制在±2%。在智能張拉系統中，由兩臺功率相同的油泵控制千斤頂，并通過計算機系統進行參數設置和施工程序設置，再進行張拉施工[2]。在施工過程中，通過采集壓力傳感器、位移傳感器傳輸數據信息，對其進行研判，判斷實際測量值是否滿足規定，若是則繼續張拉，若不是則及時發出警報，檢查并解決問題后再繼續張拉。持荷階段，通過計算機系統對相關參數進行控制校對，直至實測值達到期望值并穩定。

3 預應力智能壓漿施工工藝應用探討

3.1 預應力智能壓漿技術

預應力智能壓漿技術的應用能夠實現全過程智能化工作，管道中漿液循環的同時可排除雜質和空氣，完全代替了人工操作。此外，還能進行自動補壓、精準控制。在預應力智能壓漿技術應用中，通過對水膠比、壓力大小及流量的智能化控制，以及對壓漿數據的自動化記錄，漿液持續循環確保管道雜質完全排出，保證壓漿的密實性，提高結構的耐久性。

智能壓漿技術工作的核心是智能壓漿系統，包括漿液制作、壓漿、測控、循環等幾個系統（見圖2）。循環系統促使漿液在管道中持續循環，當出現堵塞時，壓力系統可通過施加壓力沖破阻塞，確保漿液重復流動，壓密實；計算機系統根據反饋信息進行壓力大小、穩壓時間的調節，管道端部的傳感器對漿液壓力進行實時監測，并將數據傳輸至計算機進行研判，發揮調節指令，確保壓漿的飽滿性。

圖2 智能壓漿系統構成

3.2 預應力智能壓漿技術應用優勢

3.2.1 動態控制壓漿系統

①精確控制水膠比。在相關技術規范中，預應力混凝土漿液水膠比應當在0.26-0.28 之間，通過智能壓漿系統，可以將水膠比精確控制在規定范圍內。在智能系統中，動態控制壓漿系統可以對制漿系統進行精準控制，嚴格控制流量計、閥門、水泵開關等，確保制漿精準性。

②精確測量漿液流量。智能壓漿系統中，包括測定漿液流量的裝置，可以實時監測管道內容漿液狀態，從而實現漿液流量的精準控制。

③精確控制壓漿壓力。使用壓力測試裝置，在壓漿過程中，為避免壓力損失，導致壓漿壓力不能達到標準要求的0.5MPa～0.7MPa，可在系統中提前設置出漿口壓力值高于0.5MPa，保證管道內壓漿壓力大小始終符合規范要求。

3.2.2 循環壓漿工藝提高壓漿質量

在預應力智能壓漿系統中，采用循環壓漿工藝，在壓漿循環中排除管道內的空氣、雜質等，提高壓漿質量。在預應力混凝土結構中，內部孔隙會導致預應力鋼筋受損，尤其是外部環境因素通過孔隙滲透至結構內部，會導致鋼筋銹蝕，內部張力降低，嚴重影響預應力結構穩定性。循環壓漿工藝應用在預應力結構成型后，能夠大幅提升結構的密實度，有效避免了結構孔隙問題，確保壓漿質量[3]。同時，循環壓漿系統還可以根據壓力損失情況，判定管道內部阻塞、漏漿情況，及時疏通管道，充分保障預應力結構的安全。

4 結語

預應力混凝土智能張拉和智能壓漿施工工藝在實際應用中具有顯著優勢，可以使用在預應力橋梁工程施工中，大幅提升施工效率，保障施工質量，降低施工成本。