智能張拉壓漿施工技術(shù)在高鐵橋梁工程中的應(yīng)用

周廣毅

摘要：為了提高高鐵橋梁構(gòu)件承載力、橋梁斷面合格率與壓漿密實(shí)度，精確控制張拉與壓漿精度，以某高鐵橋梁工程為例，提出了一種全新的智能張拉壓漿施工技術(shù)，并開(kāi)展其在橋梁工程中的應(yīng)用探究。首先，作好施工前準(zhǔn)備工作，計(jì)算高鐵橋梁預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)率，為后續(xù)施工技術(shù)的順利進(jìn)行奠定良好基礎(chǔ)。其次，按照設(shè)備的使用說(shuō)明與要求，安裝智能張拉設(shè)備，啟動(dòng)張拉程序，開(kāi)展高鐵橋梁工程智能張拉施工。然后利用智能循環(huán)壓漿機(jī)，完成高鐵橋梁一次雙孔智能循環(huán)壓漿施工工序。由實(shí)例驗(yàn)證可知，應(yīng)用提出的智能張拉壓漿施工技術(shù)后，橋梁斷面未出現(xiàn)空洞，斷面合格率與壓漿密實(shí)度均達(dá)到了100%，應(yīng)用效果優(yōu)勢(shì)顯著，有效提高了高鐵橋梁工程施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能張拉壓漿；應(yīng)用；橋梁工程；合格率；密實(shí)度

0? ?引言

高鐵橋梁工程與普通的橋梁工程相比，存在一定的差異，為了避免使用過(guò)程中出現(xiàn)橋梁質(zhì)量事故與安全事故[1]，要求其具備較強(qiáng)的跨越能力與受力性能。

智能張拉壓漿技術(shù)是高鐵橋梁工程建設(shè)施工中的重要組成部分，合理應(yīng)用該技術(shù)能夠在某種程度上改善上述問(wèn)題[2]。智能張拉壓漿技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的人工壓漿技術(shù)來(lái)說(shuō)，施工更加規(guī)范，張拉精度與壓漿精度更高，能夠有效地保證壓漿密實(shí)度、提高橋梁預(yù)應(yīng)力，可全方位地提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性與抗壓性[3]。

為了提高高鐵橋梁構(gòu)件承載力、橋梁斷面合格率與壓漿密實(shí)度，精確控制張拉與壓漿精度，本文以某高鐵橋梁工程為例，提出一種全新的智能張拉壓漿施工技術(shù)，并開(kāi)展其在橋梁工程中的應(yīng)用探究，對(duì)其在橋梁工程中的應(yīng)用效果作出客觀評(píng)價(jià)。

1? ?智能張拉壓漿施工技術(shù)要點(diǎn)

1.1? ?施工準(zhǔn)備工作

在開(kāi)展高鐵橋梁工程智能張拉壓漿施工作業(yè)前，首先，需要進(jìn)行全方面的施工準(zhǔn)備工作，以為后續(xù)施工技術(shù)的順利進(jìn)行奠定良好基礎(chǔ)。

1.1.1? ?選取錨具與夾片

依據(jù)高鐵橋梁工程建設(shè)圖紙，結(jié)合實(shí)際施工需求，選取并核對(duì)錨具、夾片等型號(hào)與規(guī)格[4]。根據(jù)檢驗(yàn)批，隨機(jī)抽取一定比例的錨具與夾片，送至檢驗(yàn)單位進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，確認(rèn)檢驗(yàn)結(jié)果合格后方可投入工程使用[5]。

1.1.2? ?檢查各個(gè)孔道

全方位檢查各個(gè)孔道內(nèi)是否存在異物。拉動(dòng)鋼束，若鋼束行動(dòng)不受阻礙，則說(shuō)明孔道內(nèi)無(wú)異物。若拉動(dòng)鋼束行動(dòng)受阻，則說(shuō)明孔道內(nèi)存在異物，可以采用鋼筋將其搗松，而后使用高壓水將其沖出孔道[6]。

1.1.3? ?計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)率

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)工程施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的張拉伸長(zhǎng)率，為后續(xù)智能張拉伸長(zhǎng)值的差值控制提供參考依據(jù)。預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)率計(jì)算公式為：

其中：V表示預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)率；DLS表示實(shí)際伸長(zhǎng)量；DL1表示理論伸長(zhǎng)量。

1.1.4? ?校核伸長(zhǎng)值

張拉伸長(zhǎng)率計(jì)算結(jié)果，反映預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力控制情況，校核伸長(zhǎng)值，避免后續(xù)智能張拉施工中預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值偏差過(guò)大[7]。將預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)率計(jì)算結(jié)果，以書(shū)面的形式，上報(bào)高鐵橋梁工程監(jiān)理工程師確認(rèn)。

1.2? ?智能張拉設(shè)備安裝及施工

1.2.1? ?確定設(shè)備數(shù)量

智能張拉設(shè)備安裝是施工的前提基礎(chǔ)，根據(jù)高鐵橋梁工程的實(shí)際施工情況，確定智能張拉設(shè)備的安裝數(shù)量。

1.2.2? ?張拉設(shè)備安裝

按照設(shè)備的使用說(shuō)明與要求，開(kāi)始安裝智能張拉設(shè)備，具體安裝步驟如下：

明確限位板的安裝位置，定位錨板。將千斤頂止口與限位板對(duì)準(zhǔn)，安裝千斤頂。將工具錨與前端張拉端錨具對(duì)正，安裝工具錨。使孔位排列保持一致，清理錨圈表面、夾片表面與錨孔，避免存在雜物，影響張拉施工質(zhì)量。連接千斤頂油管、油表以及油泵電源。啟動(dòng)油泵，使千斤頂活塞來(lái)回運(yùn)動(dòng)，排出千斤頂缸體內(nèi)多余空氣。

1.2.3? ?張拉施工

完成智能張拉設(shè)備安裝后，利用預(yù)應(yīng)力智能張拉設(shè)備，開(kāi)展高鐵橋梁工程智能張拉施工。由現(xiàn)場(chǎng)工作人員啟動(dòng)張拉程序，其工作流程如圖1所示。

預(yù)應(yīng)力智能張拉設(shè)備的運(yùn)行需要各個(gè)部件的有效配合與協(xié)同。智能千斤頂中的壓力傳感器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集千斤頂油缸的壓力值變化，控制油泵節(jié)流閥的開(kāi)度，反饋橋梁張拉力值。位移傳感器用于反饋伸長(zhǎng)量值，將張拉力與伸長(zhǎng)值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)[8]。將兩個(gè)反饋值上傳至設(shè)備的可編程邏輯控制器內(nèi)，通過(guò)控制器的智能分析后，啟動(dòng)電機(jī)與油泵，為智能千斤頂提供動(dòng)力支持。

控制器將反饋值進(jìn)行匯總整合后，生成最終的張拉力與伸長(zhǎng)量數(shù)據(jù)，插入存儲(chǔ)設(shè)備拷貝，并上傳至設(shè)備控制計(jì)算機(jī)內(nèi)。由計(jì)算機(jī)發(fā)出張拉施工指令，實(shí)現(xiàn)整個(gè)高鐵橋梁工程智能張拉施工的目標(biāo)。

1.3? ?高鐵橋梁一次雙孔智能循環(huán)壓漿施工

完成智能張拉施工工序后，接下來(lái)利用智能循環(huán)壓漿機(jī)，完成高鐵橋梁一次雙孔智能循環(huán)壓漿施工，以提高孔道壓漿質(zhì)量及材料利用效率。高鐵橋梁一次雙孔智能循環(huán)壓漿施工原理，如圖2所示。

智能循環(huán)壓漿施工主要通過(guò)智能循環(huán)壓漿機(jī)與連接管道完成。先在儲(chǔ)漿桶內(nèi)，注入水膠比為0.26～0.28的漿液，精確控制漿液水膠比，確保其滿足要求。再設(shè)定漿液的流量與壓漿壓力，保證整個(gè)壓漿施工過(guò)程中壓漿壓力為0.5～0.7MPa，出漿口的壓力值不小與0.5MPa，以確保智能循環(huán)壓漿機(jī)結(jié)構(gòu)更加耐用、安全[9]。

儲(chǔ)漿桶內(nèi)的漿液經(jīng)過(guò)沉淀分離后，進(jìn)入離心泵中，在離心泵的作用下，通過(guò)連接管道，將水泥漿液壓送到高鐵橋梁預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)。多余的水泥漿液會(huì)通過(guò)循環(huán)連接管道，返漿回流至儲(chǔ)漿桶。經(jīng)過(guò)沉淀分離，再次進(jìn)行循環(huán)壓漿，完成高鐵橋梁一次雙孔智能循環(huán)壓漿施工。

2? ?實(shí)例應(yīng)用分析

2.1? ?工程概況

為了驗(yàn)證上述本文提出的智能張拉壓漿施工技術(shù)的有效性及應(yīng)用效果，選取S高鐵橋梁工程作為此次實(shí)例，開(kāi)展其在橋梁工程中的應(yīng)用探究。S高鐵橋梁工程概況說(shuō)明如表1所示。

2.2? ?預(yù)應(yīng)力張拉壓漿流程

按照上述本文提出的智能張拉壓漿施工技術(shù)步驟，開(kāi)展S高鐵橋梁工程施工，檢驗(yàn)施工技術(shù)的有效性及可行性。S高鐵橋梁工程預(yù)應(yīng)力張拉壓漿流程，如圖3所示。其中，張拉以應(yīng)力控制為主，以伸長(zhǎng)量作為校驗(yàn)，按照張拉壓漿施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量的誤差控制在±6%以內(nèi)。

2.3? ?施工注意事項(xiàng)

在部分區(qū)域波紋管與錨墊板安裝完成后，方可加工并安裝鋼絞線。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的全方位張拉作業(yè)。張拉過(guò)程中，必須嚴(yán)格保證待混凝土強(qiáng)度達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%，且混凝土齡期超過(guò)7d，方可采用千斤頂、限位板、高壓油管、張拉油泵等智能張拉設(shè)備進(jìn)行張拉作業(yè)。

2.4? ?應(yīng)用結(jié)果分析

為了使施工技術(shù)應(yīng)用效果以更加直觀清晰的形式呈現(xiàn)，特在應(yīng)用分析中，引入對(duì)比分析法。將上述本文提出的智能張拉壓漿施工技術(shù)設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，將文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[3]提出的施工技術(shù)，分別設(shè)置為對(duì)照組1與對(duì)照組2，對(duì)3種施工技術(shù)的應(yīng)用效果作出客觀評(píng)價(jià)。

2.4.1? ?技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

利用MATLAB模擬軟件，分別模擬3種施工技術(shù)在S高鐵橋梁工程中負(fù)彎矩管道張拉壓漿施工過(guò)程。實(shí)時(shí)測(cè)定并記錄3種技術(shù)應(yīng)用后，管道壓漿合格斷面所占比例、平均斷面空洞比例以及張拉壓漿密實(shí)度，并將其進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而判定三種施工技術(shù)的應(yīng)用效果及優(yōu)勢(shì)。3種張拉壓漿施工技術(shù)評(píng)測(cè)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果如表2所示。

2.4.2? ?結(jié)果分析

通過(guò)表2的評(píng)測(cè)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果可以看出，3種技術(shù)應(yīng)用后，管道壓漿合格斷面所占比例、平均斷面空洞比例以及張拉壓漿密實(shí)度均存在較大的差異。其中，應(yīng)用本文提出施工技術(shù)后，橋梁斷面未出現(xiàn)空洞，斷面合格率達(dá)到100%，合格率明顯高于另外兩種施工技術(shù)，且智能張拉壓漿密實(shí)度，即S高鐵橋梁工程實(shí)際灌漿體積與理論灌漿體積的比例達(dá)到了100%。

由對(duì)比結(jié)果不難看出，本文提出的智能張拉壓漿施工技術(shù)具有較高的可行性，應(yīng)用效果顯著。能夠顯著提升橋梁斷面的合格率與壓漿密實(shí)度，可在很大程度上提高了高鐵橋梁工程的施工質(zhì)量。

3? ?結(jié)束語(yǔ)

為了優(yōu)化智能張拉壓漿施工技術(shù)的質(zhì)量，提高高鐵橋梁漿體的密實(shí)度與強(qiáng)度，本文以S高鐵橋梁工程為例，開(kāi)展了智能張拉壓漿施工技術(shù)的全方位深入研究。由實(shí)例驗(yàn)證可知，應(yīng)用提出的智能張拉壓漿施工技術(shù)后，橋梁斷面未出現(xiàn)空洞，斷面合格率與壓漿密實(shí)度均達(dá)到了100%。應(yīng)用該技術(shù)有利于提高張拉應(yīng)力的控制精度，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力張拉與管道壓漿的質(zhì)量控制，使高鐵橋梁工程施工操作更加規(guī)范，大幅度減少工藝漿液質(zhì)量不合格的問(wèn)題，使灌漿流量與漿體壓力控制效果優(yōu)勢(shì)顯著。

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