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探析真空压降技术在预应力砼桥梁施工中的应用

时间:2013-07-20来源:易品网 点击:

0引言
  厦门市东安大桥是位于转盘道上方的两层高架桥,为一座预应力砼连续箱梁桥,桥的跨度为3×30m、2×21.8m、4×25m、3×29m、2×26m,箱梁截面宽为12.99m,梁高为1.7m,箱梁翼缘板长为2.0m。预应力混凝土连续箱梁采用后张法进行施工,选用1860级钢绞线作为预应力钢束,选用直径为15.2mm的低松弛钢绞线作为预应力钢筋,张拉控制应力为1350MPa。施工过程中为保证注浆质量采用塑料波纹管真空压浆技术,预应力张拉完成之后在波纹管内注入40MPa水泥浆。

1真空压浆技术原理
  真空压浆技术就是在压浆之前,采用真空泵将密闭的波纹管抽成相对的真空状态,然后把按一定比例配制好的水泥浆体压入管道的一种施工方法[1],该方法与传统的方法的区别在于它多了一个抽真空的过程。真空压浆技术作为一种新型工艺,其目的是为了改善传统压浆技术压浆的饱满度和密实度低的缺点,提高了预应力筋的防腐能力,从而提高了结构的耐久性。近年来,该技术在预应力混凝上桥梁的建设中逐步被推广和应用。

2真空压浆技术负压值的确定
  真空压降技术合理的负压值采用现场试验来获得,根据东安大桥现场施工条件,按比例制作了6根相同长度相同直径的波纹管,这6根波纹管分别用来模拟负压为-0.03MPa、-0.04MPa、-0.05MPa、-0.06MPa、-0.07MPa、-0.08MPa压浆试验,通过观察孔道内的气泡位置和测试水泥浆试件28天强度,以获得最适合本桥压浆施工的真空负压值。试验结果记录如表1所示,从表1可以看出,随着真空负压值的增大,试件强度也再逐渐增加,孔道内的气泡在逐渐减少,当负压值为-0.08MPa时基本可以满足本桥的要求。

3真空压浆施工过程
  ①孔道成型:首先严格按设计图纸的要求布置预应力孔道,然后用定位钢筋将用于孔道成孔的塑料波纹管固定在相应位置的箍筋上。②施工准备:在张拉完预应力筋后,应切除外露钢筋和钢绞线,控制其外露长度小于30mm。准备好施工过程所用的材料和工具。③设备检查和连接:对真空泵、搅浆机、压浆泵及附属配件的性能进行检查,按顺序连接真空压浆工艺的施工设备。④试抽真空:打开真空阀,其他阀门均关闭,启动真空泵,当真空泵上压力表数值达到-0.08MPa时,关闭真空泵,约1min后观察压力数值,若压力值保持不变,则证明管内已达到真空状态。⑤水泥浆拌制:将水、水泥、外加剂等按设计比例称量,并放入搅拌机中搅拌均匀,将其倒入设有过滤网的浆罐中,准备压浆。⑥压浆:将水泥浆加到压浆泵中,关掉压浆阀,启动真空泵抽真空,当管内负压值达到并维持在-0.08MPa时,启动压浆泵,同时打开压浆阀,开始压浆。在压浆过程中,真空泵要持续工作。⑦压浆结束:压浆泵继续工作,观察压力表数值,当其压力值为0.7MPa时,保持该压力值2min左右,充分完成排气和泌水过程,以保证波纹管内浆体密实和饱满,此时,压浆结束,可关闭压浆泵和压浆阀门。⑧封堵端头:封端混凝土应采用无收缩或收缩性很小的混凝土,按设计配比制作,在压浆结束后及时完成端头封端工作。

4真空压浆施工注意事项
  ①压浆过程应尽量一气呵成,若因机器故障或其他原因,压浆过程不得不中断时,应立即用压力水将波纹管内水泥浆冲洗干净,待问题处理之后重新对该波纹管进行压浆。②为防止管道压浆时堵塞,管道应保持清洁和畅通,但是相邻两管道不能彼此串通。③采用先下层管道后上层管道的顺序进行压浆,对于曲线孔道或竖向孔道应在最低位置设置压浆孔,在最高位置设置排气孔。④压浆过程中,需按相关规定抽样制作浆体试块,进行28天标准养护之后,检测并记录浆体试块的抗压强度。

5真空压浆质量保证措施
  为保证压浆达到质量标准,可采取以下几点措施[2-4]:①在夏季当气温超过35℃,为保证浆体的稳定性,可将压浆过程安排在夜间进行。②仔细检查管道和封锚处的密封情况,检查结果均合格后方可开始压浆。③为保证压浆过程的连续性,考虑到水泥浆的储备能力,特制作大容量砂浆搅拌机。④浆体制作过程中,水、水泥、外加剂等材料的用量都必须按配比称量,材料称重误差严格控制在2%以内。⑤每次搅拌完的水泥浆应全部卸净,不可在搅拌好的水泥浆中加入拌合料。⑥当桥面存在一定纵向坡度时,需从低处向高处进行压浆。

6真空压浆技术的优点
  现场试验及工程实践均表明,对比传统压浆技术,采用真空压浆技术较大的提高压浆的密实度。图1为同等条件下采用传统压浆技术与采用真空压浆技术的对比图,图中左侧两根为采用传统压浆技术的试件,右侧两根为采用真空压浆技术的结果。
  从图1可以看出,在相同施工条件下,真空压浆技术的孔道密实度将由传统压浆工艺的70%~90%提高到97%~100%。采用真空压浆技术以后,提高了桥梁结构的安全性和耐久性,减少了桥梁结构维修加固费用,延长了公路桥梁安全使用期限,带来了明显的经济效益。通过分析实际工程的数据可知,虽然采用波纹管和真空压浆施工工艺之后,桥梁的造价会增加1.2%左右,但是,考虑到波纹管可提高钢绞线的有效预应力,因节约钢绞线而节省的造价为2%左右,两者综合来看,工程总造价仍可降低0.8%左右。若从20年左右的长期经济效益来考虑,假设采用真空压浆技术而减少了一次结构的维修或加固,节约的费用约为工程造价的10%~30%。在目前来看该工艺比较先进,随着我国大量建设预应力桥梁,真空压浆技术在后张预应力孔道压浆施工中的应用也越来越广泛。

7结论
  本文结合厦门市东安大桥的工程实例介绍了真空压降技术的原理和真空压浆技术负压值的确定,并重点介绍了真空压降技术的施工过程、施工注意事项和施工质量控制措施,及真空压降技术相对传统压降技术的优点和带来的经济效益。

参考文献
  [1]赵志国.后张法预应力砼桥梁施工技术应用研究[D].大庆:东北石油大学,2012.
  [2]阎毅志.后张法预应力管道压浆质量问题的原因及对策[J].山西交通科技,2007(6):67-68.
  [3]王凯.后张法预应力混凝土预制箱梁的施工要点[J].山西交通科技,2005(4):61-62.
  [4]魏永霞,蔡合德.真空压浆工艺在现浇箱梁施工中的应用[J].中国水运,2010,10(1):205-206.
  [5]郑文忠,王英,郝燕茹.对预应力混凝土结构的几点认识与建议[J].哈尔滨建筑大学学报,2001,34(2):12-15.

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