真空灌浆技术在桥梁预应力孔道施工中的应用要点研究

曾志平

（中国公路工程咨询集团有限公司中咨华科交通建设技术有限公司　北京市　100195）

真空灌浆技术在桥梁预应力孔道施工中的应用要点研究

曾志平

（中国公路工程咨询集团有限公司中咨华科交通建设技术有限公司北京市100195）

真空灌浆技术属于现代化的施工技术，是对传统技术突破，在桥梁后张法预应力混凝土施工中，我国正在逐渐采取真空灌浆工艺来代替传统的管道压浆工艺。本文简单的介绍了真空灌浆技术的特点，分析了真空灌浆技术在路桥施工中的应用，提出了改进和完善真空灌浆技术的措施，以供参考。

真空灌浆技术；应用要点

在桥梁后张法预应力混凝土施工中，预应力孔道压浆不饱满会引起预应力筋锈蚀，导致有效预应力损失或预应力筋断筋，影响预应力桥梁的整体强度和耐久性，减短桥梁的使用寿命，对通行安全构成极大威胁。传统的预应力孔道压浆技术的压浆质量存在浆体收缩大、孔道不饱满等问题，已经不能满足工程建设的需要，真空灌浆技术的应用在一定程度上降低了出现以上问题的可能性。

1　真空灌浆技术的概述

1.1真空灌浆技术的必要性

桥梁后张预应力混凝土结构中，由于孔道浆体不饱满密实和干硬后出现裂缝，会使预应力筋遭受空气或水中有害成份腐蚀。主要表现为：传统压浆技术施工中浆体较稀，施工中容易出现离析和干硬性收缩等现象，致使孔道内预应力筋和结构物粘结强度不够，为工程留下隐患。而且，传统压浆技术在压浆施工过程中容易使浆体中含有较多的气泡，气泡在混凝土硬化后会形成孔隙，成为可能含有有害成分自由水的聚集地，这些水会腐蚀预应力筋及构件；在北方严寒的地区，这些水还会在气温低时结成冰，胀裂管道和混凝土构件，造成更严重的后果。

将真空灌浆技术应用于桥梁预应力孔道施工中，是将传统压浆工艺进行改进，使孔道灌浆工艺更加完善合理。真空灌浆技术是在真空的条件下进行施工的，抽取真空能够消除孔道内的空气和水，减少孔道内浆体中的水泡，避免浆体离析；采用真空灌浆技术能够有效的缩短孔道灌浆时间，加快施工进度，节约工期；真空灌浆技术能够很好的密封孔道，使灌浆效果更加饱满，保证路桥灌浆施工的质量，为保证桥梁施工质量发挥较大的作用。

1.2真空灌浆技术的基本原理

桥梁后张预应力混凝土结构真空灌浆技术是现代科技下的产物，是对传统压浆技术的一种突破和创新。一般真空机和压浆机布设在预应力束两端，一端布设压浆机、另一端布设抽真空机。设备和锚座压浆口和出浆口用透明管连接，如下图示。它的基本原理就是用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道中产生-0.07～-0.09MPa左右的真空度，然后在孔道另一端以0.7MPa的压力将搅拌好的水泥浆体通过压浆泵压入预应力孔道。因为抽取真空后孔道内空气稀薄，压入的浆体比较不容易形成气泡；同时，由于压浆泵和孔道内之间存在正负压力差，可以使浆体更容易充满孔道，提高浆体硬化后的密实度。总的来说真空灌浆技术的工作原理就是通过抽取空气，使孔道内呈现真空状态后进行注浆的过程[1～2]。

图1　孔道真空灌浆示意图

1.3真空灌浆的材料、设备要求

1.3.1管道

真空灌浆主要在孔道内进行的，所以在施工的过程中首先要保证的就是孔道的质量，孔道要具有良好的密封性，防止压强的侵袭和浆液的漏出。孔道规格、尺寸、形状和性能，和与锚具的匹配关系，应满足相关规范规定。孔道连接除了采用焊接外，应有专用的连接接头，此专用的联结接头应保证连接处密封、牢固，且应带有观察功能。

1.3.2浆体

浆体设计是压浆工艺的关键之处，合适的浆体应具有良好的和易性好，泌水性小、流动性好；硬化后孔隙率低，渗透性小；具有一定的膨胀性，能确保孔道填充密实；较高的抗压强度；有效的粘接强度；长久的耐久性等特点。

1.3.3设备

真空辅助压浆所需机具设备包括：灰浆搅拌机、真空泵、真空表及连接阀门；压浆泵及压力表；压浆管、球阀、滤网、水管、空气滤清器、高强胶管及储浆罐等设备。

为保证压浆过程中，空气不得进入孔道，压浆机应采用螺杆式压浆机。此压浆机具备多级压力控制，在压浆过程中能控制压浆压力。

拌浆设备应采用高速搅拌设备，桨叶的转速至少为1000r/min，桨叶的最高线速限制在15m/sec以内；拌和时间不宜超过6min。

高压管应保证能承受压浆过程中的压力要求，特别是透明管，不仅要满足压力要求，还要满足能对浆体进行观察的要求，防止浆体进入真空泵。

2　真空灌浆技术在路桥施工中的应用

2.1真空灌浆技术的施工准备

施工前的准备工作时非常重要的，它包含了多个方面的内容，不仅要对施工中所用到的材料、设备、辅件的型号或规范、数量进行检查，还要充分保证水电正常运转。水泥是真空灌浆的主要材料，保证了水泥的质量以及浆液的合理配置，才能确保真空灌浆的顺利施工；设备的检查主要是真空泵和灌浆设备，真空泵如果出现故障，孔道内的压强没有进行有效的抽取，达不到施工的真空要求，在一定程度上影响了真空灌浆的实施，灌浆设备如果出现问题，在对孔道进行灌浆工作时，就无法保证孔道浆液的充实度和饱满度。水电的运转是施工的后勤保证，如果出现了问题，施工的环境就是收到一定程度的影响，从而导致施工工期的延长和施工效率的降低。

2.2灌浆过程的操作

2.2.1试抽真空

启动真空泵前，关闭排气孔和阀门3、4，打开阀门1和2；启动真空泵后，观察真空压力表的读数，压力需能达到-0.08～-0.1MPa，且保持稳定。如果压力不能满足此数据或压力不稳定，说明表示波纹管未能完全密封，需进行检查及整改。

2.2.2拌浆

拌浆前应加水空转搅拌机数分钟，将积水排净，并使其内壁充分湿润。然后按浆体配合比搅拌水泥浆，先将称量好的水倒入搅拌机，之后边搅拌边倒入水泥，搅拌均匀，约3～5min，最后将溶于水的外加剂倒入搅拌机，再搅拌3～5min直至均匀，然后倒入浆桶。

2.2.3压浆

（1）启动真空泵，当真空度达到并维持-0.08～-0.1MPa时，打开阀门1，起动压浆机开始压浆；

（2）当浆体经过透明高压管并即将到达三通接头时，关闭阀门2，并打开阀门3，关闭真空泵；

（3）观察废浆桶处的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与灌入的浆体相当时，关闭阀门3，并关闭压浆泵；

（4）沿着管道由高到低将出气孔打开，压浆泵继续工作，观察排气孔处的出浆情况，当出气孔流出的浆体稠度与灌入的浆体相当时，由低到高关闭出气孔，以0.4～0.7MPa的压力继续压浆2～3min，最后关掉压浆泵，关闭阀门4；

（5）保留阀门1、4，拆除其他外接管及附件的设备，清洗，即完成压浆工作。

3　改善真空灌浆技术的措施

总结福建漳永高速公路40mT梁和50m跨现浇箱梁预应力孔道真空灌浆施工经验，为提高真空灌浆质量，应重视做好以下工作。

3.1严格的进行浆体配制

为满足灌浆质量的要求，应事先进行真空灌浆特种浆体配合比选取试验，选择符合施工工程项目要求的浆体配合比。为改善浆体的性能，可以根据试验结果加入一定的外加剂。配制好的灌浆浆体，应具备以下技术指标：

（1）水灰比：0.29～0.35，一般取0.33；密度：大于2000kg/m3。

（2）流动度：13～18（s），停止搅拌30min后，流动度损失不大于2s。

（3）泌水率：泌水性小于浆体初始体积的2％，四次连续测试结果的平均值小于1％，24h内泌水能被吸收。

（4）外加剂应具有减水、缓凝、微膨胀等功能，但不得含有铝粉。

（5）膨胀率小于5％，对钢绞线无腐蚀。

（6）抗压强度：7d龄期的抗压强度大于35MPa；28d龄期后，浆体试件抗压强度大于55MPa。

3.2严格的控制灌浆步骤

真空灌浆的工艺流程作为一个单项系统工程，在工序安排上，要从预应力孔道布置开始实施配套；作为一项操作性很强的项目，在工序实施中，要求操作人员熟知工作流程，技术全面，配合协调好，并做好以下灌浆工作：

（1）施工前应先用高压水冲洗孔道，并用高压风将孔道内积水吹干。

（2）应检查封锚及管路气密性，整个连接管路应能承受1MPa的正压力和0.1MPa的负压力，符合要求方能开始真空灌浆施工。

（3）在灌浆之前，可以先用水灰比0.45的少许稀浆，压入孔道润滑孔道，以减小孔道对浆液的阻力。

（4）拌制浆体时，水、水泥和外加剂的用量必须严格按配合比控制；浆体进入灌浆泵（集料桶）之前必须通过1.2mm的筛网过滤。

（5）浆体在拌制和压注过程中应连续搅拌，因延迟使用致使流动度降低的浆体应废弃，不得通过加水来增加其流动度。浆体自拌制至压入孔道的延续时间，根据气温情况一般应在60～90min内（浆体流动度不大于30s）。

（6）真空灌浆施工过程中及完成后48h内，若混凝土结构所在地的温度低于5℃，应采取保温措施。若所在地气温高于35℃，应在夜间进行灌浆施工。

（7）真空灌浆完毕，应用干净的自来水将真空灌浆机械设备以及压浆管道清洗干净，防止浆体硬化堵塞压浆管或压浆孔，损坏设备。

4　结束语

福建漳永高速公路，在真空灌浆施工7d后剥开一段波纹管，凝固的浆体外形呈设计管道形状（圆形）；灌浆饱满度情况大于98％，均匀性较好；强度均满足设计要求。

综上所述，相对于传统压浆技术而言，真空灌浆技术具有良好的孔道密封性、灌浆过程连续且迅速、浆体饱满、泌水率低等优点。桥梁后张预应力孔道灌浆中采用真空灌浆法施工，能进一步保证桥梁后张预应力混凝土结构施工的质量，应广泛应用。

[1]熊诚兵.简析真空灌浆技术在路桥施工中的应用要点[J].江西建材，2015，14（5）：109.

[2]陈慧恩，肖坤.刍议真空灌浆技术在路桥施工中的应用与监理[J].江西建材，2014，25（6）：163.

U445.57

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1673-0038（2015）29-0282-02

2015-7-4