“智桥”ZQ2000预应力管道智能压浆控制系统压浆效果现场检测研究

彭 凯，李跃军

(1.龙山县远大道路桥梁有限责任公司，湖南 龙山 416800; 2.湖南省交通科学研究院，湖南 长沙 410015)

0 前言

预应力管道压浆密实性好坏对桥梁的耐久性具有重要影响，直接关乎工程质量。据统计，由于压浆不密实导致预应力管道内钢绞线锈蚀，预应力提前丧失，可造成桥梁实际寿命缩短至设计寿命的十分之一。我国桥梁平均开始出现问题的年限是7 a。预应力管道压浆不够密实，给预应力桥梁的质量和耐久性埋下了重大隐患。据了解，由于预应力压浆材料质量低于施工要求，压浆施工过程控制不严，缺乏有效监管，压浆不密实问题被交通运输部列为公路桥梁建设中八大质量通病之一。在国内，质检部门曾对一座大型桥梁随机抽检的35 根预应力管道检查中发现，管道内无浆率高达72%，压浆不饱满率占11%，开孔流水率达40%。这些情况基本代表了我国管道压浆的质量现状——管道压浆不密实。

为保证预应力管道压浆质量，本文采用自主研发的“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统进行了现场智能压浆试验，经过第三方检测机构的检测，证明该智能压浆系统可以使预应力管道压浆饱满，保证桥梁的施工质量，具有广阔的市场前景和很高的推广应用价值。

1 智能压浆控制仪组成及工作原理

“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统主要由进浆口测控箱、出浆口测控箱及主控机三部分组成，通过在桥梁预应力管道进出浆口安装流量、压力传感器、密度传感器，实时监测压浆流量、压力及密度参数，同时通过控制模型计算，自动判断关闭出浆口阀门时间，及时准确地关闭出浆口阀门，自动完成保压，自动完成压浆，不需人工干预。该仪器具有压浆智能控制、异常报警、压浆历史回放及实时监控等功能特点。见图1。

图1 系统工作原理

“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统是自主开发的智能压浆产品，已经获得多项国家专利，系统设计先进、运行稳定、操作简单方便、抗干扰能力强，易维护，能够有效保证压浆饱满密实。目前，已在全国二十多个省市的高速公路、高铁、市政等领域的桥梁工程中推广应用，保证了预应力桥梁施工质量，显著提高了桥梁的安全性。

2 依托工程简介

为验证“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统的现场压浆效果，委托第三方检测机构对采用该智能压浆控制系统压浆的某公路特大桥预应力T 梁孔道压浆质量进行检测。

本次检测依托湖南某特大桥，预应力孔道压浆梁为30 m T 梁，其中Z15 －1 采用高性能压浆材料智能压浆，维持0.3 MPa 压力保压1 min;Y15 －1 用高性能压浆材料智能压浆，维持0.5 MPa 压力保压3 min;Y14 －1 用高性能压浆材料智能压浆，维持0.5 MPa 压力保压3 min，二次封锚(泌水);其目的是对实验梁板压浆饱满度检测后，对3 片梁3 种压浆情况进行评价。见表1。

表1 预应力梁孔道压浆质量检测工作量统计表

3 现场智能压浆方案

3.1 现场智能压浆参数

根据《公路桥涵施工技术规范》［1］，对梁 Y14 －1、Y15 －1、Z15 －1，现场采用“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统分别进行了不同形式和参数的压浆。压浆的梁体设置参数如表2(规范要求稳压力不小于0.5 MPa，稳压时间3～5 min)。

表2 “智桥”ZQ2000 现场智能压浆参数表

3.2 智能压浆过程

进浆口测控台连接到压浆孔，出浆口测控台连接到出浆孔，按规定的水灰比搅拌好水泥，在控制台的操作界面上只需按“启动键”，控制台打开出浆口测控台的电动阀，启动压浆泵，压浆过程开始，控制台采集进出浆口的流量数据和压力数据、密度数据，达保压条件自动进入保压状态。当保压时长达设计保压时间时，控制台关闭压浆泵，保存本次压浆的数据，同时打印并统计压浆数据，结束本次压浆过程。压浆过程可以一键完成。

4 检测方法原理及主要检测内容

4.1 检测方法原理

预应力桥梁管道压浆质量检测仪(QT－1)采用低频超声阵列检测预应力桥梁管道压浆缺陷。低频超声阵列以一定规律向梁体换发射并接收超声波，超声波在压浆管道里传播发生散射，衍射，折射等现象，若预应力管道内存在孔隙、空洞、不密实等缺陷时会使接收到的超声波波形发生畸变。通过对接收到的波形数据进行振幅、相位、速度等方面的分析，可以定性判断缺陷的有无;通过致力科技自主研发的反演软件进行二维或三维成像，可准确定位缺陷位置和判定缺陷大小形态。工作原理示意图及检测测线布置示意图如图2和图3所示。

图2 孔道压浆质量检测工作原理示意图

4.2 主要检测内容

主要检测内容为预应力孔道压浆的总体饱满度及浆液与锚索的粘结情况。具体现场检测实施过程为:

1)将检波器阵列垂直波纹管走向贴在梁体表面，确保良好的耦合;

2)设置检测参数，正确连接发射探头和检波器阵列;

3)仪器采样参数:采样通道:1～8 道并行采样，声时测量精度:±0.1 μs，幅度分辨率:1‰，发射方式:单次采样，连续采样;

4)检测时在同样耦合条件下，连续采集3 次，以保证检测结果可靠性。

5 现场检测结果及评价

由于采用“智桥”ZQ2000 智能压浆控制系统的3 片梁压浆均饱满，因篇幅限制，本文只截取Z15 －1梁低频超声检测的几个断面进行解释。

5.1 距大里程端端头约70cm断面

如图4，根据检测剖面图可知，梁板大里程端距端头约70 cm 断面N1、N2、N3 束压浆孔道顶部位置均未发现明显异常情况，推测孔道压浆较饱满。

图4 距端头约70 cm 断面检测剖面图

5.2 距大里程端端头约420cm断面

如图5，根据检测剖面图可知，梁板大里程端距端头约420 cm 断面N1、N2、N3 束压浆孔道顶部位置均未发现明显异常情况，推测孔道压浆较饱满。

图5 距端头约420 cm 断面检测剖面图

5.3 梁体中部断面

如图6，根据检测剖面图可知，梁板梁体中部断面N1、N2、N3 束压浆孔道顶部位置均未发现明显异常情况，推测孔道压浆较饱满。

图6 梁体中部断面检测剖面图

5.4 距小里程端端头约420cm断面

如图7，根据检测剖面图可知，梁板小里程端距端头约420 cm 断面N1、N2、N3 束压浆孔道顶部位置均未发现明显异常情况，推测孔道压浆较饱满。

图7 距端头约420 cm 断面检测剖面图

5.5 距小里程端端头约70cm断面

如图8，根据检测剖面图可知，梁板小里程端距端头约70 cm 断面N1、N2、N3 束压浆孔道顶部位置均未发现明显异常情况，推测孔道压浆较饱满。

图8 距端头约70 cm 断面检测剖面图

经过对采用“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统压浆的预应力T 梁的检测，所检测3 片梁板均未发现明显异常，压浆饱满密实，压浆效果较好。

6 结论

本文采用自主研发的“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统对预应力梁进行了现场智能压浆，为检验其压浆质量，采用低频超声阵列检测方法及仪器的检测对智能压浆后的梁进行了现场检测，检测结果表明，采用该系统压浆的Z15 －1、Y15 －1、Y14 －1 梁所检测断面均未发现明显异常，压浆饱满，压浆效果较好。“智桥”ZQ2000 预应力管道智能压浆控制系统能够有效地提高桥梁预应力管道压浆施工质量，保证压浆密实。

［1］JTG F50 －2011，公路桥涵施工技术规范［S］.

［2］陈海斌，张云文，秦 江.预应力混凝土智能张拉与智能压浆新工艺应用［J］.内蒙古公路与运输，2012，130(5):1 －3.

［3］李 智，叶子军.BGM2000 桥梁预应力管道智能压浆控制仪研究［J］.湖南交通科技，2013，39(1):60 －62.

［4］化得钧，王齐仁，王 坤，等.探地雷达在预应力梁钢绞线孔道压浆质量检测中的应用［J］.煤田地质与勘探，2013，41(3):46 －50.

［5］杨 忠，梁俊辉，张升彪，等.超声成像法在桥梁预应力管道压浆质量检测中的应用［J］.公路工程，2012，37(5):168 －171.

［6］杨春东.时频分析技术在桥梁预应力管道压浆质量检测中的应用［J］.四川建筑科学研究，2012，38(4):329 －333.

［7］李跃华，孙 锐，赵灿珠，等.桥梁预应力孔道压浆质量检测探讨［J］.工程地球物理学报，2012，9(1):123 －126.

［8］杨天春，易伟建，鲁光银，等.预应力T 梁束孔管道压浆质量的无损检测试验研究［J］.振动工程学报，2006，19(3):411 －415.

［9］高宝林.预应力桥梁波纹管压浆质量检测方法探讨［J］.科技信息，2013(15):374 －374.