浅谈预应力箱梁真空灌浆法

摘要：以羊山河特大桥施工为例，浅谈真空灌浆法施工。

关键词：桥梁;真空灌浆法;预应力;孔道

中图分类号：U445.55+2文献标识码： A 文章编号：

一、前言

孔道压浆是后张有粘结预应力的一项重要内容，它不禁对预应力筋的防护起着重要的作用，而且还直接影响到梁的整体刚度和强度，真空压浆技术是VSL公司为推广塑料波纹管的应用，于20世纪90年代开发的新型灌浆技术。其基本原理是：先将孔道密封起来（使用塑料波纹管系统），用真空泵在孔道的一端抽出孔道内空气，使孔道内的真空度达到80%以上，然后在孔道的另一端用压浆泵以0.7MP以上的压力压入水泥浆，压浆的同时抽真空的工作照常进行，直到水泥浆充满整个孔道。与传统的普通压力压浆相比，由于真空压浆技术使孔道处于真空状态，孔道内的空气基本被消除，同时也可消除水泥浆中的气泡，因此灌浆的密实度大大提高，消除了气眼，提高了灌浆质量；孔道处于负压的状态也使浆体流速加快，提高了灌浆效率；真空压浆还特别利于复杂、弯曲孔道的充分灌浆，不留死角。

二、工程概况

宁淮高速公路是国家高速公路网“7918”中长春至深圳高速公路的重要组成部分，亦是江苏省规划的“四纵四横四联”主骨架中“纵三”，在国家重点公路及江苏高速公路网中均具有重要地位。本项目路线南起南京市六合区新集镇，与宁蚌高速公路交叉，并与宁淮公路南京江北段相接，终点位于淮安市盱眙县，与盱马一级公路相交叉并与宁淮公路马坝至武墩段相接，全长62.554km。我公司承建的NH-NJ3标段的范围为：k46+854.100～k60+000.000，总长13.146km，合同段内有1座羊山河特大桥，该桥梁上部结构为30米预应力箱梁。预应力筋为低松弛高强度预应力钢绞线，单根钢绞线直径φj15.2mm，钢绞线公称面积A=139mm2，标准强度Rby=1860MPa，弹性模量Ey=1.95×105MPa,松驰率=3.5﹪。预应力筋采用张拉力和伸长值双控张拉施工，张拉控制应力采用δk=0.75Rby=1395MPa。箱梁混凝土均采用C50。箱梁采用真空压浆技术。

由于羊山河大桥地下水和空气中含有较高的cl-、so42-和其他侵蚀介质，对混凝土和预应力钢绞线有较为严重的腐蚀作用。为了确保本工程的质量，后张法预应力结构物中，采用真空灌浆法施工。

三、真空灌浆与普通压浆

在后张法预应力混凝土结构物中，为了保证预应力钢绞线的使用寿命，对孔道必须填充密实。工程中认为，灌浆对结构物有下列作用。作为填料，将预应力孔道填实；作为粘结料，将预应力钢绞线与混凝土粘结在一起，使钢绞线、填料、塑料波纹管和混凝土结构物结为整体；将预应力钢绞线上的力均匀地传入到结构物中；防止预应力钢绞线锈蚀，作为预应力钢绞线锈蚀的最后一道屏障。

总之，浆体压入到孔道内，其在孔道内的密实度对结构物有着极其重要的作用。灌入浆体密实，则浆体和结构物有机的结合在一起；如果灌入浆体不密实，则浆体和结构物之间有一定的空隙，空隙内存有的水分将使预应力钢绞线锈蚀。怎样从施工方案及施工工艺上保证浆体对孔道充分密实，将对结构物的使用和耐久性起着关键性的作用。

四、传统的压浆术

传统的压浆是压力保持在0.5～1.0MPa的压力下，将混合料浆体压入预应力孔道。由于压浆施工中浆体较稀，施工中容易发生混合料离析、析水和干硬性收缩。由于析水、收缩的发生，致使孔道内预应力钢绞线和结构物粘结强度不够；传统的压浆会在大跨径或连续刚构结构物的预应力束负弯矩顶部会形成浆体不饱满，使预应力束长期暴露、锈蚀，导致结构物受力发生变化留有一定的质量隐患。

1．传统灌浆孔道

传统预应力孔道材料多采用金属波纹管。由于没有专用接头，大多数施工单位采用铁质波纹管和胶带的缠绕连接，容易造成结构物在浇筑时接头漏浆；或因金属波纹管脆性大，在浇筑振捣时使金属波纹管破损堵管等，致使无法张拉，压浆并且处理困难，延误工期。同时金属波纹管易锈蚀，直接影响浆体粘结强度，使结构物留有一定的质量隐患。

2.传统灌浆原材料

传统压浆技术的原材料要求为：水泥的强度不宜低于42.5，且不得有结块，同时水泥宜采用硅酸盐水泥和普通水泥；水宜采用清洁的引用水；外加剂宜采用低含水量、流动性好、最小渗出及膨胀性等特性的外加剂。同时它不得含有对预应力钢绞线或水泥有害的化学物质。

水泥混合料应符合下列规定：水灰比宜为0.4～0.45，当掺入减水剂后，水灰比可减小到0.35；水泥浆的泌水率最大不得超过3％，拌和后3h泌水率宜控制在2％以内，泌水应在24h内重新全部被浆吸收；通过试验后，水泥浆中可掺入适量的膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10％；水泥浆稠度宜控制在14～18s之间。

压浆机械使用活塞式压浆泵，不得使用压缩空气。同时压浆时对孔道的排气孔和排水孔应按照规范使用，浆体应达到孔道的另一端饱满和出浆并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5MPa的一个稳压期，该稳压期不应小于2min。

五、真空灌浆技术

1、 真空灌浆技术的特点

真空灌浆和传统压浆相比，其从预应力孔道形成起，就为形成真空保证预应力孔道创造了条件。

1.1 真空灌浆孔道

真空灌浆孔道一般采用高质量的HDPE波纹管形成孔道，波纹管之间的接头采用相同材质的专用连接管，波纹管和锚垫板连接采用专用连接头，确保管道密闭，摒弃铁质波纹管和胶带的缠绕连接。

HDPE波纹管原材料为高密度聚乙烯。高密度聚乙烯的物理性：

A．密度(g/cm3)0.942以上；B. 抗拉强度（MP）20以上；C. 拉伸破断延伸率（%）300以上；D. 脆化温度（C）-60；E. 热膨胀率（deg-1）1.0*10-4 ；F. 热老化抗残余应力（%）80%以上；G. 耐环境龟裂性（hr）200 hr以上。

塑料波纹管技术要求:

A.塑料波纹管内壁均匀光滑，无分解变色线及明显杂质；

B. 外壁波纹和颜色均匀一致，无气泡、裂口；内外壁紧密溶结，无脱开现象；

C. 环刚度应大于6.3MPa，垂直方向加压到外径变形量40％时，立即缷载，试样不破裂，不分层；

D. 在温度0℃时，高度在1米的条件下，用1Kg重锤冲击10次以上不开裂；

E. 在低温-30℃时，高度1米的条件下，自由落下管体不开裂，不变形；

F. 耐水压密封试验在20℃时，压力50KPa的条件下，保持24小时随机抽取试样无渗漏，变曲度应小于2％；

G. 纵向收缩率小于3％；

H. 管道最小弯曲半径应在0.9～1.5米；

I. 同时要求塑料管道摩擦系数小于0.14。

J. 在焊渣自由附落距离2米时, 波纹管不会引燃和熔穿；

K. 粘接性应不低于同种规格的金属波纹管与砼的粘力

1.2真空灌浆浆体材料及技术指标

真空灌浆应采用真空灌浆剂配制的特种浆体，其一般水泥采用水泥强度不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥，水采用引用水；外加剂采用超塑剂和阻滞剂（两种外加剂一般各为水泥用量的3％）。见下表:

对于真空压浆浆体要求一般为：泌水性应小于水泥浆体的2%；水灰比控制在0.3~0.35；水泥浆体体积变化控制在小于2%的范围内；初凝时间应大于6h；一般构造物（主要构造物）的7天强度应大于40MPa（35MPa），同时在压浆期间抽出的真空应保持在-0.08~-0.1 MPa内。