真空辅助压浆新工艺在转体桥梁施工中的应用

摘要：真空辅助压浆是后张法预应力混凝土结构施工中的一项新技术，近几年在桥梁施工中的应用日渐增多。真空辅助压浆可以弥补普通压浆的缺点，更为有效地保证并提高后张预应力混凝土构件的安全性及耐久性，确保工程质量。本文以吴江市H04公路跨京杭运河大桥的施工为例，阐述真空辅助压浆新工艺的应用。

关键词：真空辅助压浆, 预应力结构, 桥梁, 应用

Abstract: The vacuum auxiliary pressure grouting method after is a prestressed concrete structures in the construction of a new technology, the application in bridge construction in recent years on increasing. Vacuum auxiliary pressure grouting can make up for the disadvantages of normal pressure grouting, more effectively ensure and improve a prestressed concrete component of the safety and durability, ensure the quality of the project. In this paper H04 Wujiang city highway cross Hangzhou canal of the construction of the bridge as an example, this paper expounds the vacuum auxiliary pressure grouting of new technology of the application.

Key Words: vacuum auxiliary pressure grouting prestressed structure, bridges, applications

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

在后张有粘结预应力混凝土构件中，预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的防腐蚀是通过在预应力孔道中灌注水泥浆来实现的。传统的做法是采用普通压浆法来灌浆，普通压浆浆体本身和施工工艺具有一定的局限性和自身无法克服的缺点，这种压浆工艺在一定程度上给工程留下安全隐患。随着科学的发展、技术的创新，采用塑料波纹管成孔辅以真空辅助压浆的方法作为后张预应力混凝土结构施工中的一项新兴技术，已逐渐在大型桥梁施工中推广应用。

1．吴江市跨京杭运河大桥工程概况

吴江市Ｈ04公路跨京杭运河大桥工程基本情况：设计荷载为公路－Ⅰ级，主桥采用中心转体的施工方案。桥梁总长523.96m，其中主桥长193m，采用35m+96m+62m三跨不对称，西侧连续，东侧刚构的结构形式。主桥箱梁采用单箱双室直腹板的断面形式，全桥采用双向预应力，预应力钢束最长为114.5 m。

根据设计要求，全桥双向预应力钢束均采用塑料波纹管成孔辅以真空辅助压浆的新材料和新工艺。

2．工艺原理

2.1真空辅助压浆原理

在压浆前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道中的真空度达到负压0.06～0.09MPa，然后在孔道另一端用压浆泵以0.5～0.7MPa的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道。由于孔道内只有少量空气，浆体很难形成气泡；同时，由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差，不仅是“压”而且是增加了“吸”的功能，有利于管道内浆体的流动与成形，大大提高孔道内浆体的饱满性和密实度。

2.2真空压浆的理论形成

在封闭的孔道中，如果把浆体视为一流动的液柱的话，进浆端的正压力对液柱施加了一个强大的推力，将液柱源源不断的压入管道。

3．真空辅助压浆配套设备

压浆设备包括：强制式灰浆搅拌机、压浆泵（挤压式不可用）、计量设备、贮浆桶、过滤器、高压橡胶管、连接头、控制阀。真空辅助设备包括：真空泵、压力表、控制盘、压力瓶、加筋透明输浆管、气密阀。

4．真空辅助压浆工艺对浆体的要求

(1)水泥浆的强度应符合设计规定，满足预应力筋和混凝土构件之间的有效应力传递，保证结构的整体性。

(2)水泥浆应具有较好的流动性，适于施工灌注。水灰比宜为0.40～0.45，掺入适量减水剂时可减小到0.35。

(3)水泥浆本身对预应力钢绞线和孔道壁应无腐蚀作用（具有高电阻性和不渗透氯离子等）。

(4)水泥浆在灌注后泌水率低，且不离析。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%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回。

(5)水泥浆应具备一定的膨胀性能（其自由膨胀率应小于10%），以抵消水泥硬化过程中产生的收缩，保证孔道中的各个部位充盈饱满的浆体，特别是钢绞线的异形部位和孔道拐弯部位。

5．真空辅助压浆施工步骤

5.1 封锚

(1)预应力张拉完成后，切除外露的钢绞线（注意外露的钢绞线的长度宜为2～5cm），进行封锚，封锚的方式可采用下图所示两种形式（本桥出于经济性考虑，采用后一种封锚方式）：

(2)封锚时，先用水泥砂浆填封夹片与钢绞线间的细小缝隙，再用水泥砂浆将夹片及外露的钢绞线全部包裹，覆盖层厚大于2cm，包裹6至12个小时后再进行压浆施工。为确保水泥砂浆不掉落及养护期间不开裂，在水泥封锚后，要用双层塑料薄膜密封并绑扎固定在锚具上。对于其他可能漏气的地方，应采用玻璃胶及密封生料进行密封，从而保证管道的密封。

(3)清理锚垫板上的灌浆孔，用压浆泵对每条管道压注清水，检验管道是否畅通，确定真空端及灌浆端，安装引出管、球阀和接头，并抽查其功能。

5.2 抽真空及孔道注浆

(1)张拉完毕后，应尽早进行压浆施工。

(2)按真空压浆机说明书进行真空灌浆设备组装，并进行试运转。

(3)拌浆：

搅拌机拌浆前先加水空转数分钟，使其内壁充分湿润，将积水清理干净。

先加入定量的水到搅拌机内，之后边搅拌边倒入水泥适量，再搅拌3～5分钟，直至均匀。

将溶于水的外加剂倒入搅拌机，再搅拌3～5分钟直至均匀，在未灌浆之前要不停的搅拌。

(4)试抽真空：试抽真空前将真空容器内盛满水，关闭灌浆阀5、排浆阀3，打开排气阀1、抽真空阀2。开动抽真空泵，观察真空压力表的读数，应能达到负压力0.06～0.09MPa(具体负压力应根据真空泵的型号而定)。当孔道内的真空度保持稳定时（真空度越高越好），停泵1min。若压力保持不变即可认为孔道能达到并维持真空状态。如未能满足此数据则表示波纹管未能完全密封。需在压浆前进行检查并及时进行更正工作。

(5)启动压浆机并压出残存在压浆机及喉管内的水分、气泡，检查所排出的水泥浆的稠度。当符合要求的水泥浆从喉管排出后，暂停压浆泵，将压浆泵的灌浆阀4的喉管与灌浆阀5相接。

(6)压浆：开动真空泵，待压力表的读数稳定后，打开灌浆阀门4和5，启动压浆机压浆。待看到抽真空端的透明胶管内有水泥浆流向抽真空阀门2时，在水泥浆未到达抽真空阀门前，迅速打开排浆阀门3，关闭抽真空阀门2，继续压浆，观察废浆容器内的水泥浆，待废浆容器内的水泥浆稠度与压入水泥浆的稠度大致相同时，关闭真空泵及排浆阀3，压浆泵继续压浆，并稳压在0.6MPa左右，持压2分钟，关闭压浆泵及灌浆阀门4和5，压浆结束，转入下一管道。

持压过程中，从低至高逐一打开埋设于波纹管上的各个峰顶的排气管，排出残余的空气及泌水，保证管道内浆体饱满。

(7)清理：每根管道压浆完毕后，将真空泵的出水管折叠，让水从高强透明胶管反流而下，冲净滤清器及透明胶管。每根管道的进浆阀及排气阀应在压浆后至少保持45分钟方可拆除，并将压浆口封好，当天压浆完成后，将所有沾有水泥浆的机具及构件冲洗干净。

6．压浆质量控制要点：

(1)严格控制水泥净浆的质量。关键是尽量降低水灰比，以减小浆体收缩，保证管道饱满，并使浆体硬化后致密，提高浆体强度。但水泥浆的稠度也不宜太大，太大就会增大压浆难度，很容易堵管。

(2)做好管道的密封措施。如果管道密封不好，管道内形成不了真空，就等同于普通压浆。

(3)灌浆中途发生故障不能连续一次灌满时，应立即用压力水冲洗干净，处理完毕后再灌浆。

(4)在波纹管各个峰顶埋设排气管是十分必要的。在试抽真空之前，用木塞将其塞紧，在持压过程中，根据水泥浆进入排气管的状态从低到高逐一打开排气管，排出各管顶可能残余的空气及从浆体泌出的水，保证管道内浆体的饱满。

(5)压浆完毕后，压浆阀及排气阀必须待浆体基本失去流动后才能拆除（一般在压浆后45～60分钟），拆除后，开口用木塞塞紧。

7．现场实验对比

7.1 剥开波纹管后的外观对比

通过实验分别剥开真空辅助压浆方法和普通压浆方法预应力构件中的波纹管，观察已形成强度的固结水泥浆柱可以看出：真空压浆的浆体与波纹管粘结紧密，其柱体外观明显要比普通压浆所形成柱体的外观致密，几乎没有析水等原因造成的外观松散的情况；而普通压浆浆体表面存在较多的由于水泡和析水等原因造成的不致密现象。

7.2 材质结合比较

从现场剥开波纹管的难易程度看，金属波纹管与混凝土及压注的水泥浆结合紧密，粘结强度较好；而塑料波纹管与混凝土和水泥浆的握裹力不够好，这是今后要解决的问题和研究方向。

8．结语

(1)吴江市跨京杭运河大桥主梁纵向钢束采用塑料波纹管成孔辅以真空辅助压浆的施工工艺，通过现场开窗检查显示，部分管内除因浇混凝土时振捣过多，造成石子挤压波纹管有几处坑洼外，固结的浆体饱满、均匀、密实，达到了真空辅助压浆的效果。

(2)用塑料波纹管成孔辅以真空辅助压浆的施工工艺具有施工方便、进度快、质量好的优点，对于长度大于30m或弯曲半径小于4m的预应力孔道有较好的推广应用前景。

(3)塑料波纹管成孔辅以真空辅助压浆的施工工艺对施工提出了更为严格的要求，如果在操作上不严格把关，则等同于普通压浆，有时甚至压浆效果还没有普通压浆的效果好。

(4)塑料波纹管成孔辅以真空辅助压浆的施工工艺采用的是塑料波纹管，塑料波纹管比金属波纹管与混凝土之间的握裹力差，如何解决塑料波纹管与混凝土粘结不牢固的缺陷，是今后研究的重点。

(5)目前我国还缺乏真空辅助压浆的行业规范，具体操作方法多样，各地之间的工艺不一致，给施工操作带来随意性，为推广真空压浆施工工艺带来了困难，应尽快制定并出台这方面的行业规范。

参考文献：

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