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預(yù)應(yīng)力孔道智能壓漿施工新技術(shù)應(yīng)用與研究

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預(yù)應(yīng)力孔道智能壓漿施工新技術(shù)應(yīng)用與研究

2016-04-06 11:21:09

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

在太白路~丈八東路立交工程中,采用了預(yù)應(yīng)力孔道智能壓漿新技術(shù),替代了傳統(tǒng)的全人工孔道壓漿工藝,提高了預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量。

該技術(shù)是通過(guò)程序控制整個(gè)壓漿過(guò)程,自動(dòng)攪拌、自動(dòng)控制水膠比、自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力與流量以及精確控制穩(wěn)壓時(shí)間。壓漿完成后,能夠有效提高預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度和橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

二、項(xiàng)目背景

1、傳統(tǒng)壓漿工作原理

傳統(tǒng)壓漿采用一臺(tái)壓漿泵、一臺(tái)攪拌設(shè)備,通過(guò)壓漿泵,將人工拌合好的漿液壓入預(yù)應(yīng)力孔道,在孔道另一端觀察漿液流出后是否與壓入端狀體一致,然后對(duì)出漿口進(jìn)行封閉,并穩(wěn)壓3分鐘。

2、采用新技術(shù)的必要性

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用,預(yù)應(yīng)力構(gòu)件向著長(zhǎng)大化方向發(fā)展。而近年來(lái)國(guó)內(nèi)多次發(fā)生橋梁坍塌、未達(dá)到使用年限被迫拆除的惡性安全質(zhì)量事故,經(jīng)過(guò)有關(guān)專(zhuān)家分析研究,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實(shí),造成預(yù)應(yīng)力筋銹蝕是導(dǎo)致此類(lèi)事故的重要因素之一。

使用傳統(tǒng)壓漿工藝存在以下問(wèn)題:

①、漿液的水膠比不可控。施工現(xiàn)場(chǎng)往往為改善流動(dòng)性增加用水量,必然導(dǎo)致泌水過(guò)大,造成孔道空洞。

②、難以判斷漿液是否充盈和密實(shí)。傳統(tǒng)壓漿對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施加的壓力隨意調(diào)整,未能在管路形成有效壓力和保持一定時(shí)間的穩(wěn)壓,僅靠漿液自流性無(wú)法保證充盈和密實(shí)。

③、人為操作造成施工質(zhì)量低下的因素大。

三、智能壓漿技術(shù)

1、智能壓漿原理

壓漿前采用密封罩和砂漿將孔道密封,在出漿口用真空泵將孔道內(nèi)真空度抽至-0.07MPa左右,進(jìn)漿口以0.7MPa壓入,保證漿體不會(huì)形成氣泡。另外,由于真空泵和孔道有較大壓力差,孔道內(nèi)殘留水會(huì)被率先抽出,殘留水珠汽化后被抽出,預(yù)應(yīng)力束被密實(shí)漿體包裹,從而有效防止預(yù)應(yīng)力筋腐蝕。

自動(dòng)制漿機(jī)自動(dòng)精確計(jì)量壓漿料、水,控制攪拌時(shí)間,降低水灰比,增加流動(dòng)度,漿體強(qiáng)度高。

2、壓漿設(shè)備及壓漿管安裝

壓漿設(shè)備采用JS-300型高速攪拌壓漿臺(tái)車(chē)。主要包括自動(dòng)壓漿機(jī)(自帶控制平臺(tái))、真空泵、壓漿泵、壓漿管。自動(dòng)壓漿機(jī)連接壓漿泵,壓漿泵通過(guò)壓漿管連接至壓漿孔道,真空泵連接至出漿口。image.png

壓漿臺(tái)車(chē)中的高速攪拌部分 ,攪拌轉(zhuǎn)速 能夠達(dá)到1000r/min ,計(jì)量精度優(yōu)于1% ,進(jìn)料容量 2×0.4 m3 ,單次攪拌量 150-300kg ;低速攪拌部分?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速能達(dá)到 70r/min ,儲(chǔ)料筒容量 0.5 m3 。


3、壓漿料

壓漿材料采用成品預(yù)應(yīng)力孔道壓漿料。

壓漿料:水=100:26(質(zhì)量比)。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速不低于1000r/min,臨時(shí)儲(chǔ)漿罐應(yīng)具有攪拌功能。

4、施工步驟

① 制漿

首先根據(jù)配合比在控制平臺(tái)上輸入?yún)?shù),本工程采用專(zhuān)用壓漿料,因此只用輸入水與壓漿料的配比。image.png

分別按下“低速攪拌”和“高速攪拌”開(kāi)關(guān),高速攪拌機(jī)和低速攪拌機(jī)開(kāi)始運(yùn)行,水泵開(kāi)始運(yùn)行,往高速攪拌筒內(nèi)注水,同時(shí)控制器顯示當(dāng)前高速攪拌筒內(nèi)料的增加量。注水量增加到配比設(shè)定值的80%~90%時(shí),水泵停止工作,然后依次送入壓漿料。當(dāng)全部粉料送入完畢并繼續(xù)攪拌2分鐘后(控制器顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間),水泵繼續(xù)運(yùn)行,往高速攪拌筒內(nèi)注入剩余的水;繼續(xù)攪拌2分鐘后(控制器顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間),將手動(dòng)打開(kāi)高速攪拌筒上的出料閥,攪拌好的水泥漿流入低速攪拌筒內(nèi),控制器顯示高速攪拌筒內(nèi)剩余料的重量。當(dāng)沒(méi)有料可流入低速攪拌筒內(nèi)時(shí),手動(dòng)關(guān)閉出料閥,完成一次攪拌過(guò)程,制漿完成。

② 抽真空

關(guān)閉進(jìn)漿伐,三通處出漿伐,開(kāi)啟真空泵抽真空,待真空度達(dá)到-0.07MPa以上時(shí),停泵,觀察真空度是否迅速回落。正常三十秒以內(nèi)孔道內(nèi)真空度就能達(dá)到-0.07MPa以上,達(dá)不到,或者迅速回落,則管道或者預(yù)應(yīng)力孔道不密封。迅速達(dá)到-0.1MPa左右的,真空泵管道堵塞。

③ 壓漿

按下“壓漿泵”開(kāi)關(guān),控制器將顯示穩(wěn)壓時(shí)間(分鐘)設(shè)置為3分鐘,壓漿泵開(kāi)始工作,將低速攪拌筒內(nèi)的漿料抽出,同時(shí)控制器上的“設(shè)置”燈長(zhǎng)亮,表示正在進(jìn)行壓漿操作。當(dāng)灌漿壓力達(dá)到設(shè)定的上限值(由壓力表紅針設(shè)定,設(shè)置為0.6MPa)時(shí),開(kāi)始穩(wěn)壓。在穩(wěn)壓期間,如果灌漿壓力低于設(shè)定的下限值(由壓力表藍(lán)針設(shè)定,設(shè)置為0.5MPa)時(shí),控制器將再次啟動(dòng)壓漿泵,使灌漿壓力保持在規(guī)定的范圍內(nèi),直到穩(wěn)壓時(shí)間達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后壓漿泵停止工作,控制器上的“設(shè)置”燈熄滅,完成壓漿過(guò)程。

④ 封閉壓漿孔

關(guān)閉壓漿泵及灌漿端閥門(mén),完成壓漿。拆卸外接管路、附件。完成當(dāng)日壓漿后,必須將所有壓漿液的設(shè)備清洗干凈,安裝在壓漿端及出漿端的球閥,應(yīng)在灌漿后2小時(shí)內(nèi)拆除并進(jìn)行清理。

四、智能壓漿效果檢測(cè)

1、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

通過(guò)與以往工程的傳統(tǒng)壓漿工藝對(duì)比,可以明顯觀察到,通過(guò)智能壓漿技術(shù)施工的預(yù)應(yīng)力孔道、排氣孔均被壓漿液填滿,且無(wú)空洞。壓漿過(guò)程通過(guò)對(duì)“壓力、流量、水膠比”三參數(shù)監(jiān)測(cè),控制壓力以保證灌漿的密實(shí)度,測(cè)量流量以校核排氣效果和計(jì)算充盈程度,監(jiān)測(cè)水膠比以保證漿液性能符合要求。image.png

2、無(wú)損檢測(cè)

為了準(zhǔn)確測(cè)試縱向預(yù)應(yīng)力孔道(雙端錨頭露出)的壓漿缺陷,同時(shí)兼顧測(cè)試效率,采用基于沖擊彈性波的多種方法進(jìn)行測(cè)試。

為了定性測(cè)試的結(jié)果定量化,引入了灌漿指數(shù)If 。當(dāng)灌漿飽滿時(shí),If =1,而完全未灌時(shí),If =0 。因此,可得到相應(yīng)的灌漿指數(shù)IEA(全長(zhǎng)衰減法),IPV(全長(zhǎng)波速法) 和ITF(傳遞函數(shù)法)。同時(shí),綜合灌漿指數(shù)可以定義為:

只要某一項(xiàng)的灌漿指數(shù)較低,綜合灌漿指數(shù)就會(huì)有較明顯的反映。通常,灌漿指數(shù)大于0.95意味著灌漿質(zhì)量較好,而灌漿指數(shù)低于0.85 則表明灌漿質(zhì)量較差。

方法

項(xiàng)目

縱向預(yù)應(yīng)力孔道

橫向預(yù)應(yīng)力孔道

1#孔道

2#孔道

3#孔道

1#孔道

2#孔道

全長(zhǎng)波速法

FLPV

箱梁混凝土標(biāo)定波速

4.412

4.464

實(shí)測(cè)孔道波速(km/s

4.453

4.462

4.438

4.492

4.483

灌漿指數(shù)IPV

0.940

0.927

0.962

0.956

0.970

全長(zhǎng)衰減法

FLEA

能量比

0.032

0.038

0.035

0.029

0.028

灌漿指數(shù)IEA

0.933

0.900

0.917

0.950

0.956

傳遞函數(shù)法

PFTF

頻率比(F1/F0

1.203

1.218

1.258

1.167

1.183

灌漿指數(shù)ITF

0.899

0.891

0.871

0.917

0.909

綜合灌漿指數(shù)If

0.924

0.906

0.916

0.941

0.944

由檢測(cè)結(jié)果可知,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量綜合灌漿指數(shù)介于0.906~0.944之間,表明該箱梁的預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量良好,無(wú)較大缺陷,可正常使用。


五、技術(shù)總結(jié)

通過(guò)本次預(yù)應(yīng)力孔道智能壓漿新技術(shù)的應(yīng)用與研究,我單位對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了總結(jié),其中包括: 

1、壓漿設(shè)備要求

攪拌轉(zhuǎn)速需要達(dá)到1000r/min,以保證新型壓漿料與水充分?jǐn)嚢?。壓漿臺(tái)車(chē)采用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制,滿足計(jì)量的精確度。

2、壓漿料性能要求

項(xiàng)目

性能指標(biāo)

水膠比(%)

0.26-0.28

凝結(jié)時(shí)間(h)

初凝

≥5


終凝

≤24

流動(dòng)度(25℃)(s)

初始流動(dòng)度

10-17


30min流動(dòng)度

10-20


60min流動(dòng)度

10-25

泌水率(%)

24h自由泌水率

0


3h鋼絲間泌水率

0

壓力泌水率(%)

0.22MPa

(孔道垂直高度≤1.8m)

≤2.0


0.36MPa

(孔道垂直高度>1.8m)


自由膨脹率(%)

3h

0-2


24h

0-3

充盈度

合格

抗壓強(qiáng)度(MPa)

3d

≥20


7d

≥40


28d

≥50

抗折強(qiáng)度(MPa)

3d

≥5


7d

≥6


28d

≥10

對(duì)鋼筋銹蝕作用

無(wú)銹蝕

3、壓漿設(shè)備的操作

主要操作均為計(jì)算機(jī)程序控制臺(tái)操作,操作方法如下:

4、其他控制要點(diǎn)

①施工前,制漿機(jī)和壓漿泵必須試運(yùn)行。

②連通管路氣密性必須認(rèn)真檢查。

③制漿前確認(rèn)施工配合比。

④必須保證出漿濃度和孔道內(nèi)濃度一致再關(guān)閉出漿閥持壓。

⑤持壓時(shí)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員必須檢查底板、腹板有無(wú)漏漿。

⑥壓漿閥、密封罩清洗必須及時(shí)。

⑦規(guī)范用電、使用漏電保護(hù)裝置。


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