桥梁预应力管道压浆智能化施工建议(2015.11.27)

预应力管道压浆技术桥梁预应力结构压浆

智能化施工技术云南交通职业技术学院检测中心一、预应力管道压浆的作用1.保护预应力筋免遭锈蚀，保证结构物的耐久性。预应力筋在高应力状态下更易锈蚀（约是普通状态下的6倍），尤其以钢丝组成的钢丝束、钢绞线等，如不及时采取防锈措施，就会很快因锈蚀而断裂；

2.使预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成整体，增加锚固的可靠性，提高结构的抗裂性和承载能力。灌入孔道的水泥浆，既包裹预应力筋，又接触孔道壁，硬化后像胶黏剂一样，把预应力筋和孔道壁粘结起来，共同作用。

二、预应力管道压浆不密实的危害

1.预应力管道压浆不密实将严重影响结构的耐久性，使得桥梁结构可能在毫无征兆的情况下突然坍塌。2.因预应力施工质量导致桥梁结构性病害、缩短其使用寿命的案例并不鲜见，如：国内某大桥运行仅10年后，主桥箱梁腹板开裂，中间三跨跨中底板横向贯穿开裂，跨中下挠严重。大桥最终于2005年拆除。管道压浆不饱满危桥拆除：预应力管道压浆缺陷

2004年6月10日早晨7时许，某大桥突然发生垮塌。专家组认定，该桥在超限车辆长期作用下，内部预应力严重受损。重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂、坍塌。某桥爆破拆除后的照片纵向主梁切片照片

纵向主梁预应力管道压浆严重不饱满，50%孔道钢束完全未被水泥浆包裹，30%孔道存在部分空洞。

对长沙环线月亮岛大桥（主跨7×96.0m预应力混凝土箱梁）进行检测：每跨箱梁内腹板存在裂缝，共发现裂缝194条，裂缝宽度大部分在0.1mm～0.5mm，裂缝长度在0.3m～3.0m。与桥梁行车方向夹角为30°～60°。▲病害案例某市二环路改造工程某立交桥拆除现场-现浇连续箱梁拆除剖面图▲病害案例管道压浆存在严重空洞、水分危桥拆除：预应力管道压浆缺陷某城市立交桥拆除施工水分、空洞正在对某危桥箱梁进行拆除▲病害案例注浆不饱满破检图注浆不饱满截面图▲病害案例对某高速公路25mT梁进行静载试验：理论计算挠度14.276mm，实测值16.121mm，超出要求。腹板裂缝加载前0.01mm,加载后0.3mm。0.3mm3.1传统压浆工艺单缸压浆泵进浆管手持搅拌器搅拌桶三.预应力智能压浆技术传统压浆工艺左端进右端出某高速公路压浆密实度检测结果检测孔道数密实1/5-4/5空全空832539%48%13%预应力孔道压浆现状普通压浆工艺真空压浆工艺位于梁底部的两根管位于梁顶部的两根管

真空工艺明显优于传统工艺真空辅助压浆工艺的缺点：

1、高度较大的高点出现空洞

2、倾角处的先流现象无法克服

3、真空负压不易实现3.2JTG/TF50-2011桥涵施工技术规范，将压浆质量提高到了前所未有的高度。从4个方面来保证压浆密实度：2.合理的压浆设备1.高性能压浆材料3.先进的压浆工艺4.先进的检测技术26

最新《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011)1、将压浆质量问题提到了前所未有的高度，强调从压浆材料、设备、工艺、组织管理等方面全面提升来保证压浆密实度。大幅度提出了对压浆材料的质量要求，并要求采用专用压浆料或专用压浆剂。概括起来就是：“低水胶比、高流动度、零泌水率”。（见第7.9.2和7.9.3条）7.9.2后张预应力孔道宜采用专用压浆料或专用压浆剂配置的浆液进行压浆。所用原材料应符合下列规定:1、水泥应采用性能稳定、强度等级不低于42.5的低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥,水泥的性能要求应符合本规范第6.15.4条的规定。2、外加剂应与水泥具有良好的相容性，且不得含有氯盐、亚硝酸盐或其他对预应力筋有腐蚀作用的成分。减水剂应采用高效减水剂，且应满足现行国家标准<混凝外加剂>(GB8076)高效减水剂一等品的要求,其减水效率不小于20%4、水不应含有对预应力筋或水泥有害的成分，每升水中不得含有350mg以上的氯化合物离子或任何一种其他有机物，宜采用符合国家卫生标准的清洁饮用水。5、膨胀剂宜采用钙矾石系或复合型膨胀剂，不得采用以铝粉为膨胀源的膨胀剂或总碱量0.75%以上的高碱膨胀剂。6、压浆材料中的氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.06%，比表面积应大于350m2/kg，三氧化硫含量不应超过6.0%。3、矿物掺合料的品种宜为I级粉煤灰、磨细矿渣粉或硅粉,并应符合规范第6.15.8条的规定。项目性能指标要求检验试验方法/标准水胶比0.26~0.28《水泥标准稠度用水量

凝结时间、安定性检

验方法》GB/T1346凝结时间（h）初凝≥5终凝≤24

流动度（s）

（25℃）

初始流动度10~17JTG/TF50-2011

附录C330min流动度10~2060min流动度10~25泌水率（%）24h自由泌水率0JTG/TF50-2011

附录C43h钢丝间泌水率0自由膨胀率（%）3h0~2JTG/TF50-2011

附录C424h0~3抗压强度（MPa）3d≥20

《水泥胶砂强度检验方法（ISO）》

GB/T17671

7d≥4028d≥50抗折强度（MPa）3d≥57d≥628d≥10表7.9.3后张预应力孔道压浆浆液性能指标

2、对拌浆和压浆设备提出了更高的要求（见第7.9.4条）

7.9.4用于后张孔道压浆的设备性能应符合下列规定：1搅拌机的转速应不低于1000r/min，搅拌叶的形状与转速相匹配，其叶片的线速度不宜小于10m/s,最高线速度宜限制在20m/s以为,且应能满足于在规定的时间内搅拌均匀的要求。2用于临时储存浆液的储料罐亦应具有搅拌功能，且应设置网格尺寸不大于3mm的过滤网。3压浆机应采用活塞式可连续作业的压浆泵，其压力表的最小分度值应不大于0.1MPa，最大量程应使实际工作压力在其25﹪~75﹪的量程范围内。不得采用风压式压浆泵进行孔道压浆。4真空辅助压浆工艺中采用的真空泵应能达到0.01MPa的负压力。3.先进的压浆工艺----

循环智能压浆7.9.5孔道压浆前的准备工作应符合下列规定：1应在工地试验室对压浆材料进行试配，各种材料的称量应精确到±1%。经试配的浆液其各性能指标均应满足新《桥规》浆液性能指标后才能正式用于压浆。2应对孔道进行清洁处理。对抽芯成型的孔道应冲洗干净并应使孔壁完全湿润；金属或塑料管道在必要时应冲洗清除附着于孔道壁的有害材料。对孔道内可能存在的油污等，可采用已知对预应力筋和管道无腐蚀作用的中性洗涤剂或皂液，用水稀释后进行冲洗；冲洗后，应使用不含油的压缩空气将孔道内的所有积水吹出。3应对压浆设备进行清洗，清洗后的设备内不应有残渣和积水。7.9.6压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入；对结构或构件中以上下分层设置的孔道，应按先下层后上层的顺序进行压浆。同一管道的压浆应连续进行，一次完成。压浆应缓慢、均匀的进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔依次一一打开和关闭，使孔道内排气通畅。7.9.7浆液自拌制完成至压入孔道的延续时间不宜超过40min，且在使用前和压注过程中连续搅拌，对因延迟使用所致流动度降低的水泥浆，不得通过额外加水增加其流动度。7.9.8对水平或曲线孔道，压浆的压力宜为0.5～0.7MPa；对超长孔道，最大压力不超过1.0MPa；对竖向孔道，压浆的压力宜为0.3～0.4MPa。压浆的充盈度应达到孔道另外一端饱满且排气孔排出与规定流动度相同的水泥浆为止，关闭出浆口后，宜保持一个不小于0.5MPa的稳压期，该稳压期的保持时间宜为3～5min。7.9.10压浆时，每一工作班应制作留取不少于3组尺寸为40mm×40mm×160mm的试件，标准养护28天，进行抗压强度和抗折强度试验，作为质量评定的依据。新规范对浆液试件增加了抗折强度的要求，进一步提高了孔道压浆的施工质量。7.9.11压浆过程中及压浆后48小时内，结构或混凝土的温度及环境温度不小于5oC，否则应采取保温措施，并应按冬期施工的要求处理，浆液中可掺入适量的引气剂，但不能掺用防冻剂。当环境温度高于35oC时，压浆宜在夜间进行。7.9.12压浆后通过检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时进行补压浆处理。7.9.14对后张预制构件,在孔道压浆前不得安装就位；压浆后，应在浆液强度达到规定的强度后方可移运和吊装。4.可靠的检测技术

4.1冲击弹性波法

4.1.1灌浆不密实的分级

灌浆密实度的分级标准，根据对钢绞线的危害程度，可将灌浆密实度分为如下4级：A级：注浆饱满或波纹管上部有小蜂窝状气泡、浆体收缩等，与钢绞线不接触；B级：波纹管上部有空隙，与钢绞线不接触；C级：波纹管上部有空隙，与钢绞线相接触；

D级：波纹管上部无砂浆，与钢绞线相接触并严重缺少砂浆。D级又可细分为D1、D2和D3级，分别对应于大半空、接近全空和全空；A级B级C级D1级D2级D3级4.2声波透射法整体注浆质量测试方法注浆不密实位置确定测试方法

4.2.1固结波速法质量判断标准

4.2.2侧面声波散射扫描检测质量判断标准

4.3探地雷达法4.探地雷达法4.3.1探地雷达工作原理

4.3.1主要判定特征1.密实：电磁波反射信号幅值较弱，波形均匀，甚至没有界面反射信号；2.不密实：电磁波反射信号幅值较强，同相轴不连续，错断，杂乱，一般呈区域化分布，一般是破碎、蜂窝等病害；3.钢绞线：电磁波反射信号幅值较强，呈典型的孤立体相位特征，通常为规整或非规整的双曲线波形特征，双曲线两翼较宽，三振相明显，有时有较为强烈的多次信号反射，比如波纹管内含水；4.钢筋：电磁波反射信号幅值强，呈典型且规律的孤立体相位排布，通常为非常规整的双曲线波形特征，双曲线两翼较窄，三振相明显，有时有较为强烈的多次信号反射；5.不饱满：电磁波反射信号水平或垂直剖面上均表现为振幅强，在顺向的垂直剖面上多呈近似水平的带状分布，通常有至少一次的二次反射信号，有时也有较为强烈的多次信号反射，比如波纹管内含水；在水平切片图上出现白色的强振幅表现，区域差异较为明显；6.饱满：电磁波反射信号在水平或垂直剖面上均表现为振幅一般，在顺向的垂直剖面上几乎无较为明显的水平带状信号分布，只能看见另一个方向的钢筋横断面信号；在水平切片图上无白色或黑色的强振幅表现；系统结构图3.3循环智能压浆技术

1、循环智能压浆技术是指采用计算机技术控制整个压浆过程，采用浆液循环方式排出管道内空气和杂质，不需要人工开泵和手动补压的压浆工艺。2、循环智能压浆技术具有精确控制水胶比、自动调节压力与流量、精确控制稳压时间、自动记录压浆数据、浆液持续循环排尽空气等功能，能够保证压浆饱满密实，符合规范和设计要求，有效提升桥梁结构耐久性。循环智能压浆技术工作原理3.循环智能压浆系统由制浆系统、压浆系统、测控系统、循环回路系统组成。浆液在由预应力管道、制浆机、压浆泵组成的回路内持续循环以排净管道内空气，及时发现管道堵塞等情况，并通过加大压力进行冲孔，排出杂质，消除致压浆不密实的因素。4.在管道进、出浆口分别设置精密传感器实时监测压力，并实时反馈给系统主机进行分析判断，测控系统根据主机指令进行压力的调整，保证预应力管道在施工技术规范要求的浆液质量、压力大小、稳压时间等重要指标约束下完成压浆过程，确保压浆饱满和密实。5.主机判断管道充盈的依据为进出浆口压力差在一定的时间内是否保持恒定。系统工作原理图系统结构图压浆现场3.3预应力智能压浆系统功能特点1）浆液带压持续循环，排除管道空气和杂质①自动测试管道压力摩擦损失本系统可在浆液循环阶段自动测试预应力管道摩擦压力损失值，根据管道压力损失值控制进浆压力。②浆液持续循环排除管道内空气通过大循环系统将浆液导流至制浆桶，形成循环回路系统，持续循环带动管道内空气排出。气泡排出上图表明：在持续动态压力作用下，管道内空气从钢绞线缝隙中被排净。2）一次压浆双孔，工效提高1倍循环回路出浆口进浆口

对于跨径40m内的预制梁，单孔长度小于45m的预应力管道均可双孔同时压浆。从位置较低的一孔压入，从位置较高的一孔压出回流至储浆桶。

对于长大预应力孔道，如单束管道长度大于95m,可采用两台压浆台车。（1）精确调节和保持灌浆压力自动实测管道压力损失，以出浆口满足规范最低压力值来设置灌浆压力值，保证沿途压力损失后管道内仍满足规范要求的最低压力值。关闭出浆口后长时间内保持不低于0.5MPa的压力。（2011版桥涵施工技术规范7.9.8条规定“对水平或曲线管道，压浆压力宜为0.5～0.7MPa…关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的稳压期3~5min）当进、出浆口压力差保持稳定后，判定管道充盈。3）精确控制三参数（压力、水胶比、流量）控制（2）实时监测流量、自动计算管道内浆液体积实时监测进浆、返浆流量及计算管道内浆液体积与充盈程度。（3）实时监测水胶比测试仪可实时监测浆液水胶比，当实测水胶比超过规范要求时及时给出警示信息。（2011版桥涵施工技术规范7.9.3条规定“浆液水胶比宜为0.26～0.28）（4）保证浆液搅拌质量采用高速制浆机，将水泥、压浆剂和水进行高速搅拌，其转速为1420r/min，叶片线速度>10m/s，能完全满足规范要求。（2011版桥涵施工技术规范7.9.4条规定“搅拌机的转速应不低于1000r/min,其叶片的线速度不宜小于10m/s。）压浆完成后出浆口钢丝间泌水率试验现场进行浆液流动性试验灌浆过程由计算机程序控制，不受人为因素影响，准确计量加水量，实时监测灌浆压力、稳压时间、浆液温度、环境温度各个指标切，实满足规范与设计要求。（5）规范压浆过程