桥箱梁预应力孔道真空灌浆施工技术方案

真空灌浆施工技术方案
桥箱梁预应力孔道灌浆采用真空灌浆施工工艺。

一、工艺原理
真空灌浆工艺的基本原理是：在压浆之前，首先在密封孔道的一端采用真空泵对预应力孔道进行抽真空，使孔道内达到-0.06～-0.092Mpa负压状态，然后在孔道的另一端用灌浆机以大于0.7MPa的正压力将水泥浆注入预应力孔道，由于孔道内只有极少量的空气，很难形成气泡；同时，由于孔道与灌浆机之间的正负压力差，大大提高了孔道灌浆的饱满度和密实度。

二、优点
与传统的压浆工艺相比，真空灌浆工艺由于使孔道在灌浆前形成了负压状态这一最大的特点，使其具有如下优点：
(1) 在灌浆之前，冲洗孔道的残留水珠在接近真空的情况下汽化随同孔道中的空气被抽出，很难形成水泡、气泡，另外搅拌水泥浆中的气泡亦在负压环境下破裂而被抽出，消除了采用传统的压浆法所引起的气泡、孔隙，增强了浆体的密实度和饱满度。

(2) 浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压环境率先流入负压容器，使稠浆流出后，孔道中浆体的稠度能保持一致，使浆体密实度和强度得到保证，特别是对于高低弯曲的空间孔道更能体现出真空灌浆的优越性。

(3) 灌入的水泥浆在负压环境下流动，由于没有受到来自孔道中空气的阻力，浆体能轻易地到达孔道的所有空隙，并提供连续、迅捷的施工，缩短了灌浆时间。

(4) 真空灌浆之前对孔道进行压力测试，对孔道的密封性要求较高，为水泥浆充盈孔道提供了良好的保证。

三、工艺要求
（一）孔道要求
真空灌浆工艺要求孔道及其两端必须形成全密封体系，这是真空灌浆工艺成功与否的关键。

本桥采用真空灌浆工艺时选用高密度聚乙烯塑料波纹管作为成孔材料。

塑料波纹管与传统的金属波纹管相比，具有摩阻系数小（k=0.0008~0.0012，μ=0.12~0.15）、不怕酸碱盐腐蚀、密封性好等优点，同时还具有良好的绝缘性能，可以有效地隔断杂散电流对预应力筋可能发生的电化腐蚀。

其技术要求见表1。

表1 塑料波纹管技术要求项目
（二）施工设备要求
主要施工设备
①排量为3m3/h的ZB4真空灌浆泵1台；
②FZB4-2真空负压装置1个，极限真空-0.092Mpa；真空压力表1个，
③高压橡胶管1根；5kg左右秤1台；水桶2个。

④190L灰浆搅拌机1台；容积为0.6m3的储浆罐一个；。

⑤力表和控制盘，干净的加筋输浆管，气密阀及止浆阀若干。

（三）水泥浆配合比要求
良好性能的灌浆水泥浆是有效发挥灌浆作用的另一关键。

水泥浆的性能有流动度、凝结时间、泌水率、体积收缩率（膨胀率）、强度及化学成分等方面的要求。

水泥浆的流动性较大（一般不超过30s），相应地限制了水泥浆的水灰比通常也较大（在掺加了塑化剂后，一般在0.35～0.40），导致浆体的泌水率较大，浆体容易离析、析水，硬化后收缩大，产生的孔隙也大，强度会较低，这就是传统压浆工艺的不足。

为使水泥浆的各个性能满足要求，有效的方法就是降低水泥浆的水灰比，最大可能地减小泌水、收缩变形和孔隙，提高了孔道灌浆的饱满度和密实性。

本工程真空灌浆工艺对水泥浆的性能要求是：水灰比0.30～0.4；稠度22～35s；泌水率＜3%，且拌合后24h水泥浆的泌水应全部吸收；浆体初凝时间≥6h；浆体体积收缩率＜2%；浆体7d龄期强度≥40MPa，28d龄期强度≥50MPa，浆体对预应力筋无腐蚀作用。

真空灌浆水泥浆配合比另见附件。

（真空灌浆水泥浆配合比报告）。

四、真空灌浆施工工艺
（一）各项装置的布置如图1所示
阀2
阀1灌浆泵
预应力孔道阀3阀
阀
空气滤清器
压力表
真空泵
储浆罐
吸浆管
灰浆搅拌机
真空灌浆设备连接示意图
（二）真空灌浆施工
真空灌浆时，需要按以下的工艺程序进行操作
1、准备工作
（1）检查确认材料数量，种类是否齐备，品质是否保证；
（2）检查机具是否齐备、完好；
（3）检查供水、供电是否齐全、方便；
（4）预应力钢束张拉完成之后，用清水冲洗孔道，高压风吹干净。

（5）封锚：本工程采用无收缩砂浆封锚：必须将锚板及夹片、外露钢绞线全部包裹，覆盖层厚＞15mm，封锚后24h内灌浆。

（6）确定抽真空端及灌浆端，安装引出管、球阀和接头，并联接真空泵机组、灌浆机，如图2所示。

（7）按设计的水泥浆配比称量原料，搅拌水泥浆，现场检测浆体稠度，在到规定指标时浆水泥浆过滤储存到储浆罐中，并在进入孔道之前一直处于搅动状态。

2、试抽真空
将灌浆阀、排气阀全都关闭（关闭图2中的阀2、阀4），抽真空阀打开；启动具空泵真空，观察真空压力表读数，即管内的真空度，使真空度达到-0.08～-0.092MPa并保持其稳定不少于60s（如果不能达到，说明孔道密封不严）。

3、搅拌水泥浆
（1）搅拌要求：搅拌水泥浆之前，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。

搅拌好的灰浆要做到基本卸尽。

在全部灰浆卸出之前不行再投入未拌合的材料，更不能采取边出料边进料的方法。

水泥浆出料后，应马上进行泵送，否则要不停地搅拌。

（2）装料顺序
①首先将称量好的水（扣除用于溶化减水剂的那部分水）、水泥、膨胀剂倒入搅拌机，搅拌2min；
②将溶于水的减水剂倒入搅拌机中，搅拌3min出料；
③水泥浆出料后应尽量马上进行泵送，否则要不停地搅拌。

④必须严格控制用水量，否则多加的水全部泌出，易造成管道顶端有空隙。

⑤对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。

⑥真空灌浆泵灌浆前一定要加一点油充分润滑螺杆及螺套，否则摩擦引起的高温宜将橡胶螺套烧坏。

⑦储浆罐的水泥浆的浆量达到不少于所要灌注的一条孔道所需的灌浆量的
1.3倍。

4、灌浆
（1）将灰浆加到灌浆泵中，在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时，关掉灌浆泵，将高压橡胶管一端接到孔道的灌浆管上，扎牢。

（2）关掉灌浆阀，启动真空泵，当真空度达到并维持在-0.6~0.09Mpa值时，打开阀1，启动灌浆泵，当阀1处流出的水泥浆达到要求稠度时，关闭阀1并随之打开阀2开始灌浆。

（3）灌浆过程中，真空泵保持连续工作。

（4）待抽真空端的透明加筋网纹管内有浆体经过时，关闭真空机组的空气滤清器前端的阀门（阀5），稍后打开排气阀（阀4）。

当水泥浆从“止回排气阀”（阀4）中顺畅流出时，打开其它与孔道相连接的排气阀，当阀4中排的浆体稠度与灌入的浆体一致时，关闭抽真空端所有的阀门和排气阀。

（5）灌浆泵继续工作，压力达到10MPa左右，持压2min，压力稳定后关闭灌浆泵及灌浆端阀门（阀2），完成该孔道的灌浆。

5、清洗
拆下抽真空管的两上活接，卸下真空泵；拆下空气滤清器和灌浆胶管、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。

完成当日灌浆后须将所有沾有水泥浆的设备清洗干净，泵内不能有一点水泥浆。

安装在孔道两端的引出管和球阀在水泥浆终凝时拆除（拆除的具体时间要根据灌浆时的气温而定），并清洗干净。

6、真空灌浆施工注意事项
（1）真空灌浆成功与否取决于孔道是否能密封，关键在于波纹管的接头要密封，以及砂浆封锚，看似小事，其实相当重要，需要认真把关好。

要求在封锚24h内开始灌浆。

（2）灌浆管应先用牢固结实的高强橡胶管，抗压能力≥1MPa,带压灌浆时不能破裂，连接要牢固，不得脱管。

（3）合适配比的水泥浆是有效发挥真空灌浆工艺优势的重要保证。

严格掌握材料配合比，否则多加的水会全部泌出，易造成管道顶端有空隙。

对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用加水的办法来增加其流动性。

浆体材料误差不能超过表2的规定值。

表2 各种材料配量允许误差表
材料各称普硅水泥425号水掺合剂允许误差不大于（%） 2 2 2
（4）灰浆进入灌浆泵之前应通过70目的筛子。

（5）灌浆工作须在灰浆流动性没有下降的30~45min时间内进行，孔道一次灌注要连续。

（6）中途换管道时间内，继续启动灌浆泵，让浆体循环流动。

（7）真空灌浆施工要顺利进行，需要真空泵和灌浆泵保持良好的工作性能，设备的保养与操作要按相应的设备操作规程进行。

所有设备在灌浆操作中至少2h用清洁水彻底清洁一次，使用结束时也应清洁一次。

（8）灌浆压力减小是定子橡胶磨损所致，拆掉罩壳，只需把夹套上的三个螺栓轻轻紧一下即可。

（9）浆泵每次用完，必须彻底清洗干净，方向不能反转。

不能干转，转不动时，倒一点水进去，用管子钳轻轻盘动即试机转动。

（10）装置使用前，向负压罐里加满水，接上电，看转向是否正确，反转向）喷水，正转关闭进气阀门负压表即可打上-0.009Mpa以上，这时即可工作，长期
工作时水温会上升，该泵能承受60度水温，当超温时，放掉一部分水，再加一些冷水即可。

五．真空压浆的质量监控要点：
5.1真空压浆的质量监控要点
1.混凝土浇筑前管道的检查
真空压浆预留预应力筋孔道采用高密度聚乙烯塑料波纹管，该材料化学性质比较稳定，本身无腐蚀性,且耐腐蚀、绝缘、耐水、防水性能好.其物理性能检查表见表5-6,化学性能检查表见表5-7.
高密度聚乙烯塑料波纹管物理性质检查表
高密度聚乙烯塑料波纹管化学性质检查表
注:”0”不反应;”×”反应
2.预应力筋张拉后,切除端头多余的预应力钢筋,进行封锚.封锚方式有两种:采用保护罩封锚或无收缩水泥砂浆封锚，本桥采用后者。

封锚时应检查支模是否牢固,封锚范围是否足够,胶管是否固定,能否保证压浆时不会从封锚处拨出,封锚混凝土强度不宜低于构件混凝土强度等级值的80%.
3.压浆设备的检查
压浆设备包括真空泵、压浆泵、压浆管、搅拌机、计量设备、贮浆桶等，设备好坏是压浆顺利进行的关键，压浆前应对设备进行仔细检查。

清除残留的结硬水泥块，压浆泵必须压力稳定，泵嘴通畅，压浆的最大压力宜为0.5~0.7MPa。

真空泵应检查泵压是否符合要求，供水是否正常。

压浆管应选用高强橡胶管，抗压能力≥2PMa，带压压浆时不易破裂，连接要牢固。

4．水泥浆配制检查
水泥浆配制检查见表5-8
水泥浆配制检查表表5-8
配制水泥浆时,原材料配合比必须计量准确,试验人员必须检查水泥浆稠度,测试泌水率、强度等指标。

对制浆用水泥、减水剂等原材料要防止受潮，结团。

5．压浆检查
压浆前必须贮备足够浆液，储浆罐的储浆体积大于—倍所要灌注一条预应力孔道的体积，以确定压浆过程的连续进行。

压浆时先开真空泵，检查真空度是否符号要求，当真空压表指示-0.06～-0.092MPa 时,方可压浆.水泥浆自拌制至压
入孔道的延续时间,一般控制在30～45min范围内,在配制和压注过程中应连续搅拌,浆体进入压浆泵之前应通过75目的筛网进行过滤；压浆时,对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入,由最高点的排气孔泌水,压浆顺序为首先压注下层孔道、较集中和邻近的孔道,宜尽量连续压浆完成;当真空泵胶管出现水泥浆时,打开出浆阀,待连续流出浓浆后,必须关闭阀门稳压2min以上,稳压完成后立即将压浆管弯折。

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