真空压浆技术在同安湾大桥的应用

2008年第11期总第125期
福 建 建 筑
Fujia n Architecture &Constr uction
No112008
Vol 125
真空压浆技术在同安湾大桥的应用
钟　戟
(厦门象屿建设集团有限公司　361006)
摘　要:真空压浆是预应力结构施工中的一项新技术,由于同安湾大桥设计使用年限达到100年,为保证预应力混凝土结构安全
度和耐久性,使用了真空压浆技术,实践证明其效果较好。

关键词:真空压浆　配合比
中图分类号:TU75318 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2008)11-0078-02
Appl ica t ion of V acuum G rout ing n Tong An B ay Br idge
Zhong Ji
(X iamen X iangyu Constr uction G roup Corp 1,L TD 361006)
Abstract :Vacuum
m ud jacking is a new technology in pr estresse d st ruct ure ,since the using year s of T o ng An Ba y Bridge will
reach 100year s ,in or der to insure the safety and dura bilit y of prestre ssed concrete str ucture ,the practice shows t hat the effect is better to use vac uum mud jacking technology 1
K eyw or ds :vacuum grouting mix
proportion 作者简介:钟戟,1973年5月8日出生,男,公路与城市道
路工程专业,工程师。

收稿日期 一、工程概述
厦门同安湾大桥位于厦门同安湾海域,桥梁全长2520m ,为城市一级主干道,主跨为3×100m 双向预应力连续箱梁(采用挂篮浇筑),引桥分别为30m 和40m 连续箱梁,桩柱式基础,其中桩基为C35,墩柱及盖梁为C40,箱梁为C50,厦门同安湾大桥工程结构设计基准期为100年。

海域气象环境:厦门同安湾海域地处欧亚大陆东南缘,属热带海洋性气候,常年高温、湿度大、季侯风强烈;同安湾海域为潮汐浅海,海水对混凝土具有中等—强结晶类腐蚀及强结晶分解复合类腐蚀。

在国外的桥梁使用年限内,就有由于预应力筋被腐蚀而倒塌的桥梁,事后的调查研究表明,预应力筋的腐蚀与浆体材料和施工方法有较大的关系。

传统的孔道灌浆做法是采用压浆法来灌浆:即在015～110M Pa 的压力下,将水灰比为014～0145的水泥浆压入孔道[1],它具有一定的局限性:
1、灌入的浆体中常会含有气泡,当混合料硬化后,存积气泡处会变为孔隙会渗透进水,这些水含有有害成分造成预应力筋的腐蚀;
2、水泥浆容易离析、析水,干硬后收缩,析水会产生孔隙,致使强度不够,粘结不好。

由于在其他桥梁施工中及在交付使用发现问题后,我们进行思考总结后产生应对方法,提出了真空压浆的必要性,将真空辅助压浆工艺技术应用于预应力孔道施工中,使压浆工艺更加完善合理。

厦门同安湾大桥工程结构设计基准期为100年,为了防止预应力筋被腐蚀,提高结构的安全度和耐久性,确保工程质量,通过调查研究,我们决定在施工中采用真空压浆工艺,该工艺能够提高预应力孔道灌浆的饱满度与密实性,大大提高了结构的耐久性。

二、真空压浆原理
真空压浆的理论机理是:在封闭的孔道中,我们把水泥浆视为流动的液柱,进浆端的正压力将液柱压注进入管道,给液柱施加推力,另一方面,出浆口端的真空泵给液柱施加拉力,这一真空形成的拉力使孔道内空气的稀薄,液柱在相对于空气中的表面张力及表面能减小,使浆液更容易填充预应力筋的间隙并带走残存在预应力筋间隙的水分,不易形成气泡;拉力形成液柱的导向,减小了孔道的阻力。

在压浆之前,首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气,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机以大于017M Pa 的正压力将水泥浆压入预应力孔道。

由于孔道内只有极少的空气,很难形成气泡;同时,由于孔道与压浆机之间的正负压力差,大大提高了孔道压浆的饱满度。

在水泥浆中,减小了水灰比,添加了高效减水剂,提高了水泥浆的流动度,减小了水泥浆的收缩。

孔道在真空状态下,减少了由于
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孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差,便于浆体充盈整个
孔道,尤其对于一些异形关键部份,更是如此。

预应力混凝土构件以往采用金属波纹管成孔的方式,我们在同安湾大桥中采用新型成孔材料———塑料波纹管,与金属波纹管相比,具有较小的孔道摩阻力及电绝缘性能,能保证浆体顺利通过管道,并具有更好的密封性和耐腐蚀性,能为预应力筋提供更好的保护作用。

塑料波纹管的塑环刚度、局部横向荷载、柔韧性及抗冲击性要符合《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》J T/T529-2004的要求。

水泥浆的设计是真空辅助压浆的关键,水泥浆应采用低水灰比、和易性好,有一定的膨胀性、确保孔道饱满、密实,抗压强度高、有效的粘结强度和耐久性[2]。

水泥浆的技术条件应符合下列规定:(1)水灰比控制在0130～0135。

(2)泌水率最大不得超过3%,泌水在24h 内重新被浆体吸收。

(3)浆体流动度控制在18～22s 。

(4)浆体内可掺入适量膨胀剂。

(5)初凝时间不小于3h 。

(6)体积变化率:0～2%。

(7)浆体搅拌及压浆时浆体温度小于32℃。

(8)强度:7天龄期强度>45MPa 。

水泥浆试块采用7017m m 37017mm 37017m m 的钢模型,在常温下24h 后拆模,进行试验室养护。

根据试验结果选出两组效果最好配比,进行现场灌浆试验。

最后锯开试块检查,选择最优的结果用于真空灌浆。

三、真空压浆施工工艺
[3]
1、准备工作
管道密封及封锚。

封锚时用湿润水泥团封堵,为确保水泥
团不掉落及养护期间不开裂,用双层塑料薄膜密封并绑扎固定在锚具上,从而保证了管道的密封。

封锚提前二天进行,在压浆之前进行检查,对有漏气的情况,再使用玻璃胶处理,以确保孔道密封。

在曲线孔道波纹管每个波峰的最高点靠同一端设立泌水管,泌水管可为钢管或直径稍小的塑料波纹管,高出管道最高点20c m 。

将真空泵端设在高端、压浆端设在底端,这样有利于压浆质量的保证。

为保证灌浆的连续性,根据和考虑储备,每拌和好153后,才进行连续灌浆。

、试抽真空将灌浆阀、排气阀全都关闭,抽真空阀打开,启动真空泵抽
真空,观察真空压力表读数,即管内的真空度,当管内的真空度维持在-01075MPa 至-0108MPa (压力尽量低为好),停泵约l min 时间,若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。

3、拌制水泥浆
考虑到夏天温度对压浆的影响,我们将压浆时间尽量安排在夜间进行。

浆体配比∶水泥∶水∶高效减水剂=1∶0133∶014%,拌浆要连续,浆体流动度控制在22±2S 。

3、压浆
开启压浆机进行压浆,观察真空泵有水泥浆通过时,转换阀门,到排浆连续且与压浆泵中的浓度一样时,关掉排气阀。

灌浆过程中,真空泵保持连续工作。

4、稳压真空泵、压浆机停机,将抽真空连接管卸下,将出浆端球阀关闭,用铁锤将出浆端封锚水泥敲散,露出钢绞线间隙,再用压浆机正常补压稳压,此时,从钢绞线缝隙中会被逼出水泥浆,再持续补压稳压过程中,水泥浆由浓变稀,由稀变清,由流量大至
滴出清水,此时压浆及压力表稳定在018-110M Pa 。

补压稳压结束,关闭球阀。

补压稳压历时3min 。

5、清洗
关闭球阀后,按上述步骤继续另外管道的压浆工作。

待压浆工作结束后,清洗压浆泵及真空泵,防止泵中有浆体而影响今后使用。

在压浆过程中应注意同一孔道压浆应一次完成,不得中途停压,因故中途停压不能连续一次压满时,应立即用压力水冲干净,研究处理后再压浆。

通过现场留样试件的抗压强度试验:三天强度超过30MPa 、七天强度强度已经超过45MPa ,水泥净浆是合格的。

经过现场凿开压浆后的梁体,我们可以观察压浆饱满、密实,达到了预期的效果。

四、结论
真空压浆施工工艺加上采用合理配比的水泥浆体,采用真空压浆技术将能保证孔道压浆的均匀性,能形成一个密实、不透水的保护层,并能消除孔隙,解决了压浆的质量问题,克服了传统压浆工艺的不足,从而解决了压浆的缺陷,提高了孔道压浆的饱满度与密实性。

另外,塑料波纹管是绝缘体,与金属波纹管相比,具有更强的耐腐蚀性,确保了预应力筋的防腐,改善
了构件的防腐蚀性能。

但是,我们在今后应用中应注意以下几个方面:
1、加强对施工专用设备的研究开发。

压浆泵和真空泵是真空压浆的主要设备,必须具备体积小、操作方便。

2、加强对水泥浆配合比的研究。

水泥浆的设计是影响真空压浆质量的决定性因素,其配合比与传统水泥浆不同。

3、加强对施工工艺的研究,加强对工人的培训,操作过程
的规范化等。

4、加强对压浆效果的评定方法研究。

目前验证施工效果的方法是敲开压浆后的梁体,观察其是否饱满、密实。

这种方法尚不能全面地了解结构各部位的压浆情况,不便于全面评定真空压浆效果。

参考文献
[1]J TG F80/1-20041公路工程质量检验评定标准[S ]1[]D B 1桥梁工程施工质量检验标准[S]1[3]中交第一公路工程局有限公司1公路工程施工工艺标准(桥涵)[Z]1北京人民交通出版社,,6～0m 22J 01-12-2004:200729277.。