最新后张预应力溷凝土简支箱梁真空辅助压浆技术

后张预应力溷凝土简支箱梁真空辅助压浆

技术

时速350公里客运专线

32m 无碴轨道预制箱梁真空辅助压浆工艺

摘 要 京津城际轨道交通工程为我国建设中的第一条城际轨道交通线路，其建成具有历史性意义。时速350公里客运专线铁路无碴轨道后张发预应力混凝土简支箱梁首次引入设计。面对标准高、工期紧、耐久性高的建设特点，制梁场在箱梁配套施工中采取了一种新型的预应力管道灌浆方式――真空辅助压浆。采用管道真空辅助压浆工艺有效缩短了箱梁配套时间，并保证了后张法预制箱梁管道压浆质量，增加了预制混凝土箱梁的耐久性。

关键词 真空辅助压浆 提高管道压浆质量 提高耐久性

1、引言

1.1工程简介

中铁二十二局集团4#梁场负责京津城际轨道交通工程杨村特大桥的部分箱梁预制工程。4#梁场位于天津市武清区白古屯乡稍子营村西侧，线路里程DK56+180～DK57+080线路左侧位置，负责杨村特大桥719榀箱梁预制。根据铺架工期确定制梁工期，制梁日历天数为12个月333天，平均每天制造箱梁约3榀。4#梁场是全线6个梁场规模最大，生产力最强，任务量最重，工期最短的一个。

1.2箱梁简介

预制箱梁的结构形式是单箱单室等高度梁，底腹板局部向内侧加厚；顶板宽

13.4m ，底宽5.50m ，梁高2.45m 或3.05m ，整孔箱梁梁长20.6 m 、24.6m 和

32.6m 。梁体采用高性能混凝土，强度等级为C50。后张法预应力混凝土简支箱梁全部采用无碴轨道，对梁体的长期变形控制要求严格。梁体使用寿命为100年。

2、真空辅助压浆工艺

早在上世纪90年代，欧洲和北美已经普遍采用真空灌浆技术，并取得了良好的效果。我国本世纪也在某些大型桥梁上开始使用真空压浆工艺。但对时速350公里客运专线无碴轨道后张法预应力混凝土预制箱梁管道压浆工序上尚属首次使用。

2.1真空辅助压浆原理

真空压浆

就是在接近真空的状态下进

行压浆，即通过抽真空手段

实在预应力管道内达到一定的真空度，一般情况真空度

达到80％以上，管内形成－0.6～0.1MPa 之间的负压，然后通过压浆设备以一定的压力将水泥浆压入预应力管道，在管道内形成致密高强的浆体。（见图1）

2.2真空辅助压浆工艺要求

图1 真空辅助压浆原理图阀门吸浆端废浆管压力表透明管真空泵锚具盖帽处阀门压浆端阀门

阀门

压力表压浆泵

（1）后张预制箱梁终张拉完成后，宜在48h内进行管道真空辅助压浆。压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃。

（2）预应力钢束终张后，按封锚要求切除钢绞线。

（3）真空辅助压浆其最重一项为密封工作，要保证密封效果及抽真空时的负压作用，固采用密封罩切密封罩安装牢固。

（4）压浆前需检查真空辅助压浆设备、线路、管阀及水源，同时对管道密封情况进行检查。经检查无问题后即可抽真空。

（5）搅拌浆应严格按照试验室提供配比进行浆体搅拌。水泥浆搅拌结束至压入管道的试件间隔不应超过40min。

（6）进行真空压浆时同一管道必须连续进行，确认出浆浓度与进浆浓度一致时，方可管壁排浆阀和排气阀。然后在0.5～0.6MPa的压力下保压2min后，再关闭进浆阀，真空辅助压浆工作完成。

（7）真空辅助压浆工作完成后，立即清洗设备。注意密封罩应在压浆完成2h －4h拆除。其它设备拆除清洗检查后才允许重复使用。

2.3真空压浆的优点

对预应力管道压浆的传统工艺中存在一定的结构缺陷，如浆体不密实，不饱满，有气泡甚至局部形成孔洞，浆体强度较低同时因为局部不密实和孔洞市属份和氧气有可能渗入预应力筋，语音历尽在水份和氧气长时间的作用下产生锈蚀，对桥梁的使用安全和耐久性有很大的影响。与以往预应力梁采用的普通压浆工艺相比，京津城际铁路采用的真空压浆由于工艺上的改进和水泥浆性能的改善，使施工质量大为提高。通过主要表现在以下几个方面：

（1）密实度和强度增加

以往许多预应力混凝土桥梁采用普通压浆，孔道压浆不饱满，无法消除，由于压浆工引起的气泡，汽压孔道中残留的水珠，使之浆体不密实，强度无法达到预期的结果。

自采用真空辅助压浆，使预应力管道在压浆前处于一定的真空状态。原来残留的水珠和大部分空气被抽出，使在浆体气泡和水泡形成的机会大大减少，而在注浆过程中的负压保持，使水泥浆体和过程中产生的泡沫在压入管道后能被抽出，浆体的气泡空隙形成的机会大大减少密实度和强度大大增加。

（2）浆体强度浆体质量提高

普通压浆方式的水灰比一般在0.4～0.45左右，稠度也在22s以下，试件强度在

30MPa～40MPa之间，普通浆体容易产生离析，泌水，硬压后收缩大，因而产生较多的空隙，水泡气泡甚至空洞，强度很难达到实际要求。后张预应力混凝土结构中，预应力筋的腐蚀大部分是由于浆体混合料配置不好造成的。普通压浆的浆体本身带有一定的局限性，灌入的浆体中常有气泡，当混合料硬压后，存集气泡会变为空隙成为自由水的聚集地。这些水可能含有有害成分，易造成预应力筋及物件的腐蚀，尤其在北方严寒地区，由于温度低，这些水会造成冰可能会胀裂管道，形成裂缝，另外水泥浆容易离析，析水后会产生孔隙，致使浆体强度不够，粘度不好，为工程留下隐患。而采用真空辅助压浆，在可以保证顺利压浆的条件下，其水泥浆的性能可能达到改善，水胶比大幅减小，一般在0.30左右，稠度在25s以下，试件强度在

40～50MPa之间，大大调整水泥浆性能，在京津城际交通工程杨村特大桥采用的水泥浆试验参数如下。（见表1）

实际证明，该水泥浆稠度大，无泌水，少量的游离水可以在水泥浆水压期的全部吸收。浆体收缩小，强度高，不会在浆体内形成水泥和孔隙。充盈孔道的密实性和提高硬压浆体的强度，为后张预应力混凝土结构安全度和耐久性提供了有力的保障。

（3）施工工艺的提高

同规格、型号的箱梁采用普通压浆时，每孔道需用时10min左右，然后停滞1h左右进行二次压浆，如此算每榀箱梁压浆用时为6－7h，即使这样浆体质量也得不到保证，从而增大了工作周期。

而采用真空辅助压浆后，每孔道只需3－4min左右，另外只需片刻保压后可换下一孔道。这样整孔箱梁真空压浆用时为3h左右。而且浆体质量高、密实、饱满。

真空辅助压浆的工艺流程如下。（见图2）

图2 真空辅助压浆工艺流程

施工工艺的提高，扩展了施工平台，使许多前后衔接的工序可以同时展开，大大缩短了工期，提高了效率。

3、真空辅助压浆的注意事项：

3.1真空度达到要求：

真空度的实现关键在于密封工作，其最重要一点就是孔道密封，所以应严格按要求进行孔道的密封安装和管路连接，已保证真空度达到规定要求。

3.2压浆前准备工作充分

准备工作必须充分，指挥协调有序。各道工序衔接娴熟顺利，尤其是抽真空注浆、关阀、停抽真空，排浆、关阀，保压工作必须流畅。阀门的操作不得随意，要及时迅速，已保证负压状态压浆和足够的保压阶段。这样浆体才能充满所有间隙，浆体才能致密，达到高强度、高致密性要求。

3.3检查和保养设备