后张法预应力桥梁孔道灌浆施工技术分析探讨

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  摘要:孔道灌浆是后张法预应力混凝土桥梁施工中最重要的环节之一,其质量的好坏直接影响到桥梁在使用过程内的安全性和耐久性。本文分析了孔道灌浆存在的问题,并从灌浆压力和灌浆速度两个角度来分析预应力桥梁孔道的灌浆质最,通过比较在不同条件下水泥浆的流动形态以及充盈程度,得出结论,值得同行参考。
  关键词:后张法预应力桥梁、灌浆压力、灌浆速度
  【分类号】:TU757
  引言
  当前,桥梁工程迅猛发展,预应力混凝土桥梁在国内外日益显示出广阔的应用前景,孔道灌浆是后张法预应力混凝土桥梁建设中最重要的环节之一,其质量的好坏直接影响到桥梁在使用过程内的安全性和耐久性。目前孔道压浆不密实的问题在桥梁建设中十分突出,而且孔道灌浆由于其特殊的重要性和灌浆质量的不可预测性,需要进行深入的研究。
  一、孔道灌浆存在的问题分析
  1、灌浆不饱满
  灌浆不饱满,一即水泥浆末充满整个预应力孔道。造成该质量缺陷的主要原因有:出浆孔开的位置不对,未开在孔道的最高点;对于特殊部位仍按一般的操作进行灌浆,导致灌浆不密实;施工人员责任心不强,在压浆时未等出浆孔冒出浓浆即停止压浆;分两次压浆时,由于第一次压浆不当,导致无法第二次压浆,又没有采取必要的措施就放弃压浆;压浆过程中,由于机械故障等原因,导致压浆中止,但对前面灌浆后的孔道又未及时清洗,致使再次压浆时,由于管道、进出浆口堵塞等原因,无法压浆。
  2、孔道成形质量问题。
  目前管道形成多采用预埋金属波纹管法,金属波纹管有其自身的优点,但是由于生产工艺的限制,波纹管肋和肋之间如果压箍不紧密就会有空隙存在,因此金属波纹管的密封性能较差。并且在施工现场由于固定波形会使波纹管受拉侧出现缝隙,或者由于振捣混凝土不慎而造成波纹管的破坏。总之由于种种原因:导致波纹管出现的缝隙会使混凝土水泥浆渗人管
  道中。这样不但直接影响混凝土的水化,更严重的是堵塞金属波纹管道,直接影响到灌浆。
  3、浆体质量问题。
  根据规范要求,用于压浆的水泥浆,3h后泌水率不宜超过2% , 24h后,泌水应能够被水泥浆完全自我吸收。但实际上,即使泌水经过24h被水泥浆完全吸收,也会在硬化后的水泥石中留下空隙或孔洞,这种空隙或孔洞会影响水泥石与预应力筋的粘结性能。
  二、孔道灌浆质量分析
  1、灌桨压力对灌浆质量的影响
  对温度为25°C、灌浆压力为0.01 MPa、灌浆速度为6m/min时的灌浆模型,分析压力在整个灌浆过程中的变化。保持温度为25°C,灌浆速度为6m/min不变,改变灌浆压力进行计算。灌浆压力分别取为0.03MPa, 0.05MPa, 0. 1MPa, 0. 2MPa和0.5MPa,计算结果如下表所示:
  表1 不同灌浆压力下的结果比较
  由上述分析可知,在灌浆速度和温度保持不变的条件下,随着灌浆压力的增加,水泥浆的最小体积分数也随之变大,说明浆体的密实度也越来越好,在灌浆压力为0. 1MPa时,浆体几乎已经完全充满了整个孔道。这是由于随着注浆口压力的增加,水泥浆所受到的推进力变大,水泥浆的流动能量也随之增加,这样就能够更有效的排出孔道内的空气,提高水泥浆密实度,改进灌浆质量。还可以看到,随着灌浆压力的继续增加,水泥浆的最小体积分数会发生微小的变化,但是都可以保证水泥浆注满孔道。
  在实际的灌浆施工中,在注浆口处必须保证一定的灌浆压力,若灌浆压力过小,显然会使浆体密实度降低,影响灌浆质量,适当的提高灌浆压力会提高灌浆质量,但是当压力增加到一定程度后,继续提高压力却并不会对浆体密实度有明显改善,而且提高灌浆压力必然会提高灌浆泵的负荷,即在灌浆压力已经能够满足要求的情况下,继续增加灌浆压力并不可取。
  2、灌浆速度对灌浆质量的影响
  保持温度和灌浆压力不变,改变灌浆速度分布为3m/min、18m/min和18m/min,对模型进行计算,对结果分析如下。
  表2 不同灌浆速度下的结果比较
  在灌浆压力和温度保持不变的条件下,随着灌浆速度的大幅度增加,水泥浆的最小体积分数增加到一定程度后并不会继续增加。这是由于虽然浆体流动能量会随着灌浆速度的增加而增加,但是由于孔道较长,而且随着速度增加浆体所受到的粘滞阻力也会相应的增大,结果就是在灌浆压力(0.01 MPa)不够的情况下,单纯的靠增加灌浆速度并不会很好的改善灌浆质量。在实际施工中,管径为100m的孔道灌浆速度一般为6-8 m/min,此时己经能较好的满足施工要求,大幅度的提高灌浆速度在实际中并不可取,不仅会提高对设备的要求,也会带来更多的材料浪费。
  三、灌浆技术施工建议
  1、灌浆压力是影响灌浆质量的重要因素,必须保证注浆口压力。在实际工程的孔道灌浆操作中,灌浆机放置在地面上,而需要灌浆的孔道在很高的地方,仅在输浆管中就要消耗掉大量的压力和能量,因此,需要根据高度来测算灌浆机压力表上的压力值,一般来说,对于注浆口处需要0.5 -1.0MPa的压力,可在灌浆入口处设置一压力计,观察灌浆过程中浆体流动情况,以此来调整灌浆压力的大小。
  2、灌浆速度也会影响灌浆质量,在施工中必须保证水泥浆在孔道内的流动速度大于其自流速度。在水泥浆搅拌好之后必须进行流动度试验,而且必须避免在浆体拌制完毕后浆体内依然存在大量的气泡。
  3、对于管径较大的孔道可以进行反复灌浆,确保灌浆质量。
  4、对于灌浆质量要进行实时观测,并根据观测结果对灌浆条件进行一定的调整。若发现孔道内已经出现了空隙,必须及时进行补浆。
  结论
  对预应力混凝土桥梁的孔道灌浆而言,抛开人为因素,灌浆压力是影响灌浆质量的主要因素,合适的灌浆压力既能保证水泥浆的密实度,又不会对灌浆设备提出过高的要求,还能节约材料,减少施工成本。灌浆压力太小会导致灌浆不饱满,灌浆压力太大则会提高灌浆的成本。
  在孔道灌浆过程中,灌浆速度的大小也会影响水泥浆的密实度,但灌浆速度不是影响灌浆质量的主要因素,在施工过程中只需保证水泥浆在流动过程中的速度大于水泥浆的自流速度即可,而且单纯的提高灌浆速度对灌浆质量改善不大。
  参考文献:
  【1】雷运华,沈涛.国外后张法孔道压浆工艺的介绍.世界桥梁,2003年第4期
  【2】张文勇.预应力孔道压浆质量通病及其防治.建筑施工.第25卷第9期
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