真空灌浆技术在铁路客运专线连续箱梁中的运用

第1页共7页真空灌浆技术在铁路客运专线连续箱梁施工中的运用王华侨摘要：本文通过对预应力管道真空灌浆技术在真空灌浆技术在铁路客运专线连续箱梁施工中的运用进行分析，为此技术在类似工程中的运用提供了实践经验。关键词：真空灌浆连续箱梁。目前我国铁路路网建设进入高潮，现浇连续箱梁近年来也逐渐在我国铁路施工建设得到应用，它具有跨度大、对地面干扰小等优点。预应力施工在现浇箱梁施工中起着举足轻重的作用，传统预应力管道在压浆施工过程中存在孔内的空气、水汽以及混在水泥浆中的气泡不易消除，经常出现孔隙、泌水现象。如何解决一难题，一直困扰施工单位。真空灌浆技术是目前解决上述问题较好的一种施工工艺。真空灌浆技术是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，在我国应用较少，缺乏相应的技术依据，同时真空灌浆施工需要有较高水平的质量控制。因此，需要结合现有的施工材料和设备，摸索能够符合预应力施工质量要求而又切实可行的施工工艺。通过对贵广铁路跨江肇特大桥的实践，本文对真空灌浆技术在铁路客运专线连续箱梁施工中的运用作一浅析。一、真空灌浆机理1、原理真空灌浆工艺的基本原理是：压浆之前，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-0.1Mpa左右的真空度，然后在孔道的另一端用灌浆泵将的特种水泥浆注入，直至充满整条孔道，并加以布大于0.8Mpa的正压力，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度，减少浆体中混入气泡的影响。2、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，故具有以下几点：（1）在真空状态下，孔道内的空气、水分以及混在水泥浆中的气泡大部份第2页共7页被排除，增加了孔道的密实度。（2）孔道在真空状态下，减少了由于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，尤其是异形关键部位。（3）真空辅助灌浆的过程是一个连续而迅速的过程，缩短了灌浆时间。二、基本流程1、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。本工程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=0.0012～0.0020；μ=0.15～0.20）、不怕酸碱研腐蚀、密封性好等优点。真空灌浆工艺和塑料波纹管配套使用、可以为后张预应力体系提供一种更可靠的保护措施，更好的提高预应力结构的安全性或耐久性。2、施工设备要求除了传统的压浆施工设备外，真空灌浆工艺需要的设备还包括：抽吸空气的真空泵、空气虑清器、气密阀等。抽真空机是成功实施真空灌浆工艺是的重要机具，本工程采用SZ-2型真空泵，抽气速率为2m3/min，极限真空为4000Pa。3、水泥浆要求无论是传统的压力灌浆还是真空灌浆，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）、强度及化学成份等方面的要求，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。真空灌浆工艺正是由于孔道与灌浆机之间存在正负压力差，水泥浆通过孔道的阻力较小，使低水灰比、低流动性水泥浆可以较快地、顺畅地通过孔道并充满孔道的所有空隙、最大程度地减小泌水、收缩变形和空隙，提高孔道灌浆的饱满度和密实度。配合后浆体性能要求如下：（1）体水灰比：0.3～0.35；（2）浆体流动度：不大于12～15s；第3页共7页（3）浆体的泌水性：①小于水泥浆初始体积的2%；②4次连续测试结果平均值小于1%；③拌和后24h水泥浆的泌水应能吸收。（4）浆体凝结时间：初凝不少于6h，终凝小于24h.本工程所用水泥浆选用42.5MPa的普通硅酸盐水泥，经试配选用FDN塑料剂AEA膨胀剂，水泥浆性能达到上述要求，见下表水泥浆性能表水灰比塑化剂膨胀剂稠度泌水率膨胀率强度/MPa%%s%%7d28d0.322.08150.51.245.658.8三、施工工艺1、工艺流程图2、施工工艺流程（1）封锚预应力钢束张拉完成后，切除外露的钢绞线（注意钢绞线的外露量宜在30～50mm）,并用清水冲洗孔道、高压风吹干净、然后进行封锚。本工程采用无收缩水泥砂浆封锚。将锚板及夹片、外露钢绞线全部包裹，覆搅拌水泥浆压浆一端密封开启另一端真空泵抽真空试抽真空压浆（持压2～3min）二次补强压浆清洗设备第4页共7页盖层大于15mm；封锚24h后可以灌浆。125341-封堵材料；2-钢绞线；3-锚板；4-锚垫板；5-灌浆管砂浆封堵锚头示意图（2）试抽真空注浆阀、排气阀全部关闭，抽真空阀打开；启动真空泵抽真空、并观察真空压力表读数、即管内真空度。当管内真空维持在-0.08～0.01Mpa左右时，停泵1min，若压力保持不变即可认为孔道达到真空并维持真空。（3）搅拌水泥浆①搅拌要求：搅拌水泥浆前，加水空转数分钟，使搅拌机内充分润湿，搅拌好的灰浆要基本用完。②装料顺序：将称好的水、水泥、膨胀剂、塑化剂倒入搅拌机、搅拌2min;水泥浆出料后马上压浆。（4）压浆灌浆顺序应根据结构的特点，一般从孔道的下层孔道开始，对于曲线孔道和竖向孔道应从最低点灌浆孔灌入，并且由最高点的排气孔排出水和泌水。①在预应力孔道灌浆之前，切除外露的钢绞线，进行封锚。②将灌浆阀、排气阀全部关闭，启动真空泵抽气，使真空度达到-0.08～-0.1MPa，并保持稳定。③启动灌浆泵，当灌浆泵输出的浆体达到要求稠度时，将泵上的输送管接到锚垫板上引出管上，开始灌浆。④灌浆过程中，真空泵保持连续工作。第5页共7页⑤待真空端得空气滤清器在浆体经过时，关闭空气滤清器前端得阀门8（下图），稍后打开气阀7.当水泥浆从排气阀顺畅流出，且稠度与灌入得将体相当时，关闭阀门6。⑥灌浆泵继续工作，压力达到0.8MPa左右，持压2～3min，关闭灌浆端阀门4，完成灌浆。1234567891011121-灌浆泵；2-压力表；3-高压橡胶管；4、6、7、8阀门；5-预应力构件；9-透明管；10-空气滤清器；11-真空表；12-真空泵真空辅助灌浆设备布置图（5）清洗拆卸外接管路，清洗空气滤清器及阀等，完成当日灌浆后必须将所有粘有水泥浆的设备清洗干净。安装在孔道两端的引出管和球阀在水泥浆终凝时拆除（拆除的具体时间需要根据灌浆时的气温确定），并清洗干净。四、质量控制要点及注意事项1、质量控制要点（1）孔道必须密封、清洁、干爽。真空灌浆成功与否取决于孔道是否能密封，波纹管的接头密封是关键，工作锚板的水泥砂浆封锚相当重要，认真把好关。（2）浆体配方控制。配合比合适的水泥浆是有效发挥真空灌浆工艺优势的重要保证，施工前认真根据不同品种、不同厂家生产的水泥，选择与水泥相容性好的添加剂，针对水泥浆的流动度、泌水率、凝结时间、收缩率（膨胀率）、强度及化学成份等性能展开水泥浆的配合比设计，以选择最佳的灌浆配合比。（3）施工机械维护。要使真空灌浆施工顺利进行，真空泵和灌浆泵需保持第6页共7页良好的工作性能，设备的保养与操作按相应的设备操着规程进行，使用结束时清洁一次。（4）现场施工质量控制。真空灌浆工艺作为一种全面的灌浆技术，要想达到预期效果，则施工现场须有高水平的质量管理，操作者必须有高度的责任心和专业熟练的操作，才能使真空灌浆工艺获得应有的效果。2、注意事项（1）针对曲线孔道的特点，在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设置观察阀，高出混泥土20mm。（2）输浆管应选用高强橡胶管，抗压强度不小于2Mpa，以使带压灌浆时不易破裂；连接要牢固，不脱管。（3）灰浆进入灌浆泵之前应通过1.0mm的网进行过滤，搅拌后的水泥浆必须做流动性、泌水性试验，并浇注浆体强度试块。（4）灌浆工作在水泥浆流动性下降之前进行（约30min以内），孔道灌浆一次完成。五、结语水泥浆灌入预应力孔道后除了破坏取样外，目前还没有其它切实可行的检测法。在本工程主跨72m现浇连续箱梁中，最长预应力管道长达70m，采用真空灌浆工艺一次性连续灌浆。经过灌浆后的部分预应力孔道高、底点破坏取样，发现孔道内浆体表面光滑密实，不存在明显的气泡空洞，浆体密实，均匀，钢绞线每根钢丝之间充满水泥浆，达到了预期的效果。通过本工程证明，采用合适配合比的水泥浆加上灌浆现场严格的质量控制，真空灌浆工艺能保证孔道内均匀、无空隙的密实灌浆，避免预应力筋氧化锈蚀的可能性，更好地提高预应力结构的安全性和耐久性。第7页共7页参考文献[1]杨宗放李金根《现代预应力施工》（第二版）中国建筑工业出版社，2008年[2]全国高校建筑施工研究会《土木工程施工手册》中国建材工业出版社，2009年[3]中国铁路工程总公司《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》中国铁道出版社，2005年[4]中国铁路工程总公司《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》中国铁道出版社，2005年