蘇州市高新區(qū)北環(huán)快速路西延工程3標(biāo)高架預(yù)應(yīng)力孔道真空壓漿施工質(zhì)量的控制
2017-05-15
1、工程概況
蘇州市北環(huán)快速路西延伸工程三標(biāo)西起珠江路，沿現(xiàn)有的鹿山路延伸至塔園路，沿途跨越珠江路、廣州路、長(zhǎng)江路、塔園路。本標(biāo)段起止樁號(hào)為K4+289-K6+231，全長(zhǎng)1942米，包括高架橋一座及六個(gè)匝道橋，其中高架橋均為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，共18聯(lián)，采用滿堂支架現(xiàn)澆施工。跨徑包括27米、32米、 34米、 40米、45米、60米，有兩跨一聯(lián)、三跨一聯(lián)、四跨一聯(lián)；除第十三聯(lián)（上跨長(zhǎng)江路）外，其余梁高均為2米。根據(jù)設(shè)計(jì)要求：預(yù)應(yīng)力孔道成孔方法為塑料波紋管，為提高預(yù)引力管道壓漿質(zhì)量、提高預(yù)引力鋼束的耐久性，孔道壓漿采用了真空輔助壓漿工藝，就是在傳統(tǒng)壓漿的基礎(chǔ)上將孔道系統(tǒng)密封，一端用真空機(jī)將孔道內(nèi)80%以上的空氣抽出，同時(shí)壓漿端壓入水灰比為0.35～0.40的水泥漿。
2、目前真孔壓漿工藝常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及對(duì)應(yīng)控制措施
2.1、水泥凈漿配合比不合理：
在后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕大部分是由于施工和水泥凈漿配制不好的結(jié)果，配合比是影響水泥凈漿內(nèi)在質(zhì)量的一個(gè)主要因素，配合比是否合理，直接影響到灰漿強(qiáng)度和灌注密實(shí)度是否達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)的灌漿手段是壓力灌漿，壓入的漿體中常含有氣泡，當(dāng)混合料硬化后，氣泡處會(huì)變?yōu)榭紫叮蓾B透雨水的聚積地，這些水可能含有有害成份，易造成構(gòu)件的腐蝕；在嚴(yán)寒地區(qū)，這些水會(huì)結(jié)成冰，可能會(huì)脹裂構(gòu)件，造成嚴(yán)重的后果；另外水泥漿容易離析、析水，干硬后收縮，析水會(huì)產(chǎn)生孔隙，致使強(qiáng)度不夠，粘結(jié)不好，為工程留下了隱患目前國(guó)內(nèi)外一些大橋就因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力筋被腐蝕而倒塌，事后的調(diào)查研究表明，該橋預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕與漿體材料、施工方法有較大的關(guān)系。目前，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有平直束、彎束、U型束的布筋方法，為了防止預(yù)應(yīng)力筋被腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的安全度和耐久性，確保工程質(zhì)量，漿體的好壞直接影響真空壓漿的最終效果，在確定漿體的配合比時(shí)，要因地制宜，結(jié)合本工程的所使用的材料，反復(fù)試驗(yàn)，確定符合本項(xiàng)目施工的最佳配合比，主要做到如下幾點(diǎn)：
2.1.1漿體配比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)
2.1.1.1．配制的基本原則
2.1.1.1.1改善硬化水泥漿的性質(zhì)，降低水灰比，減少孔隙、泌水，消除離析現(xiàn)象。
2.1.1.1.2降低硬化水泥漿的孔隙率，堵塞滲水通道。
2.1.1.1.3減少和補(bǔ)償水泥漿在凝結(jié)硬化過(guò)程中的收縮變形，防止裂縫的產(chǎn)生。
這種高性能水泥漿與普通水泥漿相比，在原材料的配比方面主要差異為低水灰比和多成份，其目的是為了增加水泥漿的密實(shí)度，改善水泥漿性能，從而達(dá)到高強(qiáng)和耐久的目的。
2.1.1.2．漿體特性要求及對(duì)應(yīng)配比試驗(yàn)
2.1.1.2.1流動(dòng)度要求：攪和后的流動(dòng)度為14～18s。
采流錐儀測(cè)定流動(dòng)度，試驗(yàn)結(jié)果表明，配比和、水灰比不同，流動(dòng)度也不同。水灰比越大，則流動(dòng)度越大。
2.1.1.2.2水灰比：0.3～0.4
為滿可灌性要求，一般選用水泥漿，水灰比應(yīng)在0.3～0.4之間。
2.1.1.2.3泌水性：
2.1.1.2.3.1小于水泥漿初始體積的2%；
2.1.1.2.3.2四次連續(xù)測(cè)試結(jié)果的平均值小于1%；
2.1.1.2.3.3?拌和后24h水泥漿的泌水應(yīng)能被吸收。
將攪拌好的水泥漿裝入玻璃量筒內(nèi)，稍加振動(dòng)后，加蓋玻璃板，防止水分蒸發(fā)。在室溫下靜置3h后測(cè)定其泌水性。試驗(yàn)結(jié)果：水灰比為0.33時(shí)，泌水性約3.3％～5％；水灰比為0.3時(shí)，泌水性約在0.02％～1％。
2.1.1.2.4初凝時(shí)間：3h
2.1.1.2.5體積變化率：0～2％
將攪拌好的水泥漿裝入玻璃量杯內(nèi)，在室溫下靜置3h后測(cè)定其體積變化率。試驗(yàn)結(jié)果：水灰比<0.3時(shí)，體積變化率<1％；水灰比>0.33時(shí)，體積變化率>4％。以上體積均呈收縮性。
2.1.1.2.6強(qiáng)度：7天齡期強(qiáng)度>40MPa
水泥漿試塊采用70.7×70.7×70.7mm的鋼模型，在常溫下24h后拆模，進(jìn)行試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：水灰比琥小，強(qiáng)度越高，用525#普硅水泥7天強(qiáng)度最大達(dá)到78MPa，大大超過(guò)所要求的強(qiáng)度。改選用425#普硅水泥，7天強(qiáng)度最大達(dá)到55MPa以上，因此，選用425#普硅水泥即可達(dá)到 要求。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果選出兩組效果最好配比，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)。最后鋸開(kāi)試塊檢查，選擇最優(yōu)的配比用于真空灌漿，根據(jù)項(xiàng)目部多次試驗(yàn)，最終確定最佳漿體配合比。
2.2其他常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及對(duì)應(yīng)的措施
2.2.1以往的真空灌漿施工過(guò)程中，普遍還存在如下的質(zhì)量問(wèn)題：
2.2.1.1、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)漿體配合比與實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)配合比有較大差距：主要體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)的稱量設(shè)備（不齊全）及器具和容器沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)定，導(dǎo)致原料配兌誤差較大。
2.2.1.2、真空度不足，造成真空度不足的原因很多，主要有這些方面的原因：現(xiàn)場(chǎng)抽真空設(shè)備（真空泵）達(dá)不到規(guī)定要求，由于目前國(guó)內(nèi)很多地方，在對(duì)預(yù)應(yīng)力的張拉壓漿的設(shè)備標(biāo)定上還存在不足。通常相關(guān)的檢驗(yàn)部門只是對(duì)張拉的油頂、壓力表進(jìn)行標(biāo)定，而對(duì)真空泵的標(biāo)定沒(méi)有，造成施工現(xiàn)場(chǎng)使用的許多真空設(shè)備達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，使真空壓漿流于形式；現(xiàn)場(chǎng)抽真空的時(shí)間不足；封錨未封好及管道漏氣等這些都是施工常見(jiàn)的造成真空度不足的原因。
2.2.1.3、壓漿后穩(wěn)壓時(shí)間不足：壓漿后，穩(wěn)壓時(shí)間不足也會(huì)造成孔內(nèi)壓力不夠，影響到漿體的密實(shí)度，降低了真空壓漿的效果。
2.2.2：結(jié)合本工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，建議采取的措施
2.2.2.1、現(xiàn)場(chǎng)漿體配料誤差控制：一般來(lái)說(shuō)此項(xiàng)工作由項(xiàng)目部現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員配合相關(guān)的試驗(yàn)人員嚴(yán)格認(rèn)真按照下列程序控制：
2.2.2.1.1、對(duì)所有稱量器具、容器進(jìn)行統(tǒng)一率定，并在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試好。（如圖1）
2.2.2.1.2、稱量好每盤漿體所用的水、水泥、外加劑，作好相應(yīng)的記錄，水的份量必須扣除用于溶化固態(tài)外加劑的那一部分
2.2.2.1.3、拌前攪拌筒內(nèi)先加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)，將積水倒凈，倒入施工用水，之后邊攪拌邊倒入水泥，在攪拌3－5min直至均勻后將外加劑倒入攪拌筒，再攪拌5－15min，然后倒入儲(chǔ)漿筒。其中在攪拌水泥漿應(yīng)注意如下事項(xiàng)：
2.2.2.1.3.1攪拌水泥漿之前要求，加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，將積水倒凈，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)。攪拌好的灰漿要做至基本御盡。在全部灰漿泄出之前不得再投入未拌和的材料，更不能采取邊出料這進(jìn)料的方法。
2.2.2.1.3.2裝料注意事項(xiàng)
a.首先將稱量好的水（扣除用于溶化減水劑的那部分水）、水泥、膨脹水泥、粉煤灰倒入攪拌機(jī)，攪拌2分鐘；
b.將溶于水的減水劑倒入攪拌機(jī)中，攪拌3分鐘出料；
c.水泥漿出料后應(yīng)盡量馬上進(jìn)行泵送，否則要不停地?cái)嚢瑁?
d.必須嚴(yán)格控制用水量，否則多加的水全部泌出，易造成管道頂端有空隙；
e.對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿，嚴(yán)禁采用增加水的辦法來(lái)增加灰漿的流動(dòng)性。
d、進(jìn)入儲(chǔ)漿筒的漿體還需不停的攪拌，防止沉淀使?jié){體質(zhì)量不均勻。
e、從儲(chǔ)漿筒出漿口取液現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其流動(dòng)度、稠度進(jìn)行檢測(cè)，其它幾項(xiàng)指標(biāo)送試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。
2.3從本項(xiàng)目的施工情況來(lái)看
經(jīng)過(guò)對(duì)原材料重量進(jìn)行抽樣檢查，漿體原料每份重量均未超過(guò)1%標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)干燥的漿筒均采用了預(yù)先加水濕潤(rùn)的方法，對(duì)原材料的準(zhǔn)確稱量、投料順序正確，攪拌均勻，解決了原料配兌問(wèn)題，經(jīng)測(cè)試，其稠度平均為30s，流動(dòng)度為35s，滿足技術(shù)參數(shù)要求，漿體質(zhì)量得到了保證。（如圖2）
針對(duì)真空度不足的問(wèn)題：根據(jù)設(shè)計(jì)要求壓入水泥漿時(shí)孔道真空度必須達(dá)到-0.08Mpa,因此抽真空的真空泵要在施工前進(jìn)行調(diào)試，并隨時(shí)在施工過(guò)程中進(jìn)行檢核，要確保真空泵設(shè)備本身能達(dá)到要求。其次要確?？椎辣旧砻芊庹＃静宦?；此處重點(diǎn)檢查封錨端的密封情況，在以往的施工過(guò)程中，存在現(xiàn)場(chǎng)工人在張拉后，沒(méi)有及時(shí)將鋼絞線切除（一般應(yīng)切除后，預(yù)留3公分在錨具外）就用砂漿進(jìn)行封錨，這樣砂漿無(wú)法將鋼絞線完全包裹，極易在砂漿和鋼絞線之間留有空隙；另外還要仔細(xì)檢查出漿管的密封情況。在上述情況檢查后按如下的操作程序進(jìn)行真空壓漿：
2.3.1、試抽真空：將灌漿閥、排氣閥全都關(guān)閉，抽真空閥打開(kāi)；啟動(dòng)真空泵抽真空，觀察真空壓力表讀數(shù)負(fù)壓表（-0.08Mpa），即管內(nèi)的真空度，當(dāng)管內(nèi)的真空度維持在時(shí)-0.08Mpa（壓力盡量低為好），停泵約2分鐘時(shí)間，負(fù)壓表讀數(shù)下降范圍在0.005mpa范圍內(nèi)，證明孔道密封正常，基本不漏氣。
2.3.2、繼續(xù)啟動(dòng)真空泵并使負(fù)壓保持在-0.08Mpa位置，開(kāi)啟壓漿孔道閥門，向孔道內(nèi)壓入水泥漿，同時(shí)繼續(xù)要求真空泵抽空并呈穩(wěn)壓狀態(tài)，通過(guò)過(guò)程控制和最終確認(rèn)這一程序，確保了在水泥漿體送入孔道前真空度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)-0.08Mpa，并在持壓狀態(tài)下將漿體緩緩壓入孔道內(nèi)，觀察排氣管的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和灌入之稠度一樣時(shí)，達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)后將真空泵關(guān)閉，防止過(guò)早關(guān)閉真空泵使孔道負(fù)壓值逐漸變小這一狀況。
3、結(jié)束語(yǔ)
蘇州高新區(qū)北環(huán)西延工程3標(biāo)高架橋預(yù)應(yīng)力施工采用真空壓漿共計(jì)30聯(lián)，經(jīng)蘇州市質(zhì)檢站和監(jiān)理共同組成的質(zhì)量監(jiān)督檢查小組對(duì)整個(gè)施工過(guò)程各步驟進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為該施工工藝控制到位、操作符合技術(shù)規(guī)范要求、水泥漿強(qiáng)度合格、孔道內(nèi)漿體填充飽滿。我們?cè)诒卷?xiàng)目將真空壓漿這一工藝在施工中得到很高實(shí)施，取得寶貴經(jīng)驗(yàn)。
參考資料
[1] 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）.
[2] 《公路施工手冊(cè)（橋涵）》（人民交通出版社）.
[3] 現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)方案.
