预应力智能张拉及循环智能压浆技术在T梁施工中的应用王贺华

预应力智能张拉及循环智能压浆技术在T梁施工中的应用王贺华

王贺华

安徽省路桥工程集团有限责任公司安徽合肥230000

【摘要】文中结合岳武高速09标工程的施工特点，重点阐述预应力智能张拉及循环智能压浆技术在T梁施工中的应用。

【关键词】智能张拉智能压浆施工方法

1前言

桥梁是人类根据生活与生产发展的需要而兴建的一种公共建筑，它以自身的实用性、巨大性、艺术性而极大地影响了人类的生活。T梁是桥梁的结构中重要的受力结构，传统的张拉及压浆工艺设备，存在许多弊端，导致预应力筋的早期疲劳，危及桥梁使用寿命。为了保证桥梁的使用寿命，智能张拉及智能压浆技术被很多施工单位首选。

2工程概况

岳武高速09标位于岳西县白帽镇境内，起讫桩号K35+100-K40+

300，全长5.2km，总投资1.97亿元，合同工期28个月。本标段主线共有大桥、分离立交3座：

K35+840（K35+856）双畈河大桥。左幅3×（3×40）+4×40+4×40+3×40mP.CT梁，右幅30+5×40+30+8×40+30mP.CT梁。本桥40米T梁165片，30米T梁15片。

K38+163（K38+148）高强河大桥。左幅3×40+30+6×40+30mP.CT梁，右幅30+3×40+30+6×40+30mP.CT梁。本桥40米T梁90片，30米T梁25片。

K39+352（K39+331）上跨G318分离立交上部结构为7×25mP.CT梁。本桥25米T梁70片

全线共有T梁365片，其中40米T梁255片、30米T梁40片、25米T梁70片。

3预应力智能张拉、循环智能压浆施工方法及要点

3.1预应力智能张拉

预应力钢绞线必须待T梁混凝土强度达到设计强度的90%，且混凝土龄期不小于7d，方可张拉，张拉时严格按照设计图纸和技术规范要求进行张拉；张拉前钢绞线在管道内要保证能自由移动。张拉时两端对称、均匀张拉，采用张拉力和引申量双控，以钢绞线伸长量进行校核。40mT梁30m小边跨和40mT梁张拉顺序为50%N2、N3→100%N1→100%N2、N3→100%N4；25mT梁张拉顺序为50%N2→100%N3→100%N2→100%N1。

钢绞线张拉程序为：0→15%→30%→100%设计张拉应力，持荷5分钟后锚固，记下伸长值。实际伸长值与理论伸长值的误差应控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。张拉后，要测定钢绞线的回缩与锚具的变形量，超过容许值应重新张拉或更换锚具重新张拉，断丝和滑丝超过限制数应重新张拉。各项指标合格后，进行锚固，放松千斤顶压力时应避免振动锚具和钢绞线。切割露头要求用砂轮切割机，并需对锚具采取保护措施。

3.1.1预应力智能张拉的系统工作原理

预应力智能张拉设备由系统主机、油泵、千斤顶三大部分组成。预应力智能张拉设备以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标。系统通过传感技术采集每台张拉设备（千斤顶）的工作压力和钢绞线的伸长量（含回缩量）等数据，并实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时智能张拉设备接收系统指令，实时调整变频电机工作参数，从而实现高精度实时调控油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的实时精确控制。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程。

压力传感器在张拉过程中负责采集千斤顶油缸的压力值，通过下拉机传给控制主机，主机根据标定参数换算成拉力值。

位移传感器在张拉过程中负责采集钢绞线伸长量（回缩量）值，通过下位机传给控制主机。

3.1.2预应力智能张拉的主要功能与特点

3.1.2.1精确施加应力

预应力智能张拉设备能精确控制预应力张拉施工过程中施加的预应力值，将误差范围由传统张拉的±15%缩小到±1%。（《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.12.2第2款规定“张拉力控制应力的精度宜为±1.5%”。）

3.1.2.2及时校核伸长量，实现“双控”

系统传感器实时采集钢绞线数据，反馈到计算机，自动计算伸长量，及时校核伸长量误差是否在±6%以内，实现应力与伸长量“双控”。（《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.6.3第3款规定“预应力筋采用应力控制方法进行张拉时，应以伸长量进行校核。其偏差应控制在±6%以内”。）

3.1.3对称同步张拉

一台计算机控制两台或多台千斤顶同时、同步对称预应力张拉，实现“多顶同步张拉”工艺。（《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.12.2第1款规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2%”。）

3.1.4规范张拉过程，减少预应力损失

实现了预应力张拉程序智能控制，不受人为、环境因素影响；停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合桥梁设计和施工技术规范要求，避免或大幅减少了张拉过程中预应力的损失。（《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.12.2第2款规定“保证千斤顶具有足够的持荷时间（5分钟）”。）

3.1.5自动生成报表杜绝数据造假

自动生成张拉记录表，杜绝人为造假的可能，可进行真实的施工过程还原。同时还省去了张拉力、伸长量等数据的计算、填写过程，提高了工作效率。

3.1.8远程管理功能

实现远程监控功能，方便质量管理，提高管理效率。统一业主、监理、施工、检测单位于同一互联网平台，能实时进行交互，突破了地域的限制，及时掌握预制梁场和桥梁预应力张拉施工质量情况，实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”。

3.2循环智能压浆

孔道压浆采用专用压浆料配制的浆液，按40mm×40mm×160mm试件，标养28天测得抗压强度不低于50Mpa，并且抗折强度不低于10Mpa。张拉完毕后，应尽快进行孔道压浆。采用浆液循环方式排出管道内空气和杂质，不需要人工开泵和手动补压的压浆工艺。

3.2.1智能压浆的工作原理

循环智能压浆设备由制浆系统、压浆系统、测控系统、循环回路系统组成。浆液在由预应力管道、制浆机、压浆泵组成的回路内持续循环以排净管道内空气，及时发现管道堵塞等情况，并通过加大压力进行冲孔，排出杂质，消除致压浆不密实的因素。

在管道进、出浆口分别设置精密传感器实时监测压力，并实时反馈给系统主机进行分析判断，测控系统根据主机指令进行压力的调整，保证预应力管道在施工技术规范要求的浆液质量、压力大小、稳压时间等重要指标约束下完成压浆过程，确保压浆饱满和密实。

主机判断管道充盈的依据为进出浆口压力差在一定的时间内是否保持恒定。

3.2.2智能压浆的主要功能与特点

3.2.2.1浆液满管路持续循环排除管道内空气

管道内浆液从出浆口导流至储浆桶，再从进浆口泵入管道，形成大循环回路，浆液在管道内持续循环，通过调整压力和流量，将管道内空气通过出浆口和钢绞线丝间空隙完全排出，还可带出孔道内残留杂质。3.2.2.2准确控制压力，调节流量

精确调节和保持灌浆压力。自动实测管道压力损失，以出浆口满足规范最低压力值来设置灌浆压力值，保证沿途压力损失后管道内仍满足规范要求的最低压力值。关闭出浆口后长时间内保持不低于0.5MPa的压力。（《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.9.8条规定“对水平或曲线管道，压浆压力宜为0.5～0.7MPa…关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的稳压期3~5min）。当进、出浆口压力差保持稳定后，可判定管道充盈。通过进出口调节阀对流量和压力大小进行调节。稳压期间持续补充浆液进入孔道，保证密实。

3.2.3准确控制水胶比

按施工配合比数量自动加水，准确控制加水量，从而保证水胶比符合要求。（《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.9.3条规定“浆液水胶比宜为0.26～0.28）

3.2.4一次压注双孔，提高工效

对于跨径50m内的预制梁，单孔长度小于55m的预应力管道均可双孔同时压浆，从位置较低的一孔压入，从位置较高的一孔压出回流至储浆桶，节约劳动力，提高工效100%。

3.2.5实现高速制浆，规范搅拌时间

系统集成了高速制浆机，该设备将水泥、压浆剂和水进行高速搅拌，其转速为1420r/min,叶片线速度>10m/s，能完全满足规范要求。（《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.9.4条规定“搅拌机的转速应不低于1000r/min,其叶片的线速度不宜小于10m/s。）

3.2.6监测压浆过程，实现远程管理

灌浆过程由计算机程序控制，压浆过程受人为因素影响降低，准确监测到浆液温度、环境温度、灌浆压力、稳压时间等各个指标，切实满足规范与设计要求。自动记录压浆数据，并打印报表。通过无线传输技术，将数据实时反馈至相关部门，实现预应力管道压浆的远程管理。

3.2.7系统集成度高，简单适用

系统将高速制浆机、储浆桶、进浆测控仪、返浆测控仪、压浆泵集成于一体，现场使用只须将进浆管、返浆管与预应力管道对接，无需增加管道长度，即可进行压浆施工。操作十分简单，利于推广。

4结束语

桥梁预应力智能张拉技术利用计算机控制技术，实现了预应力张拉全过程智能化，不需要人工开泵、人工手动测量伸长值的张拉工艺。桥梁预应力智能张拉技术具有张拉力到位，同步精确，自动控制张拉应力、加载速率、停顿点、持荷时间等要素，自动采集并校核伸长值误差。能够有效杜绝人为因素干扰，保证桥梁预应力张拉施工质量符合规范和设计要求。桥梁预应力智能压浆技术是指采用计算机技术控制整个压浆过程，采用浆液循环方式排出管道内空气和杂质，不需要人工开泵和手动补压的压浆工艺。循环智能压浆技术具有精确控制水胶比、自动调节压力与流量、精确控制稳压时间、自动记录压浆数据、浆液持续循环排尽空气等功能，能够保证压浆饱满密实，符合规范和设计要求，有效提升桥梁结构耐久性。

参考文献

[1]《岳西至武汉高速公路安徽段两阶段施工图设计文件》（第三册）.

[2]《岳西至武汉高速公路安徽段两阶段施工图设计文件》（第五册）.

[3]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）.

[4]《公路工程质量检测评定标准（一）》（JTGF80/1-2004）.