桥梁预应力筋孔道压浆质量控制

蒋 保 东， 汪 勇， 段 宇 帆， 王 国 栋

(中国水利水电第十工程局有限公司 第一分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

后张法预应力孔道压浆工序为桥梁施工的关键工序之一，其压浆密实性的好坏对桥梁的耐久性具有重要影响。由于压浆不密实导致预应力管道内钢绞线锈蚀、预应力提前丧失可造成桥梁的实际寿命缩短至设计寿命的十分之一。孔道压浆不密实已被交通部列为公路桥梁建设中的十大质量通病之一。

通江县环高明湖经济带建设PPP项目为综合市政工程，规划市政道路19条，总里程15.831 km，其中包括11座市政桥梁。该项目桥梁工程主要包含现浇桥梁2座，预制桥梁8座，半现浇半预制桥梁1座，预应力钢束张拉与压浆总长度达到39 000 m。面对如此体量的预应力施工任务，项目部的技术管理人员将其作为重中之重进行控制。笔者以该工程为依托，重点介绍了预应力孔道压浆技术，针对质量控制要点与同行进行探讨。

2 压浆材料及设备要求

“工欲善其事，必先利其器”。压浆材料和压浆设备是决定预应力孔道压浆质量的关键因素之一。

2.1 压浆材料

目前，市场上有众多的孔道灌浆剂和水泥，但材料质量良莠不齐。为提高施工效率和质量，选用新型成品压浆料在预应力施工中已逐渐成为主流。如何在众多生产厂家和材料种类中选择合适的孔道压浆剂和水泥呢？这是预应力施工中质量把控的重点之一。对于压浆材料的选择，其应具备以下性能：

(1)孔道压浆剂由减水成分、膨胀成分、矿物掺合料及其他功能性材料等干拌而成。

(2)孔道压浆剂中含水率≤3%、细度≤8%、氯离子含量≤0.06%。

(3)水泥作为压浆料中的主要成分，一般选用低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥。

(4)选用的水泥必须性能稳定且强度等级不得低于42.5 MPa。

(5)水泥浆的干缩性能会造成管道中压浆不饱满，甚至预应力筋都无法完全被包裹。压浆料中应掺加一定比率的微膨胀剂以提高管道压浆的饱满度，但不应选用铝粉膨胀剂一类的以“发气”为膨胀原理的膨胀剂。

(6)在压浆过程中，压浆料需要具备一定的保塑性能和高流动性，以减缓流动性损失速度。

(7)压浆料拌制用水宜使用清洁用水，每升水中不得含有350 mg以上的氯化物离子或任何一种其他有机物。

(8)配制灌浆材料时，预应力孔道灌浆剂引入到浆体中的氯离子总量不应超过0.1 kgm3。

2.2 对压浆设备的要求

压浆设备一般由控制系统、制浆装置、储浆装置、压浆装置组成。采用真空辅助压浆法施工时，还应配备能满足施工要求的真空泵。

控制系统应具有压力控制功能，控制精度在0.05 MPa以内，持压过程中其压力波动不超过0.1 MPa。

根据相关要求，制浆机的转速应选用不低于1 000 r/min的高速搅拌机，搅拌叶的形状应与转速相匹配，其叶片的线速度不宜小于10 m/s，最高线速度宜限制在20 m/s以内，且应能在规定的时间内将压浆液搅拌均匀。制浆桶容积不小于240 L。

用于临时储存浆液的储浆罐的搅拌速度可适当调低，但其必须能保持浆液的均匀性和流动性。储浆罐容积不宜小于压浆管道体积的1.5倍，且应设置网格尺寸为(1.5～3)mm×(1.5～3)mm的过滤网，以防止未充分水解的压浆料进入预应力孔道。

压浆机应采用活塞式可连续作业的压浆泵，其压力表最小分度值应不大于0.1 MPa，实际工作压力在最大量程25%～75%的范围内。不得采用风压式压浆泵进行孔道压浆。

高强度橡胶压浆管的抗压能力应达到2 MPa以上，避免在压浆过程中出现脱管及破裂现象。吸浆管不宜过长，否则压力损失大而导致压浆不饱满。

真空辅助压浆工艺中采用的真空压浆泵应能达到0.1 MPa的负压力。

3 压浆工艺流程

3.1 普通压力压浆

普通压力压浆施工流程见图1。

施工准备：在正式压浆工作开始前，根据厂家提供的说明书及规范要求试配压浆液，根据其泌水率、流动性及强度确定水胶比。

图1 普通压力压浆施工流程图

压浆液拌制顺序：先加入每盘浆液的用水量，然后开启搅拌机，同时均匀加入每盘的压浆料，搅拌4～6 min使压浆料充分溶解，然后进行浆液稠度检测、直至检测合格后将浆液通过滤网转入储浆罐中，以备压浆使用。

压浆时，最大压力宜控制在0.5～0.7 MPa，当预应力孔道过长时，应适度提高压力，但不宜超过1 MPa。压浆开始后，当出浆口排出的压浆液稠度与压浆口压入的浆液稠度一致且无稀稠变化时，关闭出浆口阀门，将压浆压力保持在0.5 MPa的稳压期不小于2 min后，关闭压浆口阀门，停止压浆。

3.2 真空压力压浆

真空压力压浆是采用真空辅助压浆设备进行预应力孔道压浆，其工作原理是先采用真空泵将预应力孔道中的空气抽出，然后使用压浆机压浆的一种施工方法，主要目的是保证压入的浆体无大量聚集的气泡，从而保证压浆质量(图2)。

真空压力压浆的施工过程如下：

施工准备：在所有的进浆口、吸气孔安置密封阀门，将真空设备和压浆设备组装，清除管道里的水和杂物。

打开管道的出口阀门和连通阀，关闭其他阀门，开启真空泵抽管道内的空气，当管道内的真空度维持在-0.06～-0.1 MPa值时(压力尽量低为好)，停泵约l min，若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。紧接着压浆泵将浆体压入孔道，直到浆体通过透明管道段。此时，关闭连通阀，打开排浆阀，将浆体排入废浆罐中，直到流出的浆体无摆动并具有良好的稠度。

图2 真空辅助压浆设备原理图

关闭出口阀门，在0.5 MPa的压力下稳压2 min，再关闭入口阀门，停止压浆。

4 预应力孔道压浆质量控制要点

预应力孔道压浆施工的过程控制对压浆的质量水平有很大影响。现场施工时，为确保预应力孔道的压浆质量，必须对施工全过程进行有效的质量控制。

(1)波纹管安装位置的偏差会造成管道线形不流畅，从而给压浆作业带来困难，亦无法保证压浆质量。因此，要求在现场施工时按照设计及规范要求沿管道每隔1～2 m及在所有的斜率变化点标明波纹管的位置，从“长—宽—高”三个方向进行确定，以保证管道位置与设计图纸一致。

(2)压浆施工前，对锚具外的钢绞线、夹具与锚垫板的空隙应进行封锚，以使预应力孔道除进、出浆口外保持密封，防止因漏浆而导致压浆不饱满。

(3)为使压浆液保持较好的流动性，应保证管道通畅并润湿。可采用中性或碱性洗涤剂(皂液)加水稀释后对管道进行加压冲洗，冲洗后使用空压机将管道中的水全部压出。

(4)配制优质的浆液对压浆质量有很大的影响。压浆液稠度过稀将导致管道填充不密实，泌水率大，干缩大。压浆液过稠，吸管容易发生堵塞而导致其流动性降低。人工配制压浆液时，应严格按照配合比进行配制，控制压浆料和水的用量，充分搅拌均匀，无分层、离析现象。检测每盘压浆液的稠度，将其流动度控制在13～18 s范围内，待其符合《公路桥涵施工技术规范》中的相关要求后，方可将其压入管道中。

(5)在压浆施工时，应严格控制浆体温度。温度较低时，在浆体硬化后可能会使管道中产生结晶水而造成压浆不密实。温度过高时，浆体流动性损失快，会给施工造成困难。压浆液的浆体温度宜控制在5℃～30℃，压浆及压浆完成3 d内，梁体及环境温度不得低于5℃，否则需采取保温措施以防止管道冻裂。当压浆温度高于35℃时，将压浆时间调整在早晚进行或降低拌和水的温度。

(6)压浆液自拌制完成到压入管道的延续时间应有严格的控制，且其时间不宜过长。具体时间需根据施工时现场的气温和空气湿度、压浆料的相关性能以及单束管道的压浆工程量进行确定，但时间间隔不宜超过40 min。

(7)压浆过程宜从低端向高端、先下层再上层一次性完成。压浆应缓慢、均匀进行。对于比较集中且相邻的管道应尽量连续压浆，以免发生窜孔现象。

(8)待压浆结束2～4 h后、压浆液初凝开始前，进、出浆口的阀门方可拆除。

5 结 语

结合该工程预制梁涉及的预应力孔道压浆，可以发现管道压浆是一项比较细致的工作，在很大程度上影响到预应力桥梁的使用寿命。施工前需要选择合适的压浆设备、材料和工艺。在施工过程中，针对不同情况和出现的问题应及时进行分析和处理，尽量消除影响预应力压浆质量的各种因素。只有对施工的全过程进行控制，才能保证施工质量。