公路桥梁140米长预应力孔道压浆

公路桥梁140米长预应力孔道压浆质量控制

李传平 刘耀武I 张保和II

[摘要] 孔道压浆质量的好坏是影响公路桥梁工程质量与安全的重要因素。对长度超过100米的长线孔道，采用标准的真空辅助压浆施工工艺，用专用外加剂配制出水灰比小于0.35的水泥浆，配合专用的压浆设备，由专业施工队伍严格按照标准操作工序进行压浆施工，可以从根本上保证压浆质量。本文通过30米长试验梁的试验研究和140米长孔道实际工程的压浆施工，详细分析了保证超长公路桥梁预应力孔道压浆的质量的方法和措施。 关键词：公路桥梁 预应力 真空辅助压浆

一. 　前言

在公路桥梁建设中，后张预应力压浆不密实的问题早在十几年前就已受到国内外的广泛关注。正如众所周知的那样，建于1953年的英国Ynys －Gwas 桥梁，于1985年突然倒塌，经过英国的运输与道路研究实验室（TRRL ）研究发现桥梁倒塌是由于预应力钢筋锈蚀所致。此外，建于1957的美国康涅狄格州的Bissell 大桥，因为预应力筋锈蚀导致桥的安全度下降，在使用了35年后也不得不于1992年炸毁重建。上述两个事故，导致钢铰线锈蚀的主要原因就是预应力孔道压降不密实。2001年，我国交通部将后张预应力压浆不密实问题列为公路桥梁建设中的十大质量通病之一。

孔道压浆质量的好坏，直接关系到钢绞线的防腐，关系到结构的安全性和耐久性，不饱满的孔道压浆会给公路桥梁造成严重的安全隐患。真空辅助压浆工艺，使用特殊配制的水泥浆，采用一整套严格的操作工艺，辅以配套的塑料波纹管，可以使得孔道当中的压浆质量得到充分保证。特别是，在100米以上的长孔道当中，真空辅助压浆工艺是保证压浆质量的根本方法。

二. 　

2.1 试验目的 试验研究

对比分析在相同的施工条件下，在同一根梁内，采用不同压浆工艺的预应力梁孔道内浆体质量情况，总结真空辅助压浆操作的关键施工工艺，为在工程中对140米超长预应力孔道进行真空辅助压浆提供试验依据。

2.2 试验梁

共3根试验梁，梁长30m ，梁截面尺寸600x1200mm 。每根试验梁内布置3根预应力孔道，其中1根为内径50mm 的金属圆波纹管成孔，其余两根为内径59mm 的塑料波纹管成孔，试验梁砼浇注前每根孔道内穿入3根φ j 15.24钢绞线，以模拟实际预应力孔道情况。

2.3 试验压浆材料

Ø

Ø

Ø

Ø

I 水泥：普通42.5＃硅酸盐水泥 外加剂：FLOWCABLE 压浆专用外加剂 金属波纹管：内径50mm 圆金属波纹管 塑料波纹管：内径59mm 塑料波纹管 II 李传平，刘耀武，工程师：上海建泰预应力工程有限公司 张保和，教授级高级工程师：上海建泰预应力工程有限公司

2.4 试验过程

对每根试验梁内的三根预应力孔道：一根金属波纹管采用传统的普通压浆工艺，一根塑料波纹管采用真空辅助压浆工艺，另一根塑料波纹管采用传统的普通压浆工艺。

当采用普通压浆工艺时，水泥浆采用纯水泥浆（不掺任何外加剂），水灰比0.45。当采用真空辅助压浆工艺时，水泥浆内掺加3%的 FLOWCABLE 外加剂，水灰比为0.33。

为了在试验结束后能够对比分析不同孔道内浆体密实情况，我们在试验梁的曲线底部（最低点）、顶部（最高点）开设500mm ×500mm 的开口，暴露出波纹管，待压浆结束以后，将该段波纹管切割下来，从剖切面上观察压浆密实情况。详见下图。

2.5 试验结果

下图为一根试验梁的三种孔道内底部和顶部浆体密实情况的对比。

位于梁底部的三根孔道压浆密实情况：

塑料波纹管，普通压浆　　　　　　　　　　　　金属波纹管，普通压浆　　　　　　　　　塑料波纹管，真空辅助压浆　

位于梁顶部的三根孔道压浆密实情况：

塑料波纹管，普通压浆　　　　　　　　　　　　金属波纹管，普通压浆　　　　　　　　　塑料波纹管，真空辅助压浆　　

从试验结果的对比可以得出如下结论：

a. 普通压浆工艺较难保证曲线孔道内（尤其是曲线顶部）的水泥浆体的密实度，容易出现孔道内空洞现象，水泥浆凝结后密实度差，容易脱落，截面有粉状脱落颗粒。特别在孔道最高处易出现贯穿状的空洞（大于7%截面积）。

b. 仅采用塑料波纹管但使用普通压浆工艺也同样难以保证孔道压浆质量。

c. 采用真空辅助压浆工艺可以在孔道压浆前产生-0.07~-0.09的负压，能排除孔道内和浆体中绝大部分空气，使得全部孔道内的水泥浆体均能充满，甚至于钢绞线的钢丝间都充满了

水泥浆，凝结后密实度高。采用真空辅助压浆工艺能够保证高速公路桥梁工程中预应力构件

安全性、耐久性的要求。

d. 掺加真空压浆专用外加剂能有效地降低水灰比，提高浆体密实度和强度，防止浆体离析，提高浆体的流动度。

三. 　

3.1 工程概况 140米长公路桥梁孔道压浆工程实践

为保证压浆质量，提高结构的安全耐久性，减少结构安全隐患，在太原西北环高速公路工程中，对8座桥梁采用了真空辅助压浆技术。

太原西北环高速公路是国家规划的“五纵七横”国道主干线二连浩特至河口公路和山西大运高速公路的重要组成部分，起于太原市晋源区罗城，与罗城至夏家营至祁县高速公路和太原南过境高速公路相接，终点位于太原市阳曲镇，与原太高速公路相连，公路全长42.9公里。工程于2003年3月开工，2003年11月完工。

在表中的8座桥当中，西矿街特大桥是对140米长的预应力孔道进行真空辅助压浆。 桥梁名称

1、新村大桥

2、冶屿大桥

3、西矿街特大桥

4、上庄街分离式立交桥

5、柴化互通立交桥 桥梁跨度 [m] 20+2x30+20 37.5+65+37.5 25+35+25 25+35+25 成孔管道 塑料波纹管 塑料波纹管 塑料波纹管 塑料波纹管

塑料波纹管

塑料波纹管

塑料波纹管 孔道直径 [mm] 76 100 100 100 76 100 100 6、汾西公路分离式立交桥 20+2x25+20 7、汾河特大桥 8、西岔分离式立交桥 3x35+90+150+90+3x35 25+35+25

3.2 西矿街特大桥140米超长预应力孔道压浆过程

西矿街特大桥是三跨预应力混凝土连续桥梁，跨度为37.5m+65m+37.5m=140m。桥梁配有52束19φj 15钢绞线，共约150吨钢绞线，使用波纹管约5400米，波纹管直径100mm 。

真空辅助压浆的施工方法如下：

1. 压浆前全面检查预应力孔道及进浆孔（压浆一端），出浆孔（吸浆一端）和观察孔的畅

通性；检查灌浆设备、管道及阀门的可靠性；

2. 清理承压板上装配螺栓孔（M12）内的水泥浆，个别锚垫板内由于有水泥浆进入需要用

丝攻重新清理螺纹；

3. 在压浆端和吸浆端安装密封盖帽。密封盖帽为铸铁盖帽。在盖帽密封槽内均匀涂一层硅

胶，装入“O ”型橡胶密封圈，并在锚座平面的商标处涂硅胶。

4. 将盖帽固定螺栓（一共为8个）加垫片对齐位置旋入螺栓孔内，旋紧，并保证盖帽上的

排气口垂直朝正上方；

5. 在两端锚垫板上安装压浆管、球阀和快换接头，确保所有阀门都可靠地开启及关闭；

6. 将观察管端部的小盖帽拧紧，保证密封，以防漏气；

7. 在水泥浆出口及入口处接上密封阀门。将真空泵连接在吸浆端上，压浆泵连接在压浆端

上。以串联的方式将负压容器、三向阀门和锚具盖帽连接起来，其中锚具盖帽和阀门之间用一段透明的喉管连接。

8. 在正式开始真空辅助压浆操作之前，用真空泵试吸真空：关闭压浆端阀门，仅开通抽真

空端和真空泵上的阀门，启动真空泵约十分钟。真空负压力达到约-0.08MPa 。关闭真空泵，保压2分钟，真空负压力下降很小（在-0.004MPa 以内），表明孔道密封良好。再重新开启真空泵；

9. 启动压浆机并压出残存在压浆机及喉管内的水分、气泡，并检查所排出的水泥浆的稠度

（在现场由监理取样检查稠度）。在满意的水泥浆从喉管排出后，暂停压浆机并将压浆喉管通过快换接头接到锚垫板的压浆快换接头上；

10. 保持真空泵运作状态，开启压浆端阀门并将已搅拌好的水泥浆往管道缓慢压注；

11. 待水泥浆从出浆端往负压容器的透明喉管压出时，关闭通往真空泵的阀门，开启出浆阀

门，将水泥浆导入废浆容器。

12. 检查排出的水泥浆的稠度，直至稠度均匀及流动顺畅后，关闭出浆端阀门。但仍然保持

压浆机开启状态。

13. 开启置于两端密封盖帽上的出气孔，直至水泥浆从出气孔流出，待流出的水泥浆稠度均

匀并流动顺畅时，封闭盖帽上的出气孔；

14. 保持压浆机开启状态，保持压力约0.7MPa ，2~3分钟后关闭压浆端阀门；

15. 关闭压浆机。等待2个小时以后，浆体已经达到初凝，拆除压浆端和吸浆端的管道和阀

门，完成压浆。

压浆结束以后，需要对压浆质量予以认真仔细的检查。在水泥浆初凝后，打开观察管盖帽，查看观察管内的浆体是否饱满。如果每根观察管内的水泥浆都是饱满的，基本可以说明整个孔道内压浆质量良好。如果某根观察管内有水泥浆但是质量不均匀，说明孔道可能存在漏气情况，或者水泥浆配合比不合适。如果某根观察管内没有水泥浆，说明该段孔道可能有堵塞现象，需要查明原因，予以补救。

我们在西矿街特大桥140米长孔道真空辅助压浆施工当中，由于严格按照标准的施工工艺进行操作，经过我们自己检查、监理检查、业主代表复查，压浆质量得到各方的好评。

四. 　结语

1. 孔道压浆质量是影响公路桥梁工程质量与安全的重要因素。孔道压浆质量的好坏，直接关系

到钢绞线的防腐，直接关系到结构的耐久性。不饱满的孔道压浆会给公路桥梁造成严重的安全隐患。真空辅助压浆方法是解决上述问题的有效手段。

2. 真空辅助压浆是一套完整的施工工艺，不能仅仅当成是真空泵的使用或水泥浆配合比改进。

从孔道的铺放、锚具和盖帽安装、直到观察管设置、孔道密封、预抽真空、压浆的节奏、压浆过程的控制、压浆完成后的保压、后续的质量检查等等环节，都必须严格按照标准操作方法进行。

3. 试验研究及工程实践均表明，真空辅助压浆技术与普通压浆工艺相比，可以明显地提高孔道

压浆的密实度。在同等施工条件下，其孔道密实度将由70%~90%提高到97%~100%。

参考文献

[1]R. D. Lapsley, Grouting of Post-Tensioned Structures Recent Advances in Vacuum Grouting Techniques and Grout Mix Design.

[2]The Concrete Society, 1995, “Interim Technical Report CS111-Durable Bonded Post-tensioned Concrete Bridges ”, The Concrete Society, Slough, UK.

[3]Hope B.B., Ip A.K.C.,1988,”Grout for Post-Tensioning Ducts”, ACI Material Journal, July-August, 1988.

[4]有效预应力与PT-PLUS塑料波纹管, 李海燕 梁明 张保和

[5]真空辅助压浆技术在预应力工程中的应用, 李海燕 张保和

[6]后张预应力施工规程，上海市工程建设规范

[7]南京长江二桥索塔工程塑料波纹管及真空辅助压浆技术的应用研究