・１８２・ 第３８卷第２０期 ２ ０ １ ２年７月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏｌ｜３８ Ｎｏ．２０ Ｊｕ１． ２０１２ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）２０—０１８２—０２ 预应力智能张拉压浆系统在施工中的应用 王 欣 （山西路桥第一工程有限责任公司，山西太原０３０００６） 摘要：论述了桥梁采取预应力智能张拉压浆系统成功解决了预应力张拉压浆施工过程中存在的诸多问题，保证了张拉质量，结 构建立了有效的预应力体系，希望能对以后的桥梁施工管理提供些许经验或者提示。 关键词：传统预应力张拉，预应力智能张拉系统，普通压浆，智能大循环压浆系统 中图分类号：Ｕ４４５．５５２ 文献标识码：Ａ 当前许多预应力桥梁由于在施工阶段张拉封锚质量控制不 ２ 智能张拉技术与手工张拉工艺之比较 严，导致运行一段时间后出现梁体开裂、下挠、破坏，分析并对病 传统手工张拉工艺特点可概括为：１）人工手动驱动油泵；２） 害调查表明，施工阶段质量控制不严，对梁体施加的预应力得不 根据压力表读数控制张拉力；３）待压力表读数达到预定值时，用 到精确控制，预应力张拉施工不规范和缺乏有效的质量控制技术 钢尺人工测量张拉伸长值；４）人工记录张拉数据；５）智能张拉系 手段，导致并影响了桥梁结构安全和长期使用寿命。为此，在施 统通过计算机程序控制整个预应力张拉过程，具有精确控制张拉 工阶段，要抓住预应力桥梁主要质量隐患，并对桥梁采取智能精 应力、延伸量、加载速率、停顿点、持荷时间等要素的特点，同时还 细化施工控制。预应力智能张拉压浆系统成功解决了预应力张 实现了实时监控、规范管理、确保数据真实可靠等管理功能。 拉压浆施 Ｅ过程中存在的诸多问题，保证了张拉质量，结构建立 较之传统人工张拉工艺，桥梁预应力智能张拉系统具有如下 了有效的预应力体系（见图１）。而目前普通压浆工艺与真空辅 助压浆工艺均存在很大的缺陷，压浆不密实。管道压浆不密实一 方面使钢绞线失去保护易于锈蚀，预应力钢绞线在持力状态的锈 蚀速度比非持力状态快６倍以上。力筋的锈蚀又进一步削弱了 浆体对力筋的粘结力，导致有效预应力下降。另一方面管道内存 序号 ２ 比较内容 自动补张拉 伸长量测 量与校核 几方面的优势，见表１。 表１技术比较表（一１ 传统手工张拉 智能张拉系统 １ 张拉力精度／％ ±１５ 无此功能 ±１ 张拉力下降１％时，锚固前 自动补拉至规定值 在空洞使得钢绞线与混凝土未能形成一个整体共同作用，降低了 结构刚度与承载能力。大量垮塌桥梁事故原因调查表明由于管 ３ 道压浆不密实，钢绞线提前锈蚀导致预应力体系崩溃，是桥梁垮 塌的主要原因。 ４ ５ 箱 人工测量，不准确，不及时， 自动测量，及时准确，及时校 未能及时校核，未实现规范 核，与张拉力同步控制，实现 规定“双控” 真正“双控” 对称同步 加载速度 持荷时间 人工控制，同步精度低，无法 计算机控制，同步精度高，可 实现多项对称张拉 实现多项对称同步张拉 随意性大随意性大，往往过快 往往过短 按程序设定速度加载，排除 人为影响 按程序设定时间持荷，排除 人为干预 ６ ，７ 卸载锚固 瞬时卸载，回缩时对夹片造 可缓慢卸载，避免冲击损伤 成冲击，回缩量大 夹片，减少回缩量 无法准确测定锚固后回缩量 张拉过程预应力损失大 人工记录，可信度低 可准确测定实际回缩量 由于张拉过程规范，损失小 自动记录，真实再现张拉过程 ８ ９ １０ １１ 回缩量测定 预应力损失 张拉记录 安全保障 预应力智能张拉仪 羹 麓 预应力智能张拉仪 。 。 边张拉边测量延伸量，有人 操作人员远离非安全区域， 身安全隐患 人身安全有保障 图１预应力智能张拉压浆系统 １２ 质量管理与 真实质量状况难以掌握，缺 便于质量管理。质量追溯，提 远程监控 乏有效的质量控制手段 高管理水平、质量水平，实现 质量远程监控 １ 传统预应力张拉通病分析 通过对简支梁板和连续刚构梁桥的检测数据分析，传统的预 ３智能张拉控制系统应用的特点 为确保预应力桥梁的安全运行，使桥梁质量控制更趋于精细 应力钢束张拉过程存在的主要问题如下：１）预应力张拉步骤未按 照规范执行，其同步性、持荷时间、加载速率随意性大，导致张拉 化，就必须在桥梁的张拉封锚阶段进行精确控制，这就要我们采 过程中预应力损失较大，锚下预应力达不到设计要求，梁板总体 取智能张拉系统精确控制施工，缩小施工与设计之间的误差。实 有效预应力偏小。２）个别梁板张拉力失控导致钢绞线屈服。３） 实在在提高桥梁预应力张拉质量，降低由于预应力施加不足或超 破坏等风险，有利于保证结构安全，提 由于钢绞线缠绕，同束索力不均匀。４）锚、夹具质量控制不到位， 过引起的桥梁开裂、下挠、延长使用寿命，降低养护维修成本。 滑丝、飞锚现象时有发生。５）张拉机具设备质量管理不力。张拉 高耐久性，１）２０１１版桥涵施工技术规范７．１２．２第２款规定“张拉力控 设备的准确度和可靠度影响了张拉力控制精度。６）张拉记录混 乱、失真，质量状况难以掌握。 收稿日期：２０１２—０４—１８ 作者简介：王欣（１９８５一），女，助理工程师 制应力的精度宜为±１．５％”，精确施加应力，采用智能张拉系统 第３８卷２ ０ １ ２ ７年 月 律２０智 王欣：上 预应力智能张拉压浆系统在施工中的应用／Ｊ日同∽ ， 水 轨 上 ，１ ・ｌ８３・ 能精确控制施工过程中所施加的预应力值，将误差范围由传统张 表２所示的优势。 拉的±１５％缩小到±１％。２）及时校核伸长量，实现“双控”。 表２技术比较表（二） ２０１１版桥涵施工技术规范７．６．３第３款规定“预应力筋采用应力 序号 比较内容 传统压浆 大循环智能测控压浆 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 普通压浆靠浆液自流排气， 大循环回路让浆液在管道内 ±６％以内”，采用智能张拉系统能自动计算伸长量，及时校核伸 １ 排出管道空气 真空辅助压浆因封锚问题难 持续循环以排净管道内空气 以达到真正负压 长量是否在±６％范围内，实现应力与伸长量同步“双控”。３）能 压力大小及 较随意，往往导致出浆口没 自动调整压力大小，以保证 同步进行张拉与控制。２０１１版桥涵施工技术规范７．１２．２第１，２ ２ 稳压时间控制 压力，致压浆不密实 全管路按规范要求的大小和 时间持压、稳压 款规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±２％，并保证千 ３ 水胶比控制 现场材料比控制不严，往往 实时监测水胶比，超限报警， 斤顶具有足够的持荷时间５分钟”。系统能控制两台或多台千斤 通过加水改善流动性 切实控制浆液性能 顶同时、同步对称张拉，实现“多顶同步张拉”工艺。在张拉过程 ４ 测试管道 无此功能 实时测试得到管道压力损 中，还能实现张拉程序智能控制，不受人为、环境因素影响；停顿 实际压力损失 失，便于调整灌浆压力 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 ５ 流量控制 无此功能 实时监控流量，以发现管道 是否畅通 工技术规范要求。４）能实现质量管理功能控制最优化。业主、监 ６ 封锚 普通水泥浆封锚 专用封锚罩加高弹性橡胶垫 理、施工、检测单位在同一个互联网平台，实时进行交互，突破了 片，保证封锚严实 地域的，实现远程监控功能，及时掌控预制梁场和桥梁预应 低进高出，压浆过程不得中 封闭循环回路解决这些难 ７ 压浆工艺 断，排气孔要依次打开，操作 题力施工质量情况，实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”，方便质 难度大 ，工艺简单，易操作 量管理，提高管理效率。自动记录张拉数据，杜绝了人为造假质 ８ 压浆记录 ・人工记录，可信度低 压浆过程 自动记录，可真实再现整个 量数据的可能，可进行真实的质量追溯。 ４传统压浆病害分析 ９ 安全保障 两端关闭阀门时可能对操纵 自动关闭，操作人员远离进 人员造成伤害 浆、出浆口 １）压浆用浆液的水胶比不可控，施工现场往往为改善流动性 １０ 质量管理 真实质量状况难以掌握，压 可进行质量追溯，还原压浆 浆密实与否难以查验 全过程，提高管理水平 而肆意增加用水量，必然导致泌水量过大形成空洞。２）管道注浆 不充盈，压浆不密实。压浆施工现场灌浆压力施加随意，未能在 ６智能压浆循环系统在施工中的应用特点 全管路形成有效压力和保持一定时间稳压，仅靠浆液自流不能保 １）浆液持续循环排除管道内空气。通过大循环系统将浆液导 证密实。３）对压入管道内浆液数量不能准确计量。４）封锚不密 流至储浆桶，形成循环回路系统，持续循环带动管道内空气排出。 实，锚头渗水漏气。５）采用真空辅助压浆，难以形成规定要求的 ２）精确调节和保持灌浆压力，在持续恒定压力状态下确保管 负压。当管道的两端高差较大时，真空压浆的效果甚至要差于普 道灌浆充盈度。２０１ １版桥涵施工技术规范７．９．８条规定“对水平 通压浆工艺的效果，即孔道的最高点的顶部可能会出现空洞。且 或曲线管道，压浆压力宜为０．５ ＭＰａ一０．７ ＭＰａ，关闭出浆口后宜 在孔道有倾角时，在倾角处浆液会产生先流现象。６）压浆记录混 保持一个不小于０．５ ＭＰａ的稳压期，该稳压期的保持时间宜为 乱、可信度低，真实的压浆质量难以掌握。 ３分钟一５分钟”。系统通过压浆时实测管道压力损失，以出浆口 ５智能大循环压浆系统与传统压浆系统的比较 满足规范最低压力值为原则设置进浆压力值。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。 １）普通压浆施工工艺特点可概括如下：ａ．普通水泥浆封锚； ３）实时监测水胶比。２０１１版桥涵施工技术规范表７．９．３规 ｂ．通常用单缸活塞泵压浆，压力表读取压力值；ｅ．目视出浆口浆 定，浆液水胶比应为０．２６～０．２８。系统可实时监测浆液质量的关 液流出，人工关闭阀门，压浆完成（见图２）。 ２）智能压浆技术通过计算机程序控制整个压浆过程，具有浆 键指标水胶比，当实测水胶比超过规范要求时及时给出警示信息。 液循环排空空气、自动测控压力、流量、水胶比、计算充盈度及控 ４）规范压浆过程，真实记录压浆质量。灌浆过程由计算机程 序控制，压浆过程受人为、环境因素影响降低，准确监测到浆液的 制稳压时间，自动记录压浆数据，便于质量追溯（见图３）。 水胶比、灌浆压力、稳压时间、流量及充盈度各个指标，切实满足 规范与设计要求。自动记录压浆数据，并打印报表。 ７经济、社会效益 由于我国正处于桥梁建设和预应力工程的施工高潮期，在国 家基础设施建设过程中将有很好的经济和社会效益。“桥梁预应 力施工智能张拉压浆系统”为规范桥梁预应力施工，保障结构质 量和安全提供了有效的技术手段，切合工程实际需求，实现了张 拉过程控制自动化、精细化、标准化，让预应力施工质量符合设计 图２普通压浆断面 图３智能大循环压浆断面 与使用要求，保证了桥梁结构安全和耐久性，有利于保障人民生 与普通压浆工艺相比，“后张法预应力管道压浆系统”具有如 命财产安全和降低桥梁全寿命周期成本。 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｔｅｎｓｉｏｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｘｉｎ （Ｓｈａｎｘｉ Ｂｒｉｄｇｅ—Ｈｉｇｈｗａｙ １ｓｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｃａｓｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｔｅｎｓｉｏｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｌｖｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ ｉｎ ｐｒｅｓ． ｒｔｅｓｓｅｄ ｔｅｎｓｉｏｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｉｔ ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｈｏｐｅｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ． ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ｔｅｎｓｉｏｎ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｔｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｇｅｎｅｒａｌ ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
