后张法预应力梁
智能张拉及大循环智能压浆施工方案
陕西凯达公路桥梁建设有限公司 陕西通宇新材料有限公司 2020年1月2020
第一章 概述
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随着我国高等级公路的建设,后张法预应力混凝土技术在公路桥梁工程中已得到普遍的应用。经过多年使用其施工中存在问题也逐渐显现,主要表现为:(1)预应力张拉过程中存在压力表读数不稳定、油压表控制误差、预应力筋伸长值采用钢尺人工测量的方式来控制,测量的随意性及误差也很大；(2)预应力张拉没有有效的监督方法,单靠监理全程旁站不能解决问题；(3)孔道压浆不密实,预应力钢绞线锈蚀严重。也就是以上问题的存在直接影响预应力混凝土结构的耐久性和安全性,成为影响预应力混凝土桥梁后期运营安全的主要病害。
第二章 智能张拉
智能控制预应力张拉系统,实现了预应力筋张拉的数字化自动控制,操作时张拉力自读、自控、自动补偿及远程实时数据传输,有效的消除了人为因素的影响,提高了控制精度及业主质量管控效率。
一、系统组成:
预应力智能控制张拉系统由遥控主机、控制主机(含油泵)、千斤顶(含位移装置)三大部分组成。系统可根据预设的程序,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实现张拉控制力及钢绞线伸长量的控制、张拉力 伸长量曲线显示及张拉过程数据的实时传输。
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预应力智能张拉系统结构图
二、智能张拉控制的主要功能及特点 1、智能张拉控制系统的主要功能
智能控制系统的预应力数字化张拉技术可以克服传统预应力施工工艺中存在的诸多问题,该系统能完成以下主要功能
(1) 对张拉全过程实施张拉力与张拉伸长值的动态监测和自动控制； (2) 当张拉力或张拉伸长值达到设定值时,能够自动报警； (3) 具备处理张拉过程中遇到的突发事件(如锚具滑丝等)的功能； (4) 具备自动保护机制,有急停按钮,具备自动侦错能力；
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2、智能控制张拉系统特点 (1)信息互动 实时监控
业主、监理、施工、检测单位在同一个互联网平台,实时进行数据监控,突破了地域的限制,实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”。自动记录张拉数据,杜绝了人为造假质量数据的可能,可进行真实的质量追溯。 (2)精确施加应力
数字化自动控制张拉系统能精确控制施工过程中所施加的预应力力值,将误差范围由传统张拉的±15％缩小到±1％(2020版桥涵施工技术规范7.12.2 第2款规定“张拉力控制应力的精度宜为±1.5％”)。能很好的保证设计意图,在预应力混凝土结构中有着广泛的应用前景 (3)及时校核伸长量,实现“双控”
张拉过程中,系统传感器实时采集张拉力和钢绞线伸长量数据,反馈到控制主机,自动计算伸长量,及时校核伸长量是否在±6%范围内,实现应力与伸长量同步“双控”。 (4)同步张拉
一台遥控器控制两台或多台千斤顶同时、同步对称张拉,实现“多顶同步张拉”工艺,做到真正意义上的同步张拉。 (5)自动生成报表
张拉结束,根据施工过程数据自动生成孔道张拉报表(如下表),再次
杜绝人为更改数据的弊端,进一步保证了张拉数据的真实性。
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三、工艺流程及注意事项 1、智能张拉施工工艺流程图
准备工作 智能张拉系统参数设定 千斤顶标定 锚具安装 张拉力控制
智能张拉系统安装、调试 伸长量控制 智能张拉 5
实时数据传输 拆除张拉设备 张拉数据表格生成
2、智能张拉施工注意事项
首先张拉前要根据设计值对智能张拉控制系统各种参数(张拉力、伸长量、表格要求)进行调整；其次检查标定过的千斤顶参数是否与系统参数匹配,如有不符应更换千斤顶,以满足设计要求。
第三章大循环智能压浆
大循环智能压浆压浆过程由计算机程序控制,压浆过程不受人为因素影响,能够自动控制:制浆、调节水胶比、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。通过无线传输设备,将数据实时反馈至相关部门,实现预应力管道压浆的远程监控。
其原理是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、残留水,消除导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。 一、 系统组成
大循环智能压浆系统由制浆系统、压浆系统、测控系统、循环回路系统、数据传输系统组成。
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大循环智能压浆系统结构图 二、 大循环智能压浆系统功能及特点
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。 2、准确控制压力,调节流量 (1)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。(2020版桥涵施工技术规范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 )
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(2)当进、出浆口压力差保持稳定后,可判定管道充盈。 (3)通过进出口调节阀对流量和压力大小进行调节。 (4)稳压期间持续补充浆液进入孔道,保证密实。 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。(2020版桥涵施工技术规范7.9.3条规定“浆液水胶比宜为0.26～0.28 ) 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%。 5、实现高速制浆,规范搅拌时间
能够将压浆材料和水进行高速搅拌,其转速为142020min,叶片线速度>10m/s,能完全满足规范要求。(2020版桥涵施工技术规范7.9.4条规定“搅拌机的转速应不低于1000 r/min,其叶片的线速度不宜小于10m/s。) 6、监测压浆过程,实现远程监控
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监控。
作为一种全面的技术,大循环智能压浆要求施工现场具有高水平的质量管理,包括高水平的管理人员和专业的操作队伍。
此外使用此项技术的前提是采用成孔性能良好的波纹管及专用的孔
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道压浆材料。 三、专用孔道压浆材料
预应力孔道压浆的质量直接影响预应力混凝土结构的耐久性和安全性,浆液质量不高、压浆不密实也成为预应力混凝土的主要病害病害。预应力孔道压浆专用材料TYSN—10孔道压浆料、TYWJJ-10孔道压浆剂适用于公路、铁XX市政后张法预应力混凝土结构孔道压浆工程。该产品由陕西通宇新材料有限公司与长安大学联合开发。该产品性能指标完全符合JTG/T F50-2020《公路桥涵施工技术规范》和TB/T3192-2020《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》的要求。经交通部公路工程质量监督检验中心和西安长大公路工程检测中心检测,各项技术指标均处于领先水平。该产品从根本上解决后张法预应力梁孔道压浆不密实的通病,和普通浆液比具有以下特点: (1)低水胶比(水胶比仅为0.27±0.01)；
(2)优良的流动性能(浆体的出机流动度可达13s,60min流动度仍保持在
25s以内)；
(3)良好的工作性能(初凝时间≥5h,终凝时间≤24h)； (4)0泌水率(3h钢丝间泌水率和24h自由泌水率均为0)； (5)微膨胀性(3h自由膨胀率0～2%,24h自由膨胀率0～3%)； (6)早强高强(3d抗压强度≥2020a,28d抗压强度≥50MPa)； (7)无有害物质(不含氯盐、亚硫酸盐和亚硝酸盐等)。 四、大循环智能压浆工艺流程图及注意事项
1、大循环智能压浆工艺流程
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控制中心
打印报表 2、大循环智能压浆工艺注意事项 数据传输 压浆结束 远程监控 实时曲线 设定流量 参数设置 启动注浆 水胶比(0.26-0.28) 高性能压浆材料 制 浆 施工准备 设定压力 (1)大循环智能压浆工艺是通过浆液满路持续循环,从而保证管道浆体
充盈。注浆孔道的完整性是浆液循环的前提,只有完整的孔道才能保证大循环智能压浆工艺的实施。
(2)大循环智能压浆工艺在实际应用中,应对选用的压浆材料严格控制,
只有选用高质量成品压浆材料才能保证压浆质量。
(3)大循环智能压浆工艺在实际应用中,应对浆液的水胶比、注浆压力
及浆液流量进行严格控制,才能保证注浆质量。
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第四章 施工组织
按业主要求成立项目部,统一协调安排现场施工。根据宝汉高速HC-01、HC-02、HC-03标段所处位置及预制箱梁数量,将全线划分为两个施工区段,每区段配备相应人员设备,以确保施工质量和满足工期要求。 一、区段划分
1、施工一队:负责HC-01标所有箱梁张拉、注浆施工,驻地设于HC-01标
邹寨大桥箱梁预制场内。
2、施工二队:负责HC-02、HC-03标所有箱梁张拉、注浆,驻地设于HC-02
标汉江大桥箱梁预制场内。
二、资源配置
各施工队下设张拉小组和压浆小组,具体资源配置及产能如下: 1、每张拉施工小组资源配配置
(1) 人员配置:每张拉小组配9人,其中:小组负责人1名,负责现场安排、
协调指挥。技术员1名,负责检查各道施工工序技术指标是否符合规范要求。智能张拉控制系统操作人员1名,核对设备运行参数是否与设计值相符,保证设备正常运行。质安员1名,负责施工过程质量控制及现场安全。施工工人4名,负责千斤顶、锚具及设备的安装。司机1名,负责设备调运。
(2) 设备配置:每小组配智能张拉控制系统1套,其中包括:自控油泵、自
控张拉千斤顶、自动控制终端、笔记本电脑、工具车。
(3) 每张拉小组日产能: 根据设备本身效能、规范要求施工用时及以往
施工经验,每小组每天根据现场情况和梁型号的不同,每天可完成
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8--10片梁的张拉施工。
2、每压浆施工小组资源配置
(1) 人员配置:每注浆小组配9人,其中:小组负责人1名,负责现场安排、
协调指挥。技术员1名,负责现场施工技术问题协调安排及现场施工安全。试验员1名,负责现场试件制作、检验。操作工人4名,(其中:2人负责转运压浆材料、2人负责制浆)。系统操作作人员1名。司机1名,负责设备调运。
(2) 设备配置:每小组配大循环智能压浆系统1套、工具车。
(3) 每压浆小组日产能:根据设备本身效能、规范要求施工用时及以往施
工经验,每小组每天根据现场情况和梁型号的不同,每天可完成8～10片梁的压浆施工。
三、安全及环保措施
(一)智能张拉施工安全及环保措施 1、安全措施
(1) 预应力梁体混凝土强度达到设计要求时方可张拉；
(2) 张拉施工人员需经过专业培训,掌握预应力张拉安全技术并经考核
合格后才能上岗作业；
(3) 张拉机具、千斤顶、锚具、钢绞线等在施工前都必须经具有相应资
质的检测单位出具合格检验报告,现场人员在施工前逐一核对,坚决杜绝无证设备材料在张拉施工中使用；
(4) 施加荷载时,严禁敲击、调整施力装置； (5) 在高压油管接头处设置保护套,以防喷油伤人；
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(6) 预应力张拉完毕,为避免应力松弛损失应及时压浆；
(7) 作业由专人指挥,施工过程严禁触摸、碰撞预应力筋,如有紧急情况
应立即停止施工,及时检查并处理问题。
2、环保措施
(1) 严格控制施工噪音,在施工点据居民点较近时,对施工现场做必要围
挡,使噪音控制在白天小于70dB、夜间小于55dB；
(2) 做好隔油措施,在油泵、千斤顶、油管下部施工前铺垫彩条布,防止
施工中油料泄漏污染；
(二)、大循环智能压浆施工安全及环保措施 1、安全措施
(1) 对现场使用的压力设备器具使用前须经有相应资质的检测部门检
测并出具合格检验报告方可使用；
(2) 压力设备操作人员需经过专业培训,掌握相应安全技术并经考核合
格后才能上岗作业。
2、环保措施
(1) 防止现场粉尘污染,对施工使用的压浆材料、水泥等细粉材料,采取
室内存放,现场材料要用篷布遮盖,卸运时要采取相应措施,尽量减少扬尘；
(2) 进行浆液搅拌、压浆施工时,现场应设立沉淀池。施工废水、废液
需经沉淀处理后排出,对沉淀物应作相应无害处理后方可掩埋。
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