公路桥梁项目的智能预应力张拉及压浆施工探讨

黄优平

摘要 文章以某高速公路桥梁工程为例，介绍智能预应力张拉及压浆施工工艺流程，分析了施工的关键控制环节，通过检测锚下预应力和压浆情况，对智能预应力张拉和压浆技术的效果进行评价，同时分析智能预应力张拉和压浆技术的经济效益，旨在为类似桥梁工程中的智能预应力张拉施工提供参考。

关键词 桥梁施工项目；预应力施工；智能张拉；智能压浆

中图分类号 U445.57文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）14-0111-03

0 引言

预应力施工的关键环节是张拉和压浆，直接影响预应力的传递及锚固效果。传统的张拉和压浆方法存在人工操作多、效率低、质量难以控制等问题。为解决这些问题，智能预應力张拉和压浆技术应运而生。智能预应力张拉和压浆技术是利用计算机控制系统，实现张拉力、张拉速度、压浆压力、压浆量等参数的自动调节，从而提高张拉和压浆的精度、效率和质量[1]。现阶段，智能预应力张拉和压浆技术处于应用推广阶段，施工技术及质量控制有待完善。

1 智能张拉及压浆工艺要点

1.1 智能预应力张拉工艺

智能预应力张拉是一种利用智能系统控制预应力筋张拉的施工工艺，可以提高张拉精度、张拉效率，保证预应力筋的张拉质量。智能预应力张拉的工艺流程如图1所示。

（1）张拉前检查钢绞线、锚具，确保规格和型号正确，符合设计要求。同时，计算钢绞线的理论伸长量，报给监理工程师审核。对张拉所用的仪表、机具设备、千斤顶等进行检验标定，保证其性能正常。

（2）智能张拉时，按照10%、20%、100%三级加载过程逐步增加油压，驱动千斤顶对预应力筋施加张拉力，控制加载速度和持荷时间。在此过程中，智能系统自动测量千斤顶的活塞伸长值，并与理论值进行比较，如偏差超过±6%，则停止张拉，发出报警。为保证张拉的均匀性和对称性，需采用两端同时张拉的方法，按照0～10%（持荷1 min），10%～20%（持荷1 min），20%～100%（持荷5 min）的程序进行[2-3]。

（3）按照质量要求检验张拉结果，主要包括以下几个方面：①千斤顶与锚具、锚具与锚垫板、锚垫板与预应力管道之间要保持同心；②滑丝与断丝的数量不得大于1丝；③切割多余的预应力筋时，要留出足够的外露长度，一般为30～50 mm。

（4）如发现理论伸长量和实际伸长量之间有较大差异，要及时查明原因，采取措施有效解决。可能导致的原因包括锚头张拉力损失、锚具卡住、初始应力值过大、预应力管道内有泥浆等[4-5]。

1.2 智能压浆工艺

为保证预应力的有效传递及锚固，需对孔道进行压浆处理。压浆的目的是将孔道内的空隙充填，使钢绞线与混凝土形成一体，提高结构的整体性和耐久性。智能压浆工艺流程如图2所示。智能预应力张拉作业完成后的48 h内必须压浆。

（1）拌制浆液。①将称量好的水倒入制浆桶内（预留少许，约30%），之后边搅拌边倒入水泥和压浆剂，再加入剩余水冲洗周边水泥，再搅拌3～5 min使之充分均匀；②将搅拌好的浆液经过直径不大于3 mm的滤网后进入储浆桶内，并一直保持制浆机叶轮转动。

（2）浆液循环。水胶比传感器测试得到的实际水胶比符合规定要求后，启动灌浆泵开始灌浆，待返浆管流出浓浆后将其投入储浆桶内，并继续搅拌，从而通过持续循环将管道内的空气排尽。

（3）参数测控。浆液在管道内循环3～5 min之后，其进浆、返浆流量及压力将趋于稳定，此时控制程序自动测试记录管道两端压力损失值ΔP。

（4）自动调压。以出浆口压力不小于0.5 MPa（长、弯管道可适当降低，具体数值参考压降机参数）为锁压依据，进、出浆口压力超过1.5 MPa，系统将启动安全保护，自动泄压[6]。

（5）自动关闭。①自动调压结束以后，进、出口压力均满足设定要求，即出浆口压力约0.5 MPa，进浆口压力不超过1.0 MPa（一般情况下），进、出浆测控仪内电液动阀相继关闭（出浆口截止阀先关闭，而后进浆口电磁阀关闭），同时溢流阀开启，浆液改向直接回流至储浆桶；②关闭进、出浆口两端手动控制开关。

（6）压浆记录。一孔压浆结束后将生成该孔压浆记录表及保存压浆过程记录，如水胶比、灌浆压力等。

2 工程实践的效果检验

某高速公路项目共有现浇箱梁43跨，包括多跨预应力混凝土箱，箱梁规格为20 m、30 m小箱梁。施工过程中采用智能预应力张拉和压浆技术。施工完成后对桥梁的预应力张拉力、压浆情况、锚下预应力进行检测，并与设计要求进行对比，以评价智能预应力张拉和压浆技术的效果。

2.1 智能预应力张拉效果评价

为评价智能预应力张拉的效果，对20 m、30 m跨径箱梁桥的钢绞线张拉力进行检测。表1～2分别给出了20 m、30 m跨径箱梁桥的钢绞线张拉力数据。

根据表1可知，20 m箱梁的钢张拉力相对稳定，控制精度高，且两侧张拉钢束的主要参数基本相同，钢绞线伸长量均匀，伸长率偏差不超过2.5%。

根据表2可知，30 m箱梁两侧张拉钢束的张拉力数据基本相同，控制精度高，钢绞线伸长量相对均匀，张拉控制稳定，伸长率偏差不超过2%。

2.2 智能压浆技术效果评价

通过检测浆体压力、稳压时间等参数对箱梁智能压浆效果进行评价，具体如表3所示。

根据表3可知，20 m箱梁的浆体压力均匀一致，均达到0.66 MPa，说明智能压浆技术可有效保证压力的稳定性。同时，浆体均为浓浆，没有出现稀释或分离现象，说明智能压浆技术能够保证浓度的均匀性[7-8]。

2.3 锚下预应力检测评价

根据表4可知，20 m跨径箱梁的锚下有效预应力值在169.51～182.98 kN之间，平均值为174.89 kN，符合设计要求。同时，20 m跨径箱梁的断面不均匀度、同束不均匀都在允许范围内，说明智能预应力张拉技术可有效保证张拉力的均匀分布及传递效果。

根据表5可知，30 m跨径箱梁的单根锚下同断面平均值为179.44 kN，有效预应力值为171.86～187.17 kN，同断面不均匀度、同束不均匀度均满足施工设计要求[9]。

2.4 经济效益分析

从经济效益方面来看，智能张拉和智能压浆也有明显的优势。首先，节省人工成本，智能张拉只需要两个人操作，而传统张拉需要五个人；其次，节省材料成本，智能压浆使用的压浆剂便宜且利用率高，而传统压浆使用的压浆剂贵且容易漏浆；最后，提高了施工效率，智能张拉比传统张拉快30%～40%，可大幅缩短工期。由此可见，智能预应力施工工艺在经济性、施工质量方面均优于传统预应力施工工艺，是一种值得推广的新技术[10]。

3 结论

综上所述，为解决传统预应力张拉压浆技术效率低、质量差、成本高等问题，该文将智能预应力张拉、压浆技术应用于某公路桥梁工程中，通过智能系统控制张拉和压浆的过程，实现了预应力筋的精确张拉和充分压浆。与传统技术相比，智能预应力技术具有以下优点：

（1）可有效提高预应力筋的张拉质量，减少滑丝、断丝，保证张拉力的均匀性和对称性。

（2）可有效提高预应力筋的压浆质量，减少漏浆，保证压浆充盈度和密实度。

（3）可大幅度地提升预应力施工的效率，缩短工期，节省人工和材料成本。

参考文献

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[9]周光军. 公路桥梁施工中预应力技术的应用[C]//北京恒盛博雅国际文化交流中心. 2021年10月建筑科技与管理学术交流会论文集， 2021： 131-132.

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