预应力张拉与压浆.doc

中铁二十五局集团建筑安装公司乳源制梁场

[摘  要]本文将结合武广客运专线预制箱梁工程，对客运专线采用的预应力施工过程控制进行简单阐述。
[关键词]客运专线  预张拉 初张拉 终张拉 真空辅助压浆
[正  文]
武广客运专线是国务院批准的《中长期铁路网规划》的重要组成部分。本工程为武广客运专线Ⅴ标梅村制梁场箱梁预制工程，共承担236孔32m后张法预应力混凝土简支箱梁 (其中不切翼缘板箱梁84孔，后浇翼缘板箱梁152孔)预制任务。其预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，单片消耗1-7-15.2-1860-GB/T5224
-2003高强度低松弛钢绞线10余t，锚固体系采用自锚式拉丝体系，管道形成采用抽拔橡胶管成孔。
1.预应力张拉
张拉设备及主要材料：张拉电动液压千斤顶组采用柳州二千预应力有限公司YCW300C-200型穿心式张拉千斤顶，张拉吨位300T，行程200mm；高压油表采用精度为0.4级、读数0-60MPa、直径为150mm的油压表；预应力筋采用江阴法尔胜钢制品有限公司生产生产的1-7-15.2-1860-GB/T5224-2003高强度低松弛钢绞线，单束公称直径φj15.24mm、抗拉标准强度Rgb=1860MPa，弹性模量Eg=1.95×105MPa。锚具、夹具采用柳州欧维姆机械股份有限公司生产的OVM锚具、夹具。
采用的锚具、夹具应通过铁路产品CRCC认证，否则不得用于铁道专项工程中。
张拉前应做好相应的准备工作，主要包括：(1)检查确认梁体砼强度和弹性模量是否已达到设计施工要求。(2)检查千斤顶和油压表是否在校正期内，有无异常现象。(3)检查使用的预应力钢绞线是否准确，外露部位无损伤、扭结。(4)清除梁体张拉端锚垫板上杂物，以保证锚具与锚垫板的密贴。(5)检查灌浆孔有无堵塞，所有灌浆孔应在预应力施加前予以清除干净，以保持畅通。检查张拉束周围有无初始裂纹存在，并对初始裂纹做好标识，便于对裂纹后期观察。(6)拆除底板支座上锚碇板等固定螺栓，松动两端底模连接花篮螺丝。(7)张拉前应具有主管工程技术员出具油表读数及伸长量控制通知单。(8)张拉前应确认工作锚环、工作夹片、工具锚环、工具夹片无损坏。
预施应力按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行。预张拉:为避免梁体早期温度裂纹的出现。在梁体混凝土抗压强度达到33.5MPa时，对PC箱梁进行预带模预张拉。预张前应拆除端模、松开内模和外模紧固件，避免模板对梁体压缩造成障碍。张拉数量、张拉力、张拉顺序应符合设计要求。初张拉:为减少制梁台座占用时间，提高制梁台座利用率，在梁体混凝土强度达到43.5MPa、弹性模量达34.5GPa时，对预制梁进行初张拉。只有进行初张拉的PC箱梁才可吊出台位，以避免在吊装过程中因梁体自重产生应力裂纹。终张拉:当梁体混凝土抗压强度达到53.5 Mpa、弹性模量达到35.5Gpa且混凝土龄期大于10天时，对预制梁进行终张拉。
张拉操作步骤：①预张拉、初张拉张拉操作步骤：0→20%δ预、初（作伸长量标记：测量油缸伸长量,工具夹片外露量）→δ预、初(静停持荷3分钟)→补拉到δ预、初(测伸长值：测量油缸伸长量,工具夹片外露量，校核伸长值)→锚固→分级回油卸载(测量工作夹片外露量)。②未经预初张拉的钢绞线终张拉程序：0→20%δ终（作伸长量标记：测量油缸伸长量,工具夹片外露量）→δ终(静停持荷5分钟)→补拉到δ终(测伸长值：测量油缸伸长量,工具夹片外露量，校核伸长值)→锚固→分级回油卸载(测量工作夹片外露量)；③经预初张拉后的钢绞线终张拉程序：0→δ预、初（作伸长量标记：测量油缸伸长量,工具夹片外露量）→δ终(静停持荷5分钟)→补拉到δ终(测伸长值：测量油缸伸长量,工具夹片外露量，校核伸长值)→锚固→分级回油卸载(测量工作夹片外露量)。
张拉过程质量控制点：①终张拉前三控：梁体混凝土强度(≮53.5MPa)、弹模(≮35.5GPa)、龄期(≮10d)；张拉过程中三控：油压表读数与伸长量复核、滑丝、断丝。②箱梁试生产期间，应至少对2片梁体进行各种预应力瞬时损失测试，确定预应力的实际损失，必要时应由设计方对张拉控制应力进行调整；正常生产后每100孔梁进行一次损失测试。③预施应力以油表读数为主，以预应力筋伸长值作校核。按预应力筋实际弹性模量计算的伸长值与实测伸长值相差不应大于±6%；实测伸长值以20%张拉力作为测量的初始点。每端钢绞线回缩量控制在6mm以内，如钢绞线伸长值偏差超过规定范围，查明原因后重新张拉。④张拉钢绞线时，必须两边同时给千斤顶主油缸徐徐分级供油张拉，两端伸长应基本保持一致，严禁一端张拉。张拉加力时，不得敲击及碰撞张拉设备。油压表要妥善保护避免受振。⑤全梁断丝、滑丝总数不得超过预应力钢丝总数的0.5%，且一束内断丝不得超过一丝，也不得在梁体的同一侧。因处理滑、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同一束钢绞线张拉次数不得超过3次。若钢绞线与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，须更换钢绞线和夹片。⑥箱梁终张后应实测梁体弹性上拱，实测30d上拱值不宜大于1.05倍设计计算值。
2.预应力孔道压浆
    客运专线PC箱梁压浆要求采用真空辅助压浆工艺，以充分保证压浆密实。
压浆材料及设备：①压浆水泥采用乐昌昌山水泥厂生产的粤海牌P.O42.5袋装普通硅酸盐水泥，管道灌浆外加剂江苏博特新材料有限公司生产的JM-HF型高性能预应力管道灌浆外加剂。掺量为内掺15%，水胶比为0.32。②灌浆剂应送铁道部产品质量监督检验中心检验。③搅拌机转速应大于1000r/min，浆叶的最高线速度应小于15m/s；压浆机采用连续式泵，其压力表最小分度值不大于0.1MPa。
真空辅助压浆原理：真空辅助压浆体系是将孔道系统封闭，一端用抽真空机将孔道内80%以上的空气抽出，并保证孔道真空压力在-0.06～-0.10MPa，同时从另一端（压浆端）压入拌制完成的水泥浆，当水泥浆从抽真空端流出且稠度与压浆端基本相同，进行保压，确保孔道内水泥浆体饱满。
真空辅助压浆工艺特点：①可以消除普通压浆法引起的气泡，同时孔道中残留的水珠在接近真空的情况下被气化，随同空气一起被抽出孔道，增强了浆体的密实度；②消除混在浆体中的气泡，避免了有害水积聚在预应力筋附近的可能性，预应力筋防腐蚀能力可大大提高；③可避免发生浆体析水、干硬收缩等问题；④孔道在真空状态下，减少了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压力差，便于浆体充盈整个孔道。
压浆料搅拌：先在搅拌机中加入实际拌和水的80-90%，进行高速搅拌，再均匀加入全部压浆剂，边加边搅拌，然后加入全部水泥，搅拌2分钟，最后加入剩下的10-20%的水，继续搅拌2分钟(搅拌总时间不宜超过4min)。如果浆体表面气泡较多，则适当降低搅拌速度，搅拌完毕，略加放置，刮去表面的浮浆。浆体搅拌完毕后，禁止另行加水调整其流动度。将调好的水泥浆放入储浆罐，并检验搅拌罐内浆体流动度。储浆罐水泥浆进口处设2.0mm×2.0mm过滤网，以防杂物堵管。
灌浆顺序：先下后上。首先由一端以0.6MPa的恒压力向另一端压送水泥浆，管道出浆口应装有三通管，当确认出浆浓度与进浆浓度一致时，方可在0.50-0.60MPa下封闭持压5min，压浆最大压力不宜超过0.60MPa。若无漏浆则关闭进浆阀门卸下输浆胶管。
压浆：①在水泥浆倒入储浆罐中，引到灌浆泵，开启灌浆泵，使浆体从灌浆高压橡胶管排出，以排除灌浆管中的空气、水和稀浆。当排出的浆体流动度与搅拌罐中浆体的流动度一致时，暂时关闭灌浆泵，将高压橡胶管出口端接到孔道的灌浆管上，扎牢。②启动真空泵，当真空值达到并维持在-0.06～-0.10MPa时，打开灌浆阀，启动灌浆阀泵，开始灌浆，灌浆过程中真空泵保持连续作业。③待抽真空端的透明塑料管内有浆体经过时，关掉真空泵前端的真空阀，关掉真空泵，水泥浆会自动从“止回排气阀”中顺畅流出，待稠度与灌如浆体相当时，关闭抽真空端所有阀门。④灌浆泵继续工作，当灌浆端排气孔流出的浆体稠度与灌入的浆体稠度相同时，在0.50-0.60MPa压力下，封闭持压5min，完成排气和泌水，使孔道内浆体密实饱满，完成灌浆，关闭灌浆泵和灌浆端所有阀门。
压浆质量控制要点：①在终张拉结束后48h内进行管道真空压浆。水泥浆自搅拌结束至压入管道的间隔时间不得超过40min，管道压浆控制在正温下施工，并保证无积水无结冰现象。压浆时及压浆后3天内，梁体及梁体周边环境温度不得低于5℃。冬季压浆时要采取保温措施。②同一管道压浆连续进行，一次完成。压浆次序自下而上，比较集中和邻近的孔道，应先连续压浆完成，以免串到邻孔的水泥浆凝固、堵塞孔道。③启动真空泵前首先注满水箱的水，使真空泵在正常运转时水能够循环进行，达到为真空泵降温的目的；电动机的转向按外壳指示方向操作，以免水箱的水流入真空箱；每次注浆完毕，须对管道和阀门等清洗。④压浆过程中经常检查压浆管道是否堵塞和漏浆。如不能连续一次灌满或间隔时间超过30分钟，立即用水冲洗干净，待处理后再压浆。⑤压浆后应检查压浆料的密实情况，如有不实，应及时补灌，必须使压浆孔完全密实。⑥禁止在施工过程中由于流动度不够额外加水。
2.封 锚
①封锚混凝土采用C50无收缩混凝土，坍落度控制在60-80mm。
②浇注梁体封锚砼之前，先将锚垫板表面的粘浆和锚环外面上部的灰浆铲除干净，并对锚圈与锚垫板之间的交接缝用聚氨酯防水涂料进行防水处理，检查无漏浆的管道后，将锚穴砼表面凿毛，安设锚穴钢筋，浇注封锚混凝土。
③封锚钢筋网片挂设：用一端带有螺纹的短钢筋安装于锚垫板螺栓孔，与锚穴内钢筋网绑扎在一起，以保证封锚混凝土与梁体连为一体。
④封锚混凝土要加强捣固，要求混凝土密实，无蜂窝麻面，与梁端面平齐，封端混凝土各处与梁体混凝土的错台不超过2mm。
⑤加强养护，充分保持混凝土湿润，防止封端混凝土与梁体之间产生裂纹。养护结束后，在封锚混凝土跟梁体混凝土相接涂刷聚氨酯防水涂料，宽度宜为4-5cm。
[结束语]
    截至07年05月底武广XXTJV标梅村梁场现已成功预制PC箱梁24榀，预应力施工情况整体良好。通过采用三步张拉施工工艺很好的控制了高性能混凝土早期温度裂纹的出现；真空辅助压浆工艺的实施大大提高了孔道压浆的密实性，增强了预应力筋防腐蚀能力，符合整个梁体耐久性100年要求。