硕士论文精修:《公路预应力混凝土桥梁工程中的真空辅助压浆技术》

摘　要: 预应力管道压浆不实问题是目前公路桥梁施工质量的通病之一,如果泌水严重,施工时又没能有效排除,代写博士论文在北方地区由于冻胀会导致梁体沿波纹管产生纵向裂缝,采用真空辅助压浆技术是解决该问题的有效途径。如果在工程设计时就采用真空辅助压浆及塑料波纹管,工程造价不仅不增加而且会有所降低。

关键词: 公路桥梁; 预应力施工; 真空辅助压浆

预应力技术在工程中的应用已经有几十年的历史了。由于公路桥梁基本上都属于大跨、重载结构,采用预应力技术控制桥梁结构的挠度和裂缝,早已被广泛接受。在后张有粘结预应力结构中,预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的防腐蚀是通过在预埋管道中灌满水泥浆来实现的。
众所周知,传统的做法是采用压浆法来灌浆,即在0.5～1.0 MPa的压力下,将水灰比为0.4～0.45的稀水泥浆压入管道。多年工程实践经验告诉我们,这种做法容易发生水泥浆离析、泌水,干硬后收缩,管道中产生空隙,给结构的安全性和耐久性留下隐患。交通部已把此列为质量通病之一加以研究解决。
采用压浆法施工的英国的Ynys-Gwas桥梁,建于1953年,在使用了32年之后的1985年突然倒塌。随后英国的运输与道路研究实验室对倒塌的桥梁进行了研究,发现桥梁倒塌是由于预应力钢筋锈蚀所致。此外,采用压浆法施工的建于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,在1992年也不得不炸毁重建。　　
针对上述问题,科技工作者一直在寻求解决问题的方法。因为在有粘结预应力结构中容易产生灌浆不密实的问题而影响耐久性,后来出现了无粘结预应力,采用外涂油脂来防止腐蚀,但由于无粘结预应力过多地依赖锚具,出于安全原因,一般只在没有动荷载的房屋结构中使用,基本没有在公路桥梁中推广。
多年来的实践证明,无粘结仍然会因油脂干燥而失去防腐作用,对结构的耐久性仍难保证。经国内外工程技术人员十几年来艰苦、曲折的探索,使大家认识到,保证预应力管道压浆的密实性,才是解决预应力结构安全耐久性的根本所在。

1 真空辅助压浆技术在国内外的应用现状
在国外,瑞士的Hoell Viaduct改造工程、瑞士1号国道上的2座桥以及Wiese桥等5项工程中均采用了真空辅助压浆技术。在法国,采用真空辅助压浆技术已有近十年的历史,法国国家铁路规范现在要求采用真空辅助压浆技术。在我国的香港地区,香港新机场高速铁路、西隧道沉管等工程中均成功地采用了真空辅助压浆技术。近年来,国内也在逐渐地推广真空辅助压浆技术。南京长江二桥桥塔和浙江省高级人民法院等工程均成功应用了这项技术。正在建造的上海市东海大桥桥梁也采用了真空辅助压浆技术。
下面是国内外几个工程实例。
(1)香港。公共铁路运输公司建设的一条连接香港岛和新机场的26 km的高速铁路采用了真空辅助压浆技术。另一个项目-西部沉管隧道是穿过香港港湾的双轨海底隧道。隧道长1 260 m,需要对34 000 m的导管灌浆。在施工前,进行了真空辅助压浆试验,试件长30 m,其它尺寸同实际尺寸。抽样结果显示,孔道填充相当好。4组试件中,只有一组有一些小的孔隙(<5 mm)。分析认为这些小孔隙可能是由于真空灌浆之前水泥浆拌和时间过长挟带了一些空气造成的,或者是由于少量的水没有冲出导管。现场施工程序对此加以完善,限制了拌和时间并更加仔细地冲洗导管。
(2)法国。采用真空辅助压浆法的工程比其他任何国家都多。法国国家铁路规范及其他一些主要部门现在都要求采用真空辅助压浆技术。过去10年,法国采用真空辅助压浆技术的主要有8个大项目。在A14项目中,在施工之前,研究了大量的灌浆混合料配比,在实验室做了10种混合料配比,在施工现场做了11次测试,试验表明,以前采用的标准压浆方法易于形成孔隙、离析、过量析水等;N' KossaBarge是世界最大的预应力混凝土驳船,被用作海上碳水化合物生产厂。混凝土驳船须承受海上严酷的海水环境。最小重量,强度和耐久性等要求采用高应力高性能的混凝土结构。总共用了150 000 m预应力筋,其中大部分是竖向筋。竖向预应力筋在高静水压力下,采用通常的灌浆方法将会大量析水和严重离析。由于采用真空辅助压浆技术,使本项目获得了特别好的灌浆质量。(3)瑞士。采用真空辅助灌浆技术至少做了5个大项目。

2　真空辅助压浆技术简介
2.1 原理
在压浆之前,首先采用真空泵抽吸预应力管道中的空气,使管道内的真空度达到80%以上,然后在管道的另一端再用压浆机以大于0.7 MPa的正压力将水泥浆压入预应力管道。由于管道内只有极少的空气,很难形成气泡,同时,由于管道与压浆机之间的正负压力差,大大提高了管道压浆的饱满度和密实度。在水泥浆中,减小了水灰比,添加了专用的添加剂,提高了水泥浆的流动度,减小了水泥浆的收缩。
2.2 施工设备
除了传统的压浆施工设备外,真空辅助压浆还需要以下设备:(1)真空泵、压力表和控制盘;(2)压力瓶,可作为防护屏障防止稀浆混合料进入真空泵而损坏真空泵;(3)干净的加筋泌水管,能够承受较大的负压;(4)气密阀及气密锚帽。
2.3　工艺流程
(1)在水泥浆出口及入口处接上密封阀门。将真空泵连接在非压浆端上,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。(2)在压浆前关闭所有排气阀门(连接至真空泵的除外)并启动真空泵10 min。显示出真空负压力的产生,负压力应能达到0.08 MPa。如未能满足此数据,则表示波纹管未能完全密封。需在继续压浆前进行检查及更正工作。