预应力塑料波纹管在桥梁施工中的运用探讨论文
摘 要:波纹管作为预应力后张法的成孔材料是预应力体系的重要组成部分,长期以来预应力工程采用金属波纹管作为成孔材料。结合某桥工程施工,介绍桥梁预应力塑料波纹管在桥梁施工的应用问题。
关键词:桥梁;预应力;塑料波纹管;施工
1 工程概况
某桥桥面宽34.5m,为双向6车道。设计荷载:汽超20级,挂120,设计时速为120km/h,最大纵坡2.2%。基本结构为25 m预应力小箱梁,采用1联(2×25+32+44+20)m预应力连续梁、512片小箱梁和1联连续梁预应力管道,全部采用塑料波纹管真空压浆工艺。
2 塑料波纹管真空辅助压浆原理及设备
2.1 真空辅助压浆原理
在压浆前,可先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气,使孔道中的真空度达到-0.07—-0.09MPa,然后在孔道的另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道。孔道内只有少量空气,泵体很难形成气泡,同时,孔道内和压浆泵之间的正负压力差,可大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。不仅是“压”,而且是增加了“吸”的功能。这种真空辅助压浆的关键是要保证管道及锚固体系的密闭性,能保证管道内形成一定压力的负压。
2.2 真空辅助压浆设备
(1)灰浆搅拌机:拌制浆体,可以用普通的.拌浆机,但必须保证浆体搅拌均匀,能准确控制用水量。
(2)真空灌浆组件: ZYSZ 120型真空泵、透明钢丝管、连接阀门等。
(3)压浆组件:ZYB 2.3-2.2螺杆式压浆泵。
(4)高压管(含真空回浆观测透明管):高压管应保证能承受压浆过程中的压力要求(≥2MPa),特别是透明管,满足压力及对浆体进行观察的要求,防止浆体进入真空泵。
(5)球阀:能保证管道的密封性能。
2.3 对材料的要求
(1)应采用新生产的普通硅酸盐水泥,强度等级不低于42.5级;
(2)在饮用水中硫酸盐含量不能大于0.1%,氯盐含量小于0.5%,且不含有糖分或悬浮有机质;
(3)若欲改善浆体在施工中和硬化后的性能,可以加入适当的外加剂,外加剂中氯离子含量不得大于水泥重量的0.22%,并不得产生气泡或降低浆体的质量。
2.4 真空辅助压浆对浆体密封性能的要求
(1)水灰比0.3—0.35;
(2)拌和好后的流动性30—50s;
(3)泌水性,小于浆体初始体积的2%;
(4)初凝时间3～4 h;
(5)7d龄期强度>40MPa;
施工中,在确定具体材料和配合比之前,必须先做实验,以验证是否符合要求,如不符合,再做调整,直到符合要求为止。
3 塑料波纹管真孔辅助压浆施工的具体步骤
施工前,确认浆体的配合比;检查材料、设备、辅件的型号或规格、数量等是否符合要求。
3.1 真空辅助灌浆
即在预应力筋张拉完成,密封孔道两端后,在孔道一端用真空泵抽吸孔道空气,使孔道内达到-0.1MPa左右的真空度,随之在孔道的另一端用灌浆泵将拌制好的水泥浆灌入,待浆体充满整个孔道时,保持≤0.7MPa的正压力,确保孔道灌浆的饱满与密实。
3.2 拌浆
(1)在拌浆前,先加水空转数分钟,使搅拌机内壁充分湿润,将积水清理干净。
(2)将称量好的水倒入搅拌机(可利用搅拌机自身计量容器),而后边搅拌边倒入水泥,再搅拌3—5min直至均匀。
(3)将溶于水的外加剂倒入搅拌机,再搅拌3—5min,然后倒入储浆桶。
3.3 压浆
(1)清理锚垫板上的灌浆孔,以保证灌浆通道顺畅。
(2)确定抽真空端及灌浆端,安装引出管,球阀和接头,并检查其功能。
(3)搅拌水泥浆使水灰比、流动度、泌水性达到技术要求指标。
(4)启动真空泵,当真空度达到并维持-0.07—-0.09MPa时,打开阀门,启动压浆泵,开始压浆。
(5)当浆体经过透明高压管并准备到达三通接头时,关闭阀门,同时打开阀门,再关闭真空泵。
(6)观察废浆桶处的出浆情况,当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致时,再关闭阀门。
(7)压浆泵继续工作,在压力≤0.7MPa下,持压1—2min。
(8)关闭灌浆泵及灌浆端阀门,完成灌浆。
(9)拆卸外接管、附件,清洗空气滤清器及阀门等。
(10)完成当日灌浆后,将所有水泥浆的设备清洗干净。
(11)安装在压浆端及出浆端的球阀,应在灌浆后5 h内拆除并进行清理。
4 预应力塑料波纹管在桥梁施工质量控制中的关键作用
4.1 把握好质量控制要点
(1)孔道必须密封、清洁、干爽;
(2)浆体按施工配合比严格控制;
(3)现场施工质量管理控制。
4.2 处理好施工过程的相关问题
(1)要针对曲线孔道的特点,在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设置观察阀,高出混凝土。
(2)对输浆管应选用高强度胶管,抗压能力≥2MPa,高压灌浆时不易破裂,注意连接牢靠,不得脱管。
(3)在灰浆进入灌浆泵之前应通过1—2mm的筛网进行过滤。
(4)搅拌后的水泥浆必须做流动性、泌水性试验,并浇筑浆体强度试块。
(5)开展灌浆工作宜在灰浆流动性下降前进行(30—45min内),孔道一次灌注要连续。
(6)在中途换管道时间内,继续启动灌浆泵,让浆体循环流动。
(7)对于灌浆孔数和位置必须做好记录,以防漏灌。
(8)储浆罐的储浆体积应大于所要灌注的一条预应力孔道体积。
4.3 加强施工质量检查
(1)在压浆后拆除两端球阀观察锚垫板上进,排浆孔水泥浆较为硬实,不流淌,用手指按压,能够留下模糊的指印,说明水泥浆强度增长较快。
(2)在压浆2 d后观察,压浆孔硬化水泥浆有轻微外凸,说明水泥浆十分饱满。
(3)进行强度检测:任取10个作业工班所作试件30组,3d强度超过30MPa,7d强度均达到设计要求100%以上。
5 结语
2000年以来,在我国相继用于南京长江二桥、武汉军山长江大桥等一些重大工程。2004年10月实施的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004及2005年8月实施的《建筑工程预应力施工规程》CECS180∶2005中,分别对塑料波纹管孔道摩阻系数做了补充。预应力工程的施工质量对于保障桥梁的安全运行,保证桥梁的耐久使用期限有着极为重要的意义。真空辅助压浆是一套完整的施工工艺,不能仅仅当成真空泵的使用或水泥浆配合比的改进。从孔道的铺放,锚具的安装和封锚,直到观察孔的设置,孔道密封,预抽真空,压浆节奏的控制,压浆完成后的保压,后续的质量检查等环节,都必须严格按照标准操作。
参考文献
[1]@中华人民共和国交通部,JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.
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[4]@罗永会,高振国,韩永亮.预应力混凝土孔道灌浆材料技术性能的改进研究[J].铁道标准设计,2005(8).
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