1 工程概况
石武铁路客运专线是国家“十一五”规划的重点建设工程项目之一,纳入国家《中长期铁路网规划》,于2008年10月开工建设,预计2011年年底通车运行,设计时速350km。为保证高速列车的运营安全,桥梁上部结构主要采用后张法预应力混凝土简直箱梁(双线)。中铁七局集团第三工程有限公司郑州西制梁场承担着590孔无砟轨道后张法预应力混凝土简直箱梁(双线)的预制工程。在后张法预应力混凝土箱梁施工中,孔道压浆的质量直接影响到预应力的施加效果和结构的耐久性,所以,孔道压浆在后张法预应力混凝土箱梁施工中显的尤为关键。
2 真空辅助压浆技术原理及优点
2.1 技术原理
真空辅助压浆是在梁体孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空,使孔道内的真空度稳定在-0.06MPa~-0.08MPa之间。真空度稳定后,立即开启另一端管道压浆控制阀门,同时开启压浆泵进行连续压浆,压浆时压浆泵的最大压力不宜超过0.6MPa。当压浆充盈度达到孔道抽真空端饱满并于排气孔接长管道排出与规定流动度相同的浆体为止,关闭出浆口控制阀门,稳压3min,稳压期间压力保持不小于0.5Mpa,稳压完成后,关闭压浆控制阀门,该孔道压浆完毕。具体原理如下图:
2.2 技术优点
2.2.1 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汽化,随同空气一起被抽出,增强了浆体的密实度。
2.2.2 消除混在浆体中的气泡,防止预应力筋的腐蚀。
2.2.3 浆体中的微沫及稀浆在真空负压下率先流入负压容器,待稠浆流出后,孔道中浆体的稠度即能保持一致,使浆体密实度和强度得到保证。
2.2.4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头差,便于浆体充盈整个孔道。
2.2.5 在灌注前进行孔道压力测试,为孔道密封提供保证。
3 真空辅助压浆施工设备选择
3.1 封锚头:采用锚罩封锚头,用锚罩取代原水泥砂浆封锚头,张拉完成24h后即可进行压浆作业,减少了等待水泥砂浆强度的时间,并且能保证锚垫板出浆口部位及锚具内浆体饱满。
3.2 搅拌设备:采用全自动压浆台车,全自动操作可以完全避免人工操作对搅拌过程的影响,使用时只需设定粉料与水的配合比、需要的搅拌量、搅拌程序,搅拌系统会自动控制称量系统自动上料和搅拌时间,并在搅拌完成后自动打开出料阀门,将高速搅拌后的浆体放入低速储料罐内备用。控制器的数据记录系统可记录台车最近7200多次的搅拌数据,便于搅拌数据的追溯。高速搅拌筒的搅拌转速高达1000rpm,是目前其它搅拌机转速的10-20倍,高速搅拌可使粉料与水充分搅合。
3.3 储料罐:采用低速搅拌储料罐,可将2-3次高速搅拌筒的搅拌后的浆体汇集起来进行低速搅拌,以保证浆体的流动度满足不间断作业需求。
3.4 压浆泵:采用螺杆式压浆泵,螺杆式压浆泵是一种新型高效压浆设备,能将浆体连续、均速、容积不变的从吸入端输入至压出端,其特点是泵压稳定、出浆连续无脉动、对管内浆体扰动小,压浆过程中不会带入空气。该泵大大优于活塞式压浆机,更有利于压浆密实。压浆泵使用的压力表最小分度值不应大于0.1MPa,最大量程应使实际工作压力在其25%~75%的量程范围内。
3.5 真空泵:采用水环式真空泵,水环式真空泵通过连续不断地抽吸空气,在预应力孔道内形成-0.06MPa~-0.08MPa的真空度,在工作过程中,工作水不会发热,抽吸的空气和部分水被排进水气分离器,气体向上排走,水则留回泵循环使用,被抽吸的管道内的杂质则留存在过滤器罐内,过滤器罐底部有排污阀,便于用水冲洗。真空泵应能达到0.092Mpa的负压力。
4 施工工艺
4.1 施工准备
4.1.1 封锚头:预应力钢绞线张拉完成后,切除锚具外露的钢绞线(注意钢绞线的外露量30㎜)对锚头进行封堵。封堵方式采用锚罩法,锚罩作为工具罩使用,安装之前在锚罩口部和密封橡胶圈表面均匀涂一层玻璃胶,将密封橡胶圈安放于锚具边缘,将锚罩口与锚具密封圈进行对位,锚罩上预留的螺栓孔与锚垫上的安装孔对位,对位完成后用螺栓连接拧紧,锚头封堵完毕。
4.1.2 施工材料:施工所需的普通硅酸盐水泥、压浆剂、水。
4.1.3 施工设备安装及调试:真空压浆配套设备安装完成必须经过调试,调试合格后方可投入使用。
4.1.4 人员准备:作业人员必须经过专业培训,考试合格后持证上岗。
4.2 抽取真空
按照上述施工技术原理图,关闭阀门1、2、5,开启阀门3、4、6,开启真空泵进行抽真空,使孔道内的真空度稳定在-0.06MPa~-0.08MPa之间,真空度稳定后,方可进入下到工序。
4.3 浆体制作
4.3.1 搅拌浆体之前,先清洗施工设备,清洗后的设备