预应力智能张拉技术和大循环智能压浆技术的应用优势

预应力智能张拉技术和大循环智能压浆技术的应用优势

郭永刚安徽省路桥工程集团有限责任公司

【摘要】预应力钢绞线张拉和孔道压浆施工质量直接影响桥梁的寿命，传统的张拉压浆技术主要依靠人工操作和记录，存在精度低、误差大，收操作人员技术水平影响大，对施工现场的质量管控要求极高。智能张拉和大循环智能压浆技术很好的客服了传统工艺的弊端，提升现场施工工艺水平的同时大幅提高了张拉和压浆的施工质量，本文介绍了智能张拉及大循环智能压浆施工技术在实际施工中的应用。

【关键词】智能张拉；预应力；大循环智能压浆；优点

1 引言

智能张拉系统具有施工操作便捷性和质量控制可靠性的显著特点，未来必将在桥梁施工中大范围的推广和应用，注浆工艺从传统的压力注浆工艺到广泛应用的真空注浆工艺，再到目前新的大循环智能注浆工艺，已经从人工控制转变为全数字化的只能控制。为了对智能张拉系统和大循环智能压浆有更深层次的了解，本文在工作原理的基础上着重对其在实体工程中的应用效果进相应的评价。本文是并以“安徽省滁州至马鞍山高速公路CM-05标预制T梁钢绞线智能系统张拉及管道大循环压浆技术”在施工中的应用为例进行介绍。

2 工程概况

安徽省滁州至马鞍山高速公路CM-05标共有中小桥十座，上部结构预制T梁；桥墩采用柱式墩，桥台采用桩基肋板式桥台，基础均采用桩基础。

全标段共计预制T梁594片，其中13米T梁108片，16米T梁306片，20米T梁180片。T梁集中预制，统一组织运输安装。由于现场施工条件好、便于操作，项目部针对预应力钢绞线张拉、水泥压浆采用新工艺、新技术施工。预应力钢绞线张拉采用智能张拉系统，确保了张拉应力及伸长量的准确度，全数字化操作模块将人工操作误差带来的应力加大或减小降到了最低。管道压浆打破以前的传统压浆方法，采用大循环压浆技术。从孔道一端进浆，另一端回浆，通过对浆液指标和压力差的检测确保了压浆饱满，排除了以前由于空气存在压浆不饱满，导致钢绞线生锈腐蚀带来的应力损失而衍生的各种质量诟病。

设备采用的是湖南联智桥隧技术有限公司生产的张拉专家和智能压浆系统。

3智能张拉系统的工作原理

智能张拉系统由油泵、千斤顶、主机共同组成。其中，应力是预应力智能张拉系统的输出控制指标，伸长量偏差是反馈输入的是校核指标。系统通过采用传感技术完成每台千斤顶的工作压力和钢绞线的伸长量（含回缩量）等数据的系统采集，将数据实时传输给系统主计算机进行分析判断，同时油泵站接收系统指令，并实时的调整自身变频电机工作状态，进而实现对油泵电机转速进行相对实时的调控，最终实现对张拉力精确控制及加载速度。

4 大循环智能压浆系统组成及工作原理

大循环智能压浆系统是由系统主机、测控系统、循环压浆系统共同组成。浆液通过持续循环进而排除由预应力管道、制浆机、压浆泵组成的回路内的空气，同时消除引发压浆不密实的各种因素；在管道进、出浆口分别设给对系统主机，供其进行分析判断，根据主机指令，测控系统对压力与流量进行调整，在施工技术规范要求下，保证预应力管道完成压浆过程，同时确保压浆饱满和密实；进出浆口压力差是否恒定是判断主机管道充盈的依据。

5智能张拉系统工艺及其与传统张拉相比的优点

5.1 张拉工艺

预应力张拉采用新型智能张拉施工工艺，千斤顶采用LZD型轻量化穿心式千斤顶，吨位为150吨4台，油泵采用电动高压油泵。油表的刻度盘直径要超过150mm，精度控制在1.5级，表面最大读数为60Mpa以上的压力表，读数精确度控制在+2%，一般千斤顶配两块表。油管用高压橡胶管，

其工作压力不小于40Mpa，同油泵千斤顶相匹配。

混凝土强度达到设计强度95%后，且混凝土龄期不小于7天时，方可张拉预应力钢束。

将锚垫板表面和钢绞线上的污物、油脂等清除，将锚具上的油污擦洗干净，同时清除夹片上的毛刺。

在规范范围内，计算、设计延伸量，以便控制张拉延伸量。

为了避免出错，按每束设计张拉力计算分级张拉中各级的压力表读数，并标在压力表上。

按照张拉次序将钢束进行张拉，在施加预应力过程中要按照施力对称、平衡的要求进行施工。

为了便于上下、左右活动千斤顶，需要制作张拉施工架子。

安装工作锚环和夹片：在锚环上相对应的小孔中穿入钢绞线，调整钢绞线平行顺直后，将工作锚环贴紧锚垫板。

安装限位板：将限位板上的小孔与钢绞线和锚环小孔相对应，使限位板紧贴锚环、无缝。

安装千斤顶：钢束穿过千斤顶的穿心孔道，千斤顶紧贴限位板。

安装工具锚环和夹片：根据上述操作，先将少许石腊或黄油抹在工具锚夹片的光面上，然后再装入，进而在一定程度上便于张拉完后夹片退出。

对钢铰线、夹片、锚具等检查合格，油表、千斤顶等通过标定，并推出回归方程，分别计算出10%、20%、100%、张拉控制应力所对应的表面读数。千斤顶标定有效日期为1个月，且横向张拉不超过500次张拉作业或纵向张拉不超过200次张拉作业。0.4级油表标订周期可为1个月。千斤顶、油表在发生故障，更换零件后均须重新校定。

5.2 智能张拉的优势

智能张拉方式张拉力与实测力值相对误差均值在1%以内，保证率不低于95%。而传统张拉方式的张拉力相对误差均值分别为3.11%（试验室试验）和4.68%（工程实体试验）。数据表明智能张拉设备在保证张拉力精度及张拉工艺稳定性上具有明显的优势。

在进行预应力张拉时，传统张拉需要两人同时操作油泵，两人测量伸长量，两人记录，同时需要六人作业，张拉完后还要计算伸长量和整理原始数据，填写张拉记录表格；而智能张拉则只需要一人操作操作电脑，程序自动计算伸长量、填写张拉记录表。系统通过计算机程序控制整个预应力张拉过程，具有精确施加张拉力、准确测量伸长量并及时校核伸长量，真正实现预应力张拉的“双控”，可以实现“多顶同步”操作，自动控制加载速率、停顿点、持荷时间等要素。数据可无线传输，操作简便快捷。在大型预制场，单人可同时操作电脑控制多台张拉设备对多个梁体进行张拉作业，可以大幅提高施工效率。

6 大循环智能压浆工艺

6.1检查设备及连接、输入注浆参数

检查设备是否处于完好状态，将进浆管连接到注浆嘴、返浆管连接到出浆嘴；根据计算结果在主机上输入各孔（具体两孔）注浆参数。

6.2制备水泥浆

现场制浆采用高速搅拌机，水泥浆拌合时严格按配合比对原材料进行称量，其精确度控制在±1.0% 以内，拌和机启动后先放入水再放水泥和外加剂，使混合料在拌和机内高速搅拌2min以上以使水泥浆均匀，保证浆液流动性、泌水率、水胶比均应符合技术规范的要求。

6.3 输入注浆参数后一键完成注浆

将规范要求的注浆压力、水胶比及计算得出的各孔道理论注浆体积输入主机程序（也可调用存储好的参数），根据将要注浆的孔道编号启动注浆程序，注浆系统自动开始注浆。当进、出浆口压力差保持稳定后，判定管道充盈；实时监测进浆、返浆流量及计算管道内浆液体积与充盈程度；系统根据测定的压力、流量的情况实时进行调整直至达到规范要求，自动生成注浆质检报告，提示注浆完成，人工更换孔道进行下一孔道的注浆。系统回路结构图如图1所示。

图1 系统回路结构图

7 结束语

成套的设备操作流程简单，经过1~3天的短暂培训指导，工人和技术人员即可熟练的掌握运用，缩短了磨合周期，大幅度的提高了施工进度。智能张拉系统和大循环智能压浆在施工中的应用，从而使张拉、压浆过程控制自动化、成果数字化，进一步提高预应力施工质量，使设计与实际偏差减小，对提高桥梁结构的安全性和耐久性效果显著。

参考文献：

[1]公路桥涵施工技术规范（JTG TF50-2011）.北京：人民交通出版社，2011

[2] 郑磊. 后张法梁板预应力智能张拉系统应用简述[J].科技风，2012，（2）：90-91.

[3]梁晓东，吴涛，刘德坤. 预应力智能张拉与传统张拉的比对试验研究[J].公路，2012，（4）：

144-146.