大循環(huán)智能壓漿工藝在后張預(yù)制梁孔道壓漿施工中運用技術(shù)報告.doc

大循環(huán)智能壓漿工藝在后張預(yù)制梁施工中的運用技術(shù)報告天津路橋建設(shè)工程有限公司第一分公司2013年12月28日目 錄一、項目的來源.3二、項目的介紹.3三、項目研究的目的及意義 .3四、項目研究的主要內(nèi)容.4五、項目研究方法和技術(shù)路線.5六、項目研究過程.6（一）大循環(huán)智能壓漿工藝的了解與熟悉.6（二）大循環(huán)智能壓漿設(shè)備的選取與操作培訓(xùn).8（三）大循環(huán)智能壓漿的首件驗收.10（四）總結(jié)大循環(huán)智能壓漿工藝并將其投入生產(chǎn)使 .14七、社會效益和實際應(yīng)用分析 .16八、大循環(huán)智能壓漿工藝的發(fā)展前景 .17一、 項目來源天津路橋建設(shè)工程有限公司第一分公司2013年自選科研課題。二、 項目介紹唐廊高速公路天津段一期工程第三標(biāo)段工程位于天津市寧河縣境內(nèi)，西起東棘坨鎮(zhèn)楊富莊村，向東斜跨西關(guān)引河進(jìn)入寧河鎮(zhèn)界內(nèi)，在?？谇f東南、張辛莊西側(cè)接薊運河大橋，全長4.786千米，本標(biāo)段共計橋梁結(jié)構(gòu)物9個，分別為西關(guān)引河大橋、K11+444.5中橋、K12+047中橋、K12+520中橋、寶蘆互通A1匝道橋、寶蘆互通A2匝道橋、K13+550箱型通道、K13+617箱型通道、K14+281.5中橋，橋梁全長1336.35米。其中西關(guān)引河大橋上部結(jié)構(gòu)主要為后張預(yù)應(yīng)力空心板梁（0-20跨），跨徑為20米、19.8米，后張簡支小箱梁（20-26跨），跨徑為35m、30m、24m。后張簡支變連續(xù)小箱梁（26-29、29-33跨），跨徑為30m。后張預(yù)制板梁共計490片，后張預(yù)制小箱梁共計130片，需要620次預(yù)制梁后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工。三、項目研究的目的及意義傳統(tǒng)壓漿工藝中，一是對壓漿材料和水用量控制不嚴(yán)，水膠比過大，導(dǎo)致泌水率大，在孔道內(nèi)容易形成鋼絞線銹蝕的環(huán)境；二是壓漿設(shè)備落后，壓漿泵的壓力不穩(wěn)定，漿液在孔道內(nèi)易產(chǎn)生氣塞，造成壓漿不密實；三是真空輔助壓漿過程中，不能形成完全的密閉空間，影響壓漿效果；四是人為影響因素過大，壓漿記錄數(shù)據(jù)缺乏真實性。采用大循環(huán)智能壓漿技術(shù)后，漿液滿管路持續(xù)循環(huán)能排盡管道內(nèi)空氣，并通過計算機(jī)智能控制壓漿時的水膠比、壓力和流量，并自動生成記錄報告，減少人為因素，提高了壓漿質(zhì)量，確保了預(yù)應(yīng)力橋梁施工質(zhì)量安全。通過對唐廊高速公路天津段一期工程第三合同620片預(yù)制梁后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工，達(dá)到預(yù)提高壓漿質(zhì)量的目標(biāo)，并歸納總結(jié)大循環(huán)智能壓漿工藝的技術(shù)特點，把大循環(huán)智能壓漿的控制系統(tǒng)、操作流程和施工工藝、重難點、存在的問題及解決辦法等按照作業(yè)指導(dǎo)書的形式進(jìn)行發(fā)表，編制出企業(yè)作業(yè)指導(dǎo)書，推進(jìn)企業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和管理水平。四、項目研究的主要內(nèi)容1、全面了解大循環(huán)智能壓漿的工藝流程及工作原理，掌握智能壓漿系統(tǒng)主要功能與特點，熟練操作大循環(huán)智能壓漿設(shè)備。2、制定培訓(xùn)學(xué)習(xí)措施，確保大循環(huán)智能壓漿新工藝在現(xiàn)場的實施和推廣，組織專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場指導(dǎo)及講解，培訓(xùn)一批能操作設(shè)備的新職工。3、進(jìn)行首件驗收，通過首件施工掌握大循環(huán)智能壓漿施工工藝流程，了解施工重難點，并形成首件驗收報告，指導(dǎo)后續(xù)施工。記錄壓漿施工過程中各項數(shù)據(jù)，掌握漿液的水膠比、灌漿壓力和漿液流量的控制數(shù)據(jù)，對漿道內(nèi)的漿液飽滿度、密實性進(jìn)行對比，并做好壓漿質(zhì)量的試驗檢測，得出檢測報告，定期召開小組會議，分析收集的數(shù)據(jù)和檢測結(jié)果。4、關(guān)注設(shè)備的故障率和穩(wěn)定性，以及使用過程中出現(xiàn)的問題和解決辦法，形成文字記錄。5、定期通過各種渠道了解循環(huán) 智能壓漿設(shè)備技術(shù)革新情況持續(xù)改進(jìn)。五、 項目研究方法與技術(shù)路線根據(jù)唐廊高速天津段一期工程地三合同預(yù)制梁的施工特點，以工程為載體，隨工程的進(jìn)展情況，分步驟進(jìn)行科研方案的編寫、實施、調(diào)整改善、成果總結(jié)；堅持理論聯(lián)系實際的科學(xué)方法，使用對比壓漿效果、壓漿材料損耗的手段，驗證科研效果，最終實現(xiàn)本次科研課題的目的。首先成立科研課題小組，確立項目負(fù)責(zé)人和各小組成員名單及職責(zé)分工，然后選定設(shè)備生產(chǎn)廠家，采購設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場操作培訓(xùn)，完成首件驗收，逐步掌握大循環(huán)智能壓漿施工工藝，通過數(shù)據(jù)收集和現(xiàn)場試驗，分析總結(jié)該工藝的功能特點和優(yōu)點，并驗證其在施工過程的實用性，穩(wěn)定性，最終形成作業(yè)指導(dǎo)書和科研課題報告，并在公司進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工推廣，具體技術(shù)路線如下：成立科研課題小組組織小組成員學(xué)習(xí)大循環(huán)智能壓漿工藝原理，討論科研難點。購買設(shè)備，聘請專門技術(shù)人員現(xiàn)場進(jìn)行操作培訓(xùn)。進(jìn)行首件施工，對漿液質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場試驗，熟悉了解設(shè)備各項使用功能。定期進(jìn)行小組成果匯報，分析整理收集的各項數(shù)據(jù)、參數(shù)。首件驗收合格后，完成后續(xù)預(yù)制梁壓漿施工，實時記錄各項壓漿參數(shù)，及時收集試驗數(shù)據(jù)和設(shè)備運行情況。形成作業(yè)指導(dǎo)書總結(jié)大循環(huán)智能壓漿工藝的施工特點和優(yōu)點，分析施工成本情況和施工功效，驗證其實用性，提出施工控制難點和改進(jìn)方向，并對存在的問題進(jìn)行分析解決，形成結(jié)論和報告。六、項目研究過程（一）大循環(huán)智能壓漿原理的了解與熟悉1、 傳統(tǒng)壓漿與大循環(huán)智能壓漿工作原理對比傳統(tǒng)壓漿多指真空壓漿，真空壓漿的工作原理：以塑料波紋管代替金屬波紋管，在預(yù)應(yīng)力張拉完成后采用專用密封罩將孔道系統(tǒng)密封，一端用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣，使孔道內(nèi)的真空度達(dá)到80%以上，然后再孔道孔道的另一端再用壓漿機(jī)以大于0.7MPa的正壓力將水泥漿壓入預(yù)應(yīng)力孔道。而大循環(huán)智能壓漿工藝是指在真空壓漿工藝上，引入“循環(huán)”壓漿新概念，在壓漿過程中完全排除管道內(nèi)空氣、精確控制漿液質(zhì)量、即時調(diào)控灌漿壓力大小和穩(wěn)壓時間，從而確保預(yù)應(yīng)力管道壓漿密實。大循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)由制漿系統(tǒng)、壓漿系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、循環(huán)回路系統(tǒng)組成，漿液在由預(yù)應(yīng)力管道、制漿機(jī)、壓漿泵組成的回路內(nèi)持續(xù)循環(huán)以排凈管道內(nèi)空氣，及時發(fā)現(xiàn)管道堵塞等情況，并通過加大壓力進(jìn)行沖孔，排出雜質(zhì)，消除致壓漿不密實的因素，在管道進(jìn)、出漿口分別設(shè)置精密傳感器實時監(jiān)測壓力，并實時反饋給系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行分析判斷，測控系統(tǒng)根據(jù)主機(jī)指令進(jìn)行壓力的調(diào)整，保證預(yù)應(yīng)力管道在施工技術(shù)規(guī)范要求的漿液質(zhì)量、壓力大小、穩(wěn)壓時間等重要指標(biāo)約束下完成壓漿過程，確保壓漿飽滿和密實，其工作原理圖如下：2、 熟悉了解大循環(huán)壓漿的優(yōu)越性在傳統(tǒng)壓漿方法中存在以下弊端：一是材料質(zhì)量及用量控制不嚴(yán)，壓漿材料要求低水膠比、高流動度、零泌水率，壓漿過程中現(xiàn)場工人為增加漿液的流動性往往采取加水的方式，使得水膠比過大，導(dǎo)致泌水率過大，在孔道內(nèi)形成鋼絞線銹蝕的環(huán)境；二是壓漿設(shè)備落后，原有制漿機(jī)的葉片線速度過小無法拌制出低水膠比、高流動度的漿體，同時灌漿泵的壓力不穩(wěn)定，漿液在孔道內(nèi)易產(chǎn)生氣塞，最終形成氣室；三是封錨方法不合理，傳統(tǒng)的封錨技術(shù)采用水泥砂漿封錨，其不能保證孔道在壓漿時的密閉性，致使預(yù)應(yīng)力管道在建立真空度和壓漿穩(wěn)壓階段不能承受一定的壓力，這是導(dǎo)致真空輔助壓漿方法難以達(dá)到其效果的原因之一；四是組織管理不嚴(yán)，對灌漿不密實的危害性認(rèn)識不足，沒有對壓漿過程進(jìn)行實時測控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，人為影響因素較大，數(shù)據(jù)缺乏真實性。而大循環(huán)智能壓漿的設(shè)計思路：循環(huán)壓漿，壓力控制，有效監(jiān)管，保證密實。循環(huán)壓漿：讓漿液在后張預(yù)應(yīng)力管道中持續(xù)循環(huán)，借助“連通管”的作用將管道內(nèi)的空氣完全排出，保證管道內(nèi)所填充的漿液內(nèi)沒有氣室或者空氣倉。壓力控制：采用新型專用封錨工具進(jìn)行封錨，保證整個回路系統(tǒng)不漏氣，在進(jìn)行持壓時不泄壓，只要持壓時間和壓力大小足夠，就能保證漿液充滿孔道且被壓密實。有效監(jiān)管：大循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)對后張預(yù)應(yīng)力管道壓漿過程中的漿液材料的水膠比、灌漿壓力和漿液流量進(jìn)行實時測控以及遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠保證漿液材料水膠比、灌漿壓力在合符規(guī)范的前提下進(jìn)行壓漿，當(dāng)這“三大指標(biāo)”超出規(guī)范限值時則不能壓漿。保證密實：只要漿液性能達(dá)到規(guī)范要求，在合理的壓漿方式、適宜的灌漿壓力下，并通過流量來計算梁體內(nèi)的漿液體積，便能保證管道壓漿密實。（二） 大循環(huán)智能壓漿設(shè)備的選取與操作培訓(xùn)1、 設(shè)備的選取科研小組通過網(wǎng)上平臺收集了大循環(huán)智能壓漿施工工藝原理及應(yīng)用狀況，并對目前市場上生產(chǎn)大循環(huán)智能壓漿設(shè)備的主流廠家，進(jìn)行電話調(diào)查，通過電子郵件資料進(jìn)一步了解了該工藝的施工功能和特點，另外對傲華測控技術(shù)（上海）有限公司生產(chǎn)的循環(huán)智能壓漿設(shè)備，走訪了京臺高速廊坊段九標(biāo)預(yù)制梁廠施工現(xiàn)場，詳細(xì)的了解了該設(shè)備的功能特點和現(xiàn)場使用情況，并采集影像資料。最終我科研小組決定選取有傲華測控（上海）技術(shù)有限公司生產(chǎn)的型號為AHCK-II的大循環(huán)智能壓漿車。該套設(shè)備主要由智能壓漿設(shè)備自動配料攪拌部分、智能壓漿設(shè)備真空泵部分、智能壓漿設(shè)備壓漿機(jī)部分等三部分組成，其主要技術(shù)參數(shù)如下：（1）、智能壓漿設(shè)備自動配料攪拌部分：自動上料、自動計量、自動保壓、液晶屏顯示，攪拌轉(zhuǎn)速為1200轉(zhuǎn)/分鐘，漿葉線速度15米/秒，稱量準(zhǔn)確度達(dá)到0.4%以內(nèi)，大大優(yōu)于要求的1%?？捎涗浢看蔚臄嚢钄?shù)據(jù)，并可隨時調(diào)取歷史攪拌數(shù)據(jù)。計數(shù)單位可精確到小數(shù)點后2位。其工作程序可由用戶預(yù)定，出廠裝機(jī)工作程序默認(rèn)為：先自動上水90%（或80%），然后高速攪拌桶自動運行并自動依次添加壓漿劑、水泥，之后繼續(xù)攪拌2分鐘，再補(bǔ)加剩余的10%（或20%）水，再攪拌2分鐘即可排入含攪拌功能的儲漿桶備用。 該設(shè)備除上述自動功能外，另設(shè)有手動功能，可手動完成上述全部工作程序或單項工作程序。最大攪拌量為700kg，足以供給各型壓漿機(jī)使用。 （2）、智能壓漿設(shè)備真空泵部分：最大真空度可達(dá)-0.097至-0.1，優(yōu)于所規(guī)定的-0.092；（3）、智能壓漿設(shè)備壓漿機(jī)部分：為連續(xù)式工作方式，壓力無波動，泵送漿體無氣泡，理論工作量4.5立方米/小時，并具備電控自動和人工手動（保壓罐）兩種保壓功能，保壓范圍可自由調(diào)整，且壓力表指示穩(wěn)定，指針不跳動。壓力表總量程為1.6Mpa ，最小分度值小于0.1 Mpa，壓漿時的實際壓力恰好位于壓力表量程的25%75%之間，計量更為精確。 2、 設(shè)備的操作培訓(xùn)制定培訓(xùn)學(xué)習(xí)措施，對科研小組進(jìn)行分組，將科研小組分成兩組確保每個成員能熟悉設(shè)備的參數(shù)、操作規(guī)程。確保大循環(huán)智能壓漿新工藝在現(xiàn)場的實施和推廣，組織專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場指導(dǎo)及講解，培訓(xùn)一批能操作設(shè)備的新職工。AHCK-II型大循環(huán)智能壓漿車（三） 大循環(huán)智能壓漿首件驗收1、 首件介紹本科研小組選擇西關(guān)引河大橋左幅第32跨中1#（中跨中梁）簡支變連續(xù)小箱梁為施工對象，跨徑30m。首件預(yù)制箱梁長度30m，高1.6m，底板寬1.0m，頂板寬2.4m，厚18cm。底板厚度由端頭的25cm漸變?yōu)?8cm。2、 首件壓漿1）準(zhǔn)備工作張拉完成后，采用切割機(jī)切斷短頭多余的鋼絞線，保證錨具外預(yù)留鋼絞線3cm，采用水泥砂漿封頭，為預(yù)應(yīng)力管道壓漿做好準(zhǔn)備，按要求，管道壓漿應(yīng)在張拉后48小時內(nèi)完成；壓漿作業(yè)我單位在2013年月6日8日對已張拉的首片梁進(jìn)行管道壓漿，壓漿機(jī)采用活塞式壓漿泵，由梁體底部管道開始逐束進(jìn)行；按設(shè)計水泥漿配比攪拌好水泥漿，檢測水泥漿稠度符合設(shè)計稠度要求，同時用壓力水沖洗管道；壓漿由管道一端壓漿孔開始，保持壓漿壓力在0.7Mpa左右，當(dāng)另一端壓漿孔開始冒出相同稠度水泥漿時，封閉壓漿孔，繼續(xù)注漿并穩(wěn)壓4min后，封閉注入水泥漿端的壓漿孔，壓漿過程詳細(xì)記錄了每束管道的壓漿時間和水泥用量。 壓漿準(zhǔn)備過程 壓漿進(jìn)行中壓漿完的效果總結(jié)首件施工掌握大循環(huán)智能壓漿施工工藝流程，了解施工重難點，并編寫首件驗收報告，為后續(xù)施工做指引。3、 壓漿過程中的參數(shù)對比如表1所示，在灌漿施工中，使用該系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)測控灌漿的水膠比、壓力和流量，以及保壓時間，從監(jiān)控結(jié)果看出，該孔道漿體材料的水膠比為0.250.34，進(jìn)漿最大壓力為0.88MPa，出漿壓力為0.58MPa，保壓時間4min，累積漿液體積136L。表2為梁的測控結(jié)果。表1 小箱梁孔道采用大循環(huán)智能壓漿測控記錄結(jié)果時間HH:MM:SS水膠比進(jìn)口壓力/MPa出口壓力/MPa進(jìn)口流量/L/min-1出口流量/L/min-1:09:120.250.210.0225.313.3:09:320.330.210.0329.814.6:09:430.280.240.0536.518.9-:09:550.310.280.0440.336.5:10:020.320.320.0941.339.8:10:160.350.380.1443.440.4-:10:280.290.850.5824.524.1:10:390.270.840.5524.323.9:10:480.340.860.5724.524.2-:10:570.280.870.5824.624.4:11:100.290.850.5624.524.2:11:440.320.870.5824.524.5表2 小箱梁Z32-中1梁的測試結(jié)果孔號波紋管長度/m實測水膠比平均值持壓時進(jìn)口壓力/MPa持壓時出口壓力/MPa實測累積漿液體積/L灌漿保壓時間/sX32-1-N1-129.870.310.880.5880240X32-1-N2-129.890.290.890.56128240X32-1-N3-129.900.320.900.59132240X32-1-N4-129.780.320.900.59136240X32-1-N1-229.10.330.850.5580240X32-1-N2-229.10.290.950.63128240X32-1-N3-229.00.300.790.52132240X32-1-N4-229.00.320.900.59136240 召開科研小組會議，針對首件壓漿過程及結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。首件壓漿施工中，設(shè)備故障出現(xiàn)次數(shù)為0，但工人在安裝封堵管時出現(xiàn)了一次安裝不牢固的狀況，壓漿中其他狀況均未發(fā)生。（四） 總結(jié)大循環(huán)智能壓漿工藝并將其投入生產(chǎn)使用1、 大循環(huán)智能壓漿的總結(jié)（1）漿液滿管路持續(xù)循環(huán)排除管道內(nèi)空氣管道內(nèi)漿液從出漿口導(dǎo)流至儲漿桶，再從進(jìn)漿口泵入管道，形成大循環(huán)回路，漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)，通過調(diào)整壓力和流量，將管道內(nèi)空氣通過出漿口和鋼絞線絲間空隙完全排出，還可帶出孔道內(nèi)殘留雜質(zhì)。（2）準(zhǔn)確控制壓力，調(diào)節(jié)流量a.精確調(diào)節(jié)和保持灌漿壓力 自動實測管道壓力損失，以出漿口滿足規(guī)范最低壓力值來設(shè)置灌漿壓力值，保證沿途壓力損失后管道內(nèi)仍滿足規(guī)范要求的最低壓力值。關(guān)閉出漿口后長時間內(nèi)保持不低 于0.5MPa的壓力。（2011版橋涵施工技術(shù)規(guī)范7.9.8條規(guī)定“對水平或曲線管道，壓漿壓力宜為0.5 0.7MPa關(guān)閉出漿口后宜保持一個不小于0.5MPa的穩(wěn)壓期35min ） b.當(dāng)進(jìn)、出漿口壓力差保持穩(wěn)定后，可判定管道充盈。 c.通過進(jìn)出口調(diào)節(jié)閥對流量和壓力大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。 d.穩(wěn)壓期間持續(xù)補(bǔ)充漿液進(jìn)入孔道，保證密實。 （3）準(zhǔn)確控制水膠比按施工配合比數(shù)量自動加水，準(zhǔn)確控制加水量，從而保證水膠比符合要求。（4）一次壓注雙孔，提高工效 對于跨徑50m內(nèi)的預(yù)制梁，單孔長度小于55m的預(yù)應(yīng)力管道均可雙孔同時壓漿，從位置較低的一孔壓入，從位置較高的一孔壓出回流至儲漿桶，節(jié)約勞動力，提高工效100%。2、 大循環(huán)智能壓漿工藝投入生產(chǎn)使用從2013年6月8日到2013年11月29日，我項目完成了現(xiàn)場106片預(yù)制梁大循環(huán)智能壓漿施工。其中設(shè)備故障次數(shù)為98次，平均壓漿一片后張預(yù)應(yīng)力梁出現(xiàn)故障0.93次，故障率比較高。歸納總結(jié)施工經(jīng)驗， 大循環(huán)智能壓漿故障出現(xiàn)主要表現(xiàn)在：封堵管擰靠不老、保管不良生銹腐蝕，平均每壓漿20片梁就要換取一批封堵管。針對封堵管存放問題，我科研小組提出了將其放入油桶中，保證了絲扣再次使