真空压浆施工技术的应用
主题词：桥梁工程,后张法预应力管道压浆,真空压浆
1、工程简介及真空注浆原理
新建武汉天兴洲公铁两用长江大桥是国家“十五”重点项目之一。该桥位于既有武汉长江二桥下游9.8Km处天兴洲江段。长江北汊主桥为三向预应力连续梁和双向预应力简支箱梁，为提高桥梁结构的耐久性，通过做孔道压浆试验，确定后张预应力管道注浆采用真空注浆工艺。
早在上世纪90年代，欧洲和北美已经普遍采用真空灌浆技术，取得了良好的效果;近年来，我国部分大型桥梁也开始使用真空压浆工艺。真空压浆就是在接近真空的状态下进行压浆，即通过抽真空手段，使预应力管道内的真空度达到80%以上，管内形成-0.08～-0.1MPa左右的负压，然后通过压浆设备以一定的压力将水泥浆压入预应力管道，通过“吸”与“压”相结合，在管道内形成致密高强的浆体，使孔道注浆取得良好的效果。
2 真空压浆的优点
和以往的普通压浆工艺相比，真空压浆由于工艺上的改进和水泥浆性能的改善，使施工质量大为提高。主要表现在以下几个方面：
(1)可以消除普通压浆法引起的气泡，增强了浆体的密实度。
(2)孔道在真空状态下，减小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。
(3)采用真空压浆，其水泥浆的性能可以大大改善，水灰比大幅减小，浆体强度可以达到很高的程度。
(4)真空压浆的工艺要求采用高强高密度耐高温的聚乙烯塑料波纹管，其良好的绝缘性能可以有效减少钢绞线的电化腐蚀，从而提高预应力结构的安全性和耐久性。
3、真空注浆工艺的设备及材料要求
3.1 设备要求
使用此项新工艺的前提条件是采用配套的预应力锚具组装件、成孔性能良好的塑料波纹管，使用专用设备抽、压设备、专用浆体外加剂。
真空压浆的关键是真空度的实现。真空度的实现通过抽真空设备以及密封系统来完成，所以必须增加一套抽真空设备和必要的密封部件。准备设备有;(1)快速有效的制浆设备;(2)真空泵;(3)压力容器;(4)进口、出口、排气口的截止阀;(5)预应力和非预应力两端的密封组件;(6)高效的压浆设备。
3.2材料要求
(1)能承受高负压符合要求的塑料波纹管。
(2)高质量的水泥浆。浆体水灰比控制在0.29～0.35，泌水率应小于2%，且浆体泌水应在24小时内被浆体完全吸收。
4、真空注浆施工工艺
(1)钢绞线切割 预应力钢束张拉完成后，用砂轮切割机将锚具外的外露钢绞线切除，外露2～3cm即可。冲洗管道，并用高压空气吹洗干净。
(2)密封 管道主要密封工作在封锚端，在管道最低点和最高点留设排气、排水、排浆的辅助管道，同时要注意密封，保证抽真空达到足够的负压。在封锚端采用专用密封罩进行密封。密封罩与锚具之间采用密封橡胶垫，橡胶垫上均匀涂抹玻璃胶加强密封效果。密封后半个小时就可以进行抽真空作业，密封罩可以多次使用。
(3)压浆前准备 压浆前的准备工作有安装真空泵机组、抽真空端的开关、抽气管道、观察管道、压力表、空气滤清器、排浆阀及普通压浆系统，同时对管道密封情况进行检查，检查无问题后即可准备抽真空。
(4)抽真空及配置浆液 设备准备妥当后，关闭吸气开关以外的所有阀门，开始抽真空，使真空度达到-0.08～-0.1MPa，并保证在停机1s时间真空度不低于-0.06MPa。在负压满足条件后即可进行注浆，在浆体进入压浆设备前必须不停的搅动。
(5)压浆 在真空度满足要求，启动注浆泵，开始往管道内压浆。浆体进入压力容器，关闭阀门，浆体进入一个废的容器中，直到流出的浆体无摆动，并有良好的稠度。在压浆过程中，真空泵必须连续工作，且保证一定的负压。
(6)停抽真空和保压 在真空泵与抽气管道中设置一段透明管道(用玻璃管)，作为观察管道。如果看到观察管道内有水泥浆通过，立即关闭吸气开关，防止水泥浆进入空气滤清器，停抽真空。同时打开排浆阀和排气阀(此时压浆不能停止)，水泥浆溢出，当溢出的水泥浆浓度和压入的浓度一致时，关闭排浆阀和排气阀(此时排气阀流出的也是浓浆)，在小于0.7MPa的压力下保持2min，再关闭进浆阀，压浆工作完成。
(7)工后清理工作 压浆工作完成后，清洗设备或转入其它压浆，注意密封罩应在压浆完成2h～4h拆除，管道上的阀门设备也要在水泥浆终凝完成后才能拆除，拆除后立即清洗，进行必要的检查后才允许重复使用。
5、 真空压浆的注意事项
(1)真空度达到要求
真空度的实现关键在于密封工作，在锚头位置的密封必须细致。在压浆过程中真空度始终保持在初始的真空度，直至压浆浆体从抽真空端流出，稠度和压浆端一样;
(2)准备工作充分
准备工作必须充分，指挥协调有序。各道工序衔接娴熟顺利，尤其是抽真空、注浆、关阀、停抽真空、排浆、关阀、保压工作必须流畅，阀门的操作不得随意，要及时、迅速，以保证负压状态压浆和足够的保压阶段。
(3)检查和保养设备
设备、阀门要勤检查和保养，及时更换有问题的管道和阀门。
(4)外加剂：配置时用料准确，保证浆液性能符合试验要求性;
(5)观察孔位置的安放：每30～50米一个或在预应力孔道的最不利点设置;
(6)保压：在完成排浆后，将各个出浆口密封，用压浆机对孔道施加不大于0.7Mpa的压力,进行保压,使管道内浆液达到饱满密实。
(7)压浆顺序：压浆顺序要求从低位孔道向高位孔道单端进行;
(8)温度控制：压浆过程及压浆后48小时内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则采取保温措施。当气温高于35℃时，压浆宜在午后或夜间进行;
(9)试件取样：压浆过程中，必须按规范规定抽取试件，以评定水泥浆质量;
(10)安全措施：压浆操作人员必须带防护眼镜。
6、 结束语
为了保证武汉天兴洲公铁两用长江大桥结构的耐久性，达到设计100年寿命的要求，在施工前进行了孔道注浆工艺试验，对传统注浆和真空注浆进行比选。破碎检查结果证实了真空注浆的优越性，确定采用真空注浆工艺目前我国铁路处于跨越式飞速发展阶段，对混凝土结构的耐久性能提出了更高的要求，这就要求我们在施工中要大力采用新工艺、工法，大力创新，以适应工程的需要。真空注浆的采用，为预应力体系的安全性、耐久性提供了良好的保障，是一项有良好应用前景的施工方法。