橋梁預應力智能張拉和智能大循環壓漿系統

韓延吉

中圖分類號：TU997文獻標識碼： A

摘要：大量預應力橋梁調查和檢測表明，預應力橋梁質量隱患主要來源于預應力張拉施工工藝不規范，如何改進預應力施工技術，如何對橋梁預應力進行有效控制，已經成為有待解決的重要問題。湖南省大岳高速公路有限公司在杭瑞高速臨湘至岳陽段的橋梁預應力采用智能張拉技術，變人工操作為智能機械自動控制，同時提高了工效，對提高橋梁結構的耐久性和使用壽命具有重大現實意義。

一、智能張拉系統工藝原理

橋梁預應力智能張拉系統指一種預應力自動張拉設備及其計算機控制系統，主要由預應力智能張拉儀、智能千斤頂、高壓油管等組成。其以應力為控制指標，伸長量誤差作為校對指標，系統通過傳感技術采集每臺張拉設備（千斤頂）的工作壓力和鋼絞線的伸長值（含回縮量）等數據，實時將數據傳輸給系統主機進行分析判斷，同時張拉設備（泵站）接收系統指令，實現張拉力及加載速度實時精確控制。系統還根據預設程序，由主機發出指令，同步控制每臺設備的每一個機械動作，自動完成整個張拉過程。

工藝原理示意圖1-1。

圖1-1 智能張拉系統工藝原理示意圖

（一）預應力智能張拉儀

此設備為超高壓動力輸出裝置，它的作用主要是為梁體的張拉裝置（千斤頂）提供可靠、穩定的提升動力，具有提升、保壓、回程等功能。

該設備能夠精準的實現程序設定的命令，通過無線通訊接口與計算機進行數據交換。采用成熟技術確保數據通訊的可靠交互。

預應力智能張拉主機預應力智能張拉從機

圖1-2 智能張拉儀結構外形圖

1、數據線

圖1-3數據線接頭

2、智能千斤頂

自身附帶電子位移傳感器，用于千斤頂內缸伸長量的測試,具有精度高、誤差小、量程大、移動平順等特點；自身附帶高精度壓力傳感器，能精準測量千斤頂輸出的力值。正常使用情況下，千斤頂所附傳感器校驗周期為一年。

智能千斤頂外形圖1-4

1-4智能千斤頂外形圖

3、主機觸摸屏（觸摸電腦）

本系統采用局域網連接主機與從機，可以利用主機自帶的觸摸屏直觀操作，也可以通過wifi連接主機與筆記本，使用時方便快捷、性能可靠、防濺水、防塵、抗震、耐高溫。

4、高壓油管

油管包括進油管、回油管，構成千斤頂提升、回程的油路。

二、智能大循環壓漿系統工藝原理

大循環預應力管道智能壓漿系統特指預應力自動壓漿裝置及其計算機控制系統，其主要技術原理如下：

系統由系統主機、測控系統、循環壓漿系統組成。漿液在由預應力管道、制漿機、壓漿泵組成的回路內持續循環以排凈管道內空氣，及時發現管道堵塞等情況，并通過加大壓力進行沖孔，排出雜質，消除致壓漿不密實的因素。

在管道進、出漿口分別設置精密傳感器實時監測壓力，并實時反饋給系統主機進行分析判斷，測控系統根據主機指令進行壓力的調整，保證預應力管道在施工技術規范要求的漿液質量、壓力大小、穩壓時間等重要指標約束下完成壓漿過程，確保壓漿飽滿和密實。

主機判斷管道充盈的依據為進出漿口壓力差在一定的時間內是否保持恒定。

在預應力混凝土張拉完成后，采用快硬砂漿或快硬水泥對端頭預應力筋與錨具間縫隙進行封堵，同時布置施工設備及機具。準備工作完成后，啟動LZJ02壓漿系統進行壓漿作業，其工藝原理見示意圖2-1。

圖2-1

三、施工工藝流程及操作要點

（一）智能張拉施工工藝及操作要點

1、準備工作

① 準備與張拉系統能配套使用的限位板、錨具、夾片，電腦（預裝Windows XP操作系統，自帶無線網絡適配器），三相電纜，陽傘等必須準備齊全。

② 對照張拉系統清單，清點設備，確定設備完好、配件齊全。

③ 核對專用千斤頂的編號，由于專用千斤頂都在出廠前統一標定，使用時一定要注意對應正確的標定公式。

④ 確定好待張拉的梁板。

⑤ 進行技術交底，學習熟悉系統軟件說明文件。

⑥ 布置張拉控制站。

2、電線連接

由專業電工連接好三相電源（連接三根火線），接電箱中，一般數字2、4 、6位置代表火線，字母N代表零線。

3、油管連接

連接好油管：油管連接處必須使用銅墊片以防止漏油。油管的保護彈簧應當靠近油嘴處以延長油管使用壽命。

4、專用千斤頂、天線、數據線安裝

安裝好限位板以后，起吊專用千斤頂。起吊之后，安裝好工具錨、工具夾片。然后連接張拉儀與千斤頂的數據線。

5、錨具安裝

安裝完畢，計算機操作人員對以上安裝步驟和部件進行檢查。

6、張拉施工智能操作要點

① 控制軟件回到主界面，檢查軟件左下角的狀態欄，顯示正常，右上角的“張拉梁號”正確，“第1次”張拉為準備狀態。

② 再次檢查確定梁板的兩端千斤頂安裝正確，然后啟動梁板兩端設備（按下綠色“油泵啟動”按鈕），啟動設備，電機運轉聲音正常，平順。儀器進行5分鐘預熱。

③ 通知梁板兩邊工作人員，注意安全。點擊控制軟件的“開始張拉”按鍵，“第1次張拉施工”啟動，此時密切注意在電腦上觀測壓力值和位移值是否正常，有異常立即點擊“ 暫停張拉”并進行相關檢查。電腦在張拉施工過程中嚴禁運行其他程序，操作人員時刻關注相關數值，嚴禁離開控制臺。

④ 在張拉過程中應密切注意梁板兩端設備和千斤頂的工作情況，注意安全，如有異常情況立即單擊“暫停張拉”、按下張拉儀“急停指示”按鈕，停止張拉，排除異常情況后，方可繼續張拉。

⑤ 每一孔張拉完成后，設備自動退頂，保存數據，并自動跳到下一個張拉步驟，在下一個張拉步驟開始之前，計算機操作人員應再次檢查錨具、千斤頂、限位板是否正確嵌套，數據連接線是否松動、被擠壓，千斤頂是否壓迫粗鋼筋等。

7、張拉結束

① 整片梁板張拉施工完成后依次關閉軟件、電機、切斷電源，拆卸千斤頂、油管。

② 張拉系統所有設備在張拉完畢以后必須妥善保管。

③ 定期維護。

（二）智能壓漿施工工藝及操作要點

1、設備放置與控制臺的設立

預應力智能壓漿臺車宜放置在待壓漿預應力管道的注漿端，距離不宜過遠，以減短進漿、返漿管的長度，控制臺設置在離智能壓漿臺車5～50m的范圍內。

2、管路連接

選擇適當長度的高壓管，分別將臺車的進漿口與梁端的進漿口、臺車的出漿口與梁端的返漿口、梁體另外一端兩個出漿口連接。

3、配置漿液

根據規范要求，橋梁預應力管道灌漿用漿液的水膠比應為0.26～0.28，其初始流動度應大于10～17s,30min后的流動度應不大于20s。預應力智能壓漿臺車高速制漿機轉速為1420r/min,可適應制備低水膠比漿液，為更好保證漿體質量，本項目采用成品壓漿劑。高速制漿桶每次可制備3～5包壓漿劑（每包壓漿劑質量為50kg），制備漿液時，應先在制漿桶內加入量好的水，然后加入壓漿料，再開啟攪拌機進行攪拌，水泥加入過程中應緩慢，以免水泥成團，攪拌不開。最后一包壓漿劑加入以后攪拌時間不宜超過5min，而后可開啟制漿機閥門，漿液自流至低速攪拌桶內，同時開啟低速攪拌桶開始低速攪拌。如因低速攪拌桶內存有較多漿液，高速桶內漿液暫時不能放入低速桶內時，高速制漿機應每隔3～5min開啟攪拌30s左右，以免漿液沉淀分層，高速攪拌桶內漿液的儲存時間不應超過30min。

4、設備調試

設備調試過程中，要求確保設備電源已經接通，接通設備電源，開機后核對壓漿數據準確無誤，然后試運行。

5、壓漿施工

再次檢查確定管路連接是否正確，然后啟動“梁孔擠水”按鈕，電磁閥啟動，電機運轉聲音正常，平順。通知梁板兩邊工作人員，注意安全。而后密切注意在電腦上壓力值和流量值是否正常，有異常立即點擊“暫停壓漿”并進行相關檢查。

在壓漿過程中應密切注意智能壓漿設備工作情況，注意安全，如有異常情況立即單擊“暫停壓漿”、按下智能壓漿臺車“急?！卑粹o，停止壓漿，排除異常情況后，方可繼續壓漿。

一次壓漿完成以后，將進漿與返漿管對接，點擊“清洗設備”進行管路沖洗，沖洗宜選擇高流量低壓力檔進行，并直至返漿口與溢流口均流出清水5min以上為止。

6、壓漿結束

整片梁板壓漿施工完成后依次關閉軟件、電機、切斷電源，拆下高壓管。

定期維護。電動液壓閥、電動調壓閥、水膠比測試儀每使用1個月必須進行維護保養，清除里面漿液凝固后的沉淀。

四、 效益分析

（一）技術效益

1、改變了人工油泵壓力表讀數控制張拉力，人工測量控制伸長量存在的技術缺陷如張拉力與壓力表的標定誤差和壓力表讀數誤差較大、壓力表讀數不穩定、手動加壓控制操作誤差大難以精確控制張拉力、人工測量伸長值讀數誤差大、人工填寫張拉記錄、真實性難以保證等等，真正實現張拉、壓漿“精確、穩定、自動、安全、高效”。

2、智能張拉和壓漿控制系統綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術，具有較強的可靠性和適應環境的能力，編程簡單，容易被技術人員掌握，體積小，功耗低，重量輕，實用性強。

3、實現了智能操作和自動監控，張拉數據自動生成報表，數據詳細，無法更改，讓業主、監理放心。

4、杜絕預應力張拉與壓漿施工中人為因素的不利影響，有利于實現規范化施工。

（二）經濟效益

1、節約勞動力，張拉和壓漿施工工效相對于非智能施工提高5倍以上，人工費消耗降低了2/3，明顯提高工程施工進度，降低了施工成本。

2、智能化施工、動態管理和自動監控，可及時發現問題、及時解決，不留后遺癥，提高了施工精度，明顯延長了橋梁的使用壽命，從而節約后期加固、維修、拆除的費用，經濟效益明顯。