董昊
北京城建道桥建设集团有限公司 100000
摘 要
当代社会在各行各业当中都在发生着翻天覆地的变化，伴随着社会的发展与进步，新工法、新技术的引入，智能技术的普遍将成为当代社会发展的新方向。建筑行业更是如此，除了各省市地标性建筑、高楼大厦引人注目外，桥梁建设同样是人们关注的焦点。在预应力桥梁施工中也需要引入先进的技术来确保桥梁的质量、进度，在新技术的引入及应用方面就离不开预应力智能张拉、大循环压浆施工技术所起到的关键性作用了。预应力智能张拉、大循环压浆施工技术能够解决传统张拉、注浆由于监测方法的局限性，预应力张拉、注浆控制法的同步精度难以保证。如何严格控制有效预应力的不均匀大小，确保轴向预应力张拉、注浆施工质量符合设计规范，是解决目前预应力施工不当所造成的问题的关键。本文依托锦州市绕城公路（一期工程）新改建工程女儿河大桥，实施同步预应力的智能张拉、大循环注浆的施工技术，对于预应力张拉、注浆进行实时跟踪、进行智能控制、并且及时进行纠错。本文介绍预应力的智能拉力、大循环压浆施工技术的工艺及原理进行介绍，并重点阐述桥梁预应力智能张拉、大循环压浆施工技术在预应力桥梁中的应用。
关键词：桥梁预应力；智能张拉；大循环压浆。
绪 论
预应力梁体作为桥梁主要受力结构，其施工质量直接决定公路桥梁整体质量，对大量在役的预应力桥梁进行了研究和测试。结果表明，预应力桥梁的质量隐患的很大一部分就是由于预应力的结构不规则，灌浆不足以及缺乏有效的质量控制措施所致。由于持荷时间不足，锚固变形和预应力筋的回缩引起的预应力损失非常大，严重影响了有效预应力的建立。由于监测手段的限制，传统的预应力张力控制方法不能保证其同步的精度。基于上述原因，预应力智能张拉、大循环压浆施工技术应运而生。解决因施工不当而引起的桥梁预应力问题是最直接，最有效的方法。严格控制有效预应力的不均匀性和大小，从而确保了桥梁预应力的施工质量满足设计的规范要求，是具有了十分重要的现实意义。
研究基于锦州市绕城公路（一期工程）女儿河大桥新改建工程采用预应力智能张拉灌浆的施工技术，可以跟踪预应力张拉灌浆的全过程，智能控制，及时纠正错误。基本上消除了传统人工张拉，测量的精度比较低，这样容易造成安全事故与人身伤害，灌浆不足、减少环境和人为因素的影响，有效控制锚固件下预应力大小，改善施工工艺和安全性的问题。规范的张拉过程，提高了在施工中预应力的质量，确保了桥梁结构的安全性和耐久性，并且降低桥梁整体安全生命周期的成本。使得该系统的效益得到充分的发挥。
一、工程概况
女儿河大桥全长666米，桥宽23.1m，这座桥由五个总长为22-30M的预应力混凝土梁组成，它们是简单支撑的连续T梁。下部的结构由柱墩（柱直径1.6m）和摩擦桩基础（桩直径1.8m）组成。全桥共设了模数式80型伸缩缝的有2道,模数式的160型缩缝的有4道。桥台则为肋板式的桥台（肋厚1.0m，上顶宽1.4m，下底的宽为4.0m），摩擦桩的基础（桩径为1.2m）。由北京城建道桥建设集团有限公司城建，本工程预制T梁220片。
二、智能张拉与压浆技术工作原理
1、智能张拉技术工作原理
智能的张拉系统就是与其它智能工作系统相比较为复杂的智能系统，其中它包括了数字控制的技术、无线传输的技术、信息控制的处理技术、张拉方法和传感器应用技术。
现代智能的张位系统可以通过张位智能系统使员工简单，方便地控制了现代工业的控制系统，这样完成了智能化，标准化，全自动的预应力张拉，桥梁结构提高自动化最终实现预应力施工的质量，耐久性、桥梁施工安全性都显著提高的目的。[1]
该智能的张拉系统具有操作简单，人性化的界面以及对各种施工现场环境中的适应性的优点。也借助了智能张拉系统，可以自动读取了板与梁的参数，智能计算在张拉过程当中的压力值，可以无线控制其油泵的进退，并且可以可以实时收集油压和排量，并可以自动生成预应力张力记录表。整个过程不需要人工干预，具有纠错，数据同步，张力验证和其他张力过程控制功能。在预应力的张拉控制与施工技术在总结的基础之上，张拉的施工过程的计算机控制完全改变了传统的油泵手动张拉的操作，从而实现了张拉同步的控制。
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图1智能张拉系统 图2专用千斤顶
2、智能压浆技术工作原理
智能压浆技术在桥梁的施工中有广泛的应用，它的应用可以实现预应力筋的免受腐蚀，桥梁的使用寿命也将会大大的提高。预应力的钢筋由混凝土与钢筋两部分组成，只有将这两者进行紧密的结合在一起之后，才能发挥出较强的稳定性，能够有效的提高桥梁的稳固性和可靠性。
另外，智能的压浆技术系统也很复杂，包括入口处的测控箱，出口处的测控箱，注浆机和注浆泵。这些不同的组件需要各自履行职责，各自履行职责，协调工作，共同完成压浆施工的智能控制。[2]
循环智能的注浆系统由于测控系统，注浆系统和循环回路的系统而组成。 循环的泥浆使预应力管组成，磨浆机和灌浆连续不断地循环，将空气从管中抽出，及时发现管堵塞，并通过增加压力在孔上钻孔以排净杂质，从而消除了造成注浆不通过的因素。
管道的进、出口装有了精密的传感器，实时进行监测压力，并且将实时反馈给了系统主机进行了分析并且判断，压力由于测控系统来进行调节。根据其主机的指令，在注浆工艺、稳定压力、时间压力的约束下完成注浆质量，注浆饱满紧凑。
主机确定管道的填充是否在一段时间内保持不变。
该系统集成了高速制浆机，浆料储罐，浆料进料仪，退浆仪和浆料泵。在现场使用时，只有给水管和回水管与预应力管相连，可以进行注浆施工而不必增加管长。
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图3大循环压浆系统工作原理
三、在桥梁施工当中智能张拉的压浆技术中的应用
应力状态的调整是智能张拉施工最重要的启动工作。张力过程可分为几个阶段，每个阶段的张力值约占张力控制稳定性的十分之一。除此之外，对实际伸长量进行准确的记录和分析也是非常重要的一点，这样才能判断出张力力是否在可控的范围内。[3]
1、施工准备
在预应力施工之前，首先进行技术交底及安全教育选拔出专业的技术人员以及操作人员。在预制T梁施工中，预应力如同生命线的存在。因此，为保证预应力施工质量，必须要选择具有较强责任心的专业技术人员，从而可以完成智能化技术张拉系统的运行。另外还需要配备业务能力和责任心都较强的操作人员来配合专业技术的人员要做好智能预应力的施工，这样保证了设备安装的可靠性。其次，就要做好施工人员的培养工作。项目经理部需要聘请设备厂家专业技术人员来对相应工作人员和器械安装人员来进行培训，主要分理论知识和现场实际操作指导等两方面。为了确保现场设备的操作人员与安装的人员熟练使用智能张拉设备与操作的规程，可以详细说明了张拉工作过程当中出现的故障与问题。在培训之后，相关责任人员要通过具体的考核制度来对所有的员工来进行选拔，来保证员工的高质量，选取最有能力的员工来完成预应力工程的施工，进而有能力的员工更能保证预应力T梁的质量、安全和持久性的使用[4-6]。
（1）、张拉计算
计算公式:
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（2）、数据导入
将计算后的控制张拉力、张拉分级、停顿点数及停顿时间、理论伸长值等要素导入数控张拉控制设备中。
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图6 张拉要素导入图
2、预应力筋的制作
在预应力T梁施工中，需要确定了钢绞线的下料长度，应该确定预制T梁的长度，钢绞线的连接长度与千斤顶的工作长度。 在混凝土工作中，钢绞线应在切割前拉直。 切口的两面都用导线捆扎，然后用切割机切割。 剪下胶带并用胶带粘上以防止松动，然后在胶带上写上数字以进行装订。
3、预应力筋的穿束
放下预应力钢筋之后，应将其绑在地板上以使钢绞线伸直。每根绞线应按顺序编号，每1m使用18-22条导线，在施工过程中应用整束穿束可以很有效的对施工程序来进行简化，对施工效率来完成提高。并且在这个环节的施工中，需要十分重视清洁工作，穿线之前，应该清除锚固头之上的各种杂物与多余的波纹管。用高压水进行冲洗管道，并将管束的末端制成圆锥形，可以防止了波纹管在波纹管的接头之处卷曲与堵塞其管道。此外，导头可以配置为确保更快的螺纹速度。 穿线后，钢束应该能在管道当中进行自由滑动，否则应该找出原因并且采取了措施。
由于预应力钢束是弯曲的，因此很难用手拧入。通常情况下，用HSS钢丝以及手动穿过HSS钢丝的钢丝绳拉制，然后用半圆钢圈拉制钢丝头，以引导焊接接头，然后将钢束缓慢拉过绞车打孔。当钢梁头进入孔中时，将使用手动协助使其顺利进入孔中。
4、张拉设备安装
在进行张拉操作之前，零件应由相关的技术人员和监督人员进行检查，其结果应符合质量标准的要求。张力控制系统应仅在平台系统主管批准后才能激活。具体安装程序如下：
（1）安装工作锚、限位板；
（2）安装专用千斤顶；
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5、智能张拉
①、激活张拉的智能平台系统之后，现场的主管与操作人员的现场拍照，然后现场的操作人员开始执行张力程序；
智能张拉平台系统向智能张拉装置的张拉系统发送信号，由张拉系统控制专用千卡，按预紧系统准备的张拉顺序对称均匀拉伸。
②、机油泵向千斤顶张拉缸供油，按三阶段加载过程依次增加机油压力。以初始应力为起点计算伸长率的等级模式为10％，20％和100％；
③、在张拉的过程当中，智能张拉的平台系统测量并且记录着每个阶段，测量每个阶段张拉之后的活塞伸长率读数，并且随时检查伸长率值与计算值之间的偏差；
④、在张拉的过程当中，专用千斤顶的张拉速度由智能张拉系统平台和智能张拉系统控制，保证了稳定的供油和持荷；
⑤、在拉伸的过程之中，系统将会自动检测与测量其中的数据。当实际的伸长值与理论的伸长值之差要大于正负6%之时，系统将会自动进行报警并且停止其伸长。只有在找出原因并消除问题之后，才能采取下一步。
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图10张拉结束
6、配置浆液
为了更好的保证其浆体的质量，本工程则采用了成品的注浆剂。高速的制浆桶每次可以配制3-5包注浆剂。添加最后一袋浆液后，搅拌时间不应超过5分钟。料浆自动流入低速搅拌槽，低速搅拌槽自动打开，进行低速搅拌。
7、压浆施工
检查确定管路链接是否正确，启动“开始”按钮，电磁的激活。告诉梁板的两侧的工人要注意其安全。然后密切注意到电脑的压力与流量值是否正常。如发现异常，立即点击“停止灌浆”按钮，进行相应检查。当浓浆流出出口时，返回浆液罐，再注入管道，形成了循环回路的系统。在循环的系统之中浆液的连续流动，还能够同时排出在管内的空气与管内的杂质，从而大大提高了灌浆密度。每次注浆后，保持压力5分钟，设备自动溢出，保存数据，自动跳转到下一个注浆步骤[7]。
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图11 大循环压浆 图11 大循环压浆操作台
采用大循环智能压浆技术，浆液连续进出循环，有效排空管道内空气。实时控制管道中的压力，检查流量，并确保灌浆到管道中的压力填充程度。实时监测注浆水结合剂的质量。
整个灌浆过程都得到了真实的记录。灌浆全过程采用计算机程序控制和完成，可有效避免人为操作和环境对施工质量的影响。还可以实时记录和打印浆液监测、灌浆的压力、稳压的时间、流量、充填度等等各种的指标，实现永久追溯。
四、应用智能张拉与压浆技术在预应力施工当中的解决问题
1、常见问题
在预应力施工过程中，预应力筋伸长量不足用是一个非常常见的问题。出现这种问题的原因可能是由于预留管道的不顺直，这就会使得管道壁的摩擦力有了增加，虽然控制张拉的应力不变，但是会导致预应力钢绞线的平均张拉应力降低，这就直接带来了伸长量不足的的问题。在千斤顶的张拉处即使没有对预应力筋的张拉应力做出相应的改变，而伴随着管道在远离拉点之处摩擦力的增大，张拉的应力减小的程度要明显进行增大，整体的预应力而减小。伸长量不足的问题出现也就成了经常出现的问题了。另外在桥梁工程中也会出现预应力钢筋的实际弹性模量与计算的理论数据存在着一定的差异；此外，从油表转换到张力设备校准的张力数据不准确。
2、处理方法
T梁施工中需要预埋预应力管道，在这个工程中需要对每个坐标位置都要进行严格的定位（直线段80cm，曲线段50cm），并且保证水平和竖直位置准确，并且保证坐标点的固定可靠，整个预应力管道要保证圆滑和顺直。需要特别注意的施工人员在施工过程中不可造成局部的弯曲，在浇筑混凝土之前一定要认真检查后，确定可以施工后再进行施工。
在混凝土的浇筑和振捣过程中一定要将预应力管道保护好，要将插入式振搅器与管道保持适当的距离，这样可以有效的避免预应力管道发生位移。而且还要安排人员负责定时的将管道内衬管作推拉活动，一直工作到浇筑的混凝土达到初凝。这样做可以达到检查预应力管道是不是进入水泥浆；另外还可以针对少量的水泥浆有不慎漏入管道内，可以利用工作人员推拉塑料管的过程来将这些多余的水泥浆填入波纹管的凹槽中，来保证管道可以基本保持平滑。
在预制T梁钢绞线的理论伸长量进行计算时，预应力筋的弹性模量需要经过实验的测量来做一个实际数据的记录；将智能张拉设备的压力表及专用千斤顶送到专业的实验室进行准确标定。读数和记录人员一定要有认真负责的态度，和较强的责任心来完成数据记录的工作。
结 论
通过在锦州市绕城公路（一期工程）新改建工程女儿河大桥共220片T梁施工中，推广智能张拉注浆T梁预应力的施工工艺及施工控制措施。结果表明，施工效果比较明显，最大的伸长率误差要小于2%，实际的伸长率与理论的伸长率相差小于1mm。基本上消除了人工对于张拉施工中的影响，从而保证了桥梁预应力中的质量。可以得出以下结论：应用张拉程序的智能控制，不受主观和客观因素的影响，通过对桥梁施工停顿点、加载速率、负荷强度、持久时间、卸载速率的精准控制。大循环的灌浆技术的应用能有效提高灌浆在管道当中的充填程度，显著提高桥梁预应力结构的应力耐久性和完整性;应用智能张拉力技术工艺最显著的作用是提高了预应力工程的施工效率，消除每根绞线受力不均匀引起的滑丝，是保证有效预应力均匀度的有效措施。
参考文献
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[2]李宝辉.浅谈桥梁梁体预应力智能张拉和大循环智能压浆技术[J].中小企业管理与科技，2013，（34）：307-308.
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附 录
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