桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法

1 前言

桥梁结构耐久性是影响桥梁安全、结构寿命的关键因素，上部结构的提前损坏如出现早期下挠、开裂等病害和桥梁安全事故发生是国内交通行业日益关注的问题。大量预应力桥梁调查和检测表明，预应力桥梁质量隐患主要来源于预应力张拉施工工艺不规范和缺乏有效的压浆质量控制手段，有效预应力的建立直接关系桥梁安全性、可靠性和使用寿命。如何改进预应力施工技术，如何对桥梁预应力进行有效控制，已经成为亟待解决的重要问题。河北省高速公路石安改扩建项目桥梁、高岭2号高架桥、天津津歧公路东风大桥、通平沙园里高架桥，推行桥梁标准化施工和精细化管理，桥梁预应力采用智能张拉和智能压浆施工技术，改变了传统的张拉压浆工艺，严格控制预应力张拉的精度和管道压浆的密实度，对提高桥梁结构的耐久性和使用寿命、降低桥梁的寿命周期成本具有重大现实意义。2012年5月20日，由交通运输部科技司组织的鉴定委员会对预应力张拉与压浆智能化成套技术及远程监控研究进行了技术鉴定，专家委员会一致认为该预应力张拉与压浆智能化成套技术及远程监控研究成果具有创新性和自主知识产权，推广应用意义深远，经济效益和社会效益显著，项目成果总体达到国际先进水平。

2 工法特点

2.1采用智能张拉施工技术，变人工操作为智能机械自动控制，实现精确同步，自动施工提升张拉精度。

2.2采用大循环智能压浆施工技术，持续循环压力排尽孔道空气，保证压浆密实，避免或明显减少钢绞线锈蚀，提高桥梁结构的耐久性，采用双孔同时压浆，提高工效、提高工程施工进度。

2.3智能张拉、智能压浆配套智能系统控制方案，其共同作用效果保证桥梁预应力良好实现。

2.4智能化施工，改变了传统的质量管理模式，一键式操作简单易懂，实现远程监控，全过程系统自动运作，施工规范，系统自动打印数据表，无法篡改，实现“智能控制、远程跟踪、及时纠错”，便于实行动态管理和历史溯源。

2.5采用优质专用压浆料，避免单纯使用水泥和外加剂混合，保证浆体质量。

3 适用范围

该工法适用于桥梁结构预应力张拉和孔道压浆施工。

4 工艺原理

4.1智能张拉系统工艺原理

桥梁预应力智能张拉系统指一种预应力自动张拉设备及其计算机控制系统，主要由预应力智能张拉仪、智能千斤顶、自带无线网卡的笔记本电脑、高压油管等组成。其以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标，系统通过传感技术采集每台张拉设备（千斤顶）的工作压力和钢绞线的伸长值（含回缩量）等数据，实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备（泵站）接收系统指令，实现张拉力及加载速度实时精确控制。系统还根据预设程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程。

工艺原理示意图4.1。

图4.1 智能张拉系统工艺原理示意图

4.1.1预应力智能张拉仪

此设备为超高压动力输出装置，它的作用主要是为梁体的张拉装置（千斤顶）提供可靠、稳定的提升动力，具有提升、保压、回程等功能。该设备能够精准的实现程序设定的命令，通过无线通讯接口确保数据通讯的可靠交互。

预应力智能张拉仪结构构成，请见图4.1.1。

图4.1.1 智能张拉仪结构示意图

4.1.2智能千斤顶

它采用新型密封件，高压自增强油缸强度，优化千斤顶结构尺寸，在保证千斤顶行程，油压不变的前提下，重量比常规穿心式千斤顶减轻30％～45％，使千斤顶的重量出力比达到0.6：1，同时千斤顶长度和外径减小，能减小预留钢绞线的长度，可广泛应用于先张法和后张法的预应力施工。自身附带电子位移传感器，用于千斤顶内缸伸长量的测试。具有精度高、误差小、量程大、移动平顺等特点；自身附带高精度压力传感器，能精准测量千斤顶输出的力值。

智能千斤顶及其尺寸（150T）示意图4.1.2。

4.1.2 智能千斤顶及其尺寸（150T）示意图

4.1.3设备无线连接

本系统采用局域网WIFI连接计算机与智能张拉仪，利用计算机自带的无线网卡，使用方便快捷，性能可靠。

4.1.4高压油管

油管包括进油管、回油管，构成千斤顶提升、回程的油路。 4.1.5系统特点

1.采用创新性设计，精确控制张拉力值大小，精确测量预应力筋伸长量，实现自动补张，自动采集预应力筋伸长量，及时校核伸长量误差，精确实现“双控”操作。

2.可同时控制两个或多个千斤顶的张拉，真正实现“多顶同步”张拉施工工艺。 3.张拉加载速率、停顿点、持荷时间等张拉要素自动控制。

4.系统采用无线采集控制，远程监控，便于操作，模块化设计，具有较高可靠性及可维护性。

5.掌握梁板信息和张拉有关的技术信息，能实现验收评估自动化。 6.随时掌握张拉设备的状况，如性能、校准状况等。 7.智能分析处理数据，自动形成工程管理所需的各种报表。 8.能及时自动反馈数据至相关部门，相关部门可及时下达指令。 9.系统采用傻瓜式操作控制，软件界面友好，易于操作，可靠性高。

10.该电动液压装置采用立式电机安装，油泵内置油箱，噪音小，漏泄小，寿命长，结构合理，手动、自动一体化设计。

4.2智能大循环压浆系统工艺原理

大循环预应力管道智能压浆系统特指预应力自动压浆装置及其计算机控制系统，其主要技术原理如下：

系统由系统主机、测控系统、循环压浆系统组成。浆液在由预应力管道、制浆机、压浆泵组成的回路内持续循环以排净管道内空气，及时发现管道堵塞等情况，并通过加大压力进行冲孔，排出杂质，消除致压浆不密实的因素。

在管道进、出浆口分别设置精密传感器实时监测压力，并实时反馈给系统主机进行分析判断，测控系统根据主机指令进行压力的调整，保证预应力管道在施工技术规范要求的浆液质量、压力大小、稳压时间等重要指标约束下完成压浆过程，确保压浆饱满和密实。

主机判断管道充盈的依据为进出浆口压力差在一定的时间内是否保持恒定。 在预应力混凝土张拉完成后，采用快硬砂浆或快硬水泥对端头预应力筋与锚具间缝隙进行封堵，同时布置施工设备及机具。准备工作完成后，启动压浆系统LZJ02进行压浆作业，其工艺原理见示意图4-2。

大循环预应力智能压浆系统返浆梁 体水胶比测试仪返浆测控仪预应力管道灰浆泵低速储浆桶高速制浆机进浆测控仪进浆溢流吸浆管计算机

图4.2预应力智能压浆系统结构示意图

4.2.1智能压浆台车构成

1.高速制浆机：此设备将成品压浆料和水进行高速搅拌，制作可用于压浆用的浆液，其转速为1420r/min,叶片线速度>10m/s。

2.低速储浆桶：浆液在高速桶内配置好以后导流至此桶内低速搅拌（转速85r/min）储存，以保持流动度和不因发热而改变性能（浆液一直处于高速搅拌状态则易发热而性能改变）。

3.灰浆泵：此为动力输出装置，将低速储浆桶内浆液加压并输送至预应力管道内。 4.水胶比测试仪：用于测量低速搅拌桶内浆液的密度与水胶比。

5.进浆测控仪：此设备包含压力测量装置、流量测量装置、进浆-溢流阀，能准确测量管路中浆液的压力和流量、控制浆液的流向。

6.返浆测控仪：此设备包含压力测量装置、流量测量装置、返浆阀和调压阀，能准确测量管路中浆液的压力和流量、进行系统的自动调压。

4.2.2设备无线连接

该系统采用局域网连接计算机与智能压浆台车，性能可靠，有效控制距离为200m。 4.2.3高压橡胶管

此设备为浆体的流动提供管路。需要现场连接的管路有吸浆管、进浆管、返浆管、两孔对接管，可承受最大压力为8MPa。

4.2.4系统特点 1.实时监测水胶比

系统水胶比测试仪实时监测浆液水胶比，当实测水胶超过规范要求时及时给出警示信息，《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定“浆液水胶比宜为0.26～0.28 ”。

2.精确控制压力

系统通过每次压浆时实测管道压力损失，以出浆口满足规范最低压力值为原则设置灌浆压力值。保证沿途压力损失后管道内仍满足规范要求的最低压力值，《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定 “对水平或曲线管道，压浆压力宜为0.5 ～0.7MPa，关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的压力”。

3.实时监测流量、自动计算管道内浆液体积

系统智能测控仪可监测实时进浆、返浆流量及计算管道内浆液体积与充盈程度。 4.浆液循环排气

对于曲线管道，一次过浆往往很难将管道内的空气完全带出，而采用大循环回路方式，将出浆口浆液导流至储浆桶，从而可使得浆液在管道内持续循环，通过调整泵排流量将管道内空气完全排出，同时通过浆液循环带出孔道内残留杂质。

5.自动测试管道压力损失及自动调压

通过浆液持续循环实时测试管道进、出浆口压力损失值，并自动调整灌浆压力以保证全管路灌浆压力值满足规范的相应要求。

6.智能分析处理数据，自动形成工程管理所需的各种报表。 7.能及时自动反馈数据，相关部门可根据反馈数据及时下达指令。 8.系统采用傻瓜式操作控制，软件界面友好，易于操作，可靠性高。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1智能张拉施工工艺及操作要点

准备工作 准备限位板、锚具等清点检查设备 核对千斤顶编号 确定张拉梁板 进行技术交底 电线连接 油管连接 千斤顶、天线、数据线锚具安张拉作业完进行下步工布置张拉控制站 图5.1 智能张拉施工工艺流程图

5.1.1准备工作

1.准备与张拉系统能配套使用的限位板、锚具、夹片，电脑（预装Windows XP操作系统，自带无线网络适配器），三相电缆，阳伞等必须准备齐全。

2对照张拉系统清单，清点设备，确定设备完好、配件齐全。

3.核对专用千斤顶的编号，由于专用千斤顶都在出厂前统一标定，使用时一定要注意对应正确的标定公式。

4.确定好待张拉的梁板。

5.进行技术交底，学习熟悉系统软件说明文件。

6.布置张拉控制站。控制站选择在确定待张拉梁板侧面，要求不影响现场施工、控制站能安全工作、无阳光直射，在张拉过程中无需移动就能方便看到梁板的两端，能连接到220V电源以保证电脑张拉过程中不掉电，取消电脑的屏幕保护，自动关闭硬盘等功能，安装好控制软件。将张拉仪主机和专用千斤顶布置于张拉端，并使之能与控制站保持直线可视状态。

5.1.2电线连接

由专业电工连接好三相电源（连接三根火线），接电箱中，一般数字2、4 、6位置代表火线，字母N代表零线。不应该剪断或拆除接线插头，连接电线以后，用试电笔检查电源是否正常。严禁带电状态下作电线连接操作。

请见电线连接示意图5.1.2，其中2、4、6位置代表火线，N位置代表零线；右侧图指明仪器插头中连接火线的位置。靠近凹槽位置的一孔不连接电线。

图5.1.2电线连接示意图

5.1.3油管连接

连接好油管：仔细检查油嘴及接头是否有杂质，必须将其擦拭干净，确保进油管与回油管不被混淆。回油管在千斤顶的安装位置为张拉时千斤顶远离梁板的一段，即千斤

顶安装了黑色安全阀的一端；油管连接处必须使用铜垫片以防止漏油。油管的保护弹簧应当靠近油嘴处以延长油管使用寿命。

油管连接位置示意图5.1.3。如图所示，进油管安装位置靠近数据线接口，保护弹簧靠近油嘴起到保护作用；回油管安装位置远离数据线接口，回油管的另外一端安装在千斤顶带有安全阀的油嘴处。

图5.1.3油管连接位置示意图 5.1.4专用千斤顶、天线、数据线安装

安装好限位板以后，起吊专用千斤顶。千斤顶必须采用钢丝绳起吊以确保安全。起吊之后，安装好工具锚、工具夹片。工具夹片的安装必须符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）相关要求。工具夹片未起作用或未完全起作用都会导致最终伸长量误差偏大。然后连接张拉仪与千斤顶的数据线，张拉一孔完毕，不得拉扯该数据线用于移动千斤顶。为了使钢绞线受力均匀，应当采用梳编穿束工艺，接下来安装好仪器天线。

1.千斤顶钢丝绳、仪器天线安装

图5.1.4-1千斤顶、仪器天线连接位置示意图

2.数据线连接

图5.1.4-2数据线连接位置示意图

5.1.5锚具安装

图5.1.5锚具安装示意图

安装完毕，计算机操作人员对以上安装步骤和部件进行检查。 5.1.6张拉施工智能操作要点

1.控制软件回到主界面，检查软件左下角的状态栏，显示正常，右上角的“张拉梁号”正确，“第1次”张拉为准备状态。

2.再次检查确定梁板的两端千斤顶安装正确，然后启动梁板两端设备（按下绿色“油泵启动”按钮），启动设备，电机运转声音正常，平顺。仪器进行5分钟预热；温度低于10摄氏度时，进行15～30分钟预热。

3.通知梁板两边工作人员，注意安全。点击控制软件的“开始张拉”按键，“第1次张拉施工”启动，此时密切注意在电脑上观测压力值和位移值是否正常，有异常立即点击“暂停张拉”并进行相关检查。电脑在张拉施工过程中严禁运行其他程序，操作人员时刻关注相关数值，严禁离开控制台。

4.在张拉过程中应密切注意梁板两端设备和千斤顶的工作情况，注意安全，如有异常情况立即单击“暂停张拉”、按下张拉仪“急停指示”按钮，停止张拉，排除异常情

况后，方可继续张拉。

5.每一孔张拉完成后，设备自动退顶，保存数据，并自动跳到下一个张拉步骤，在下一个张拉步骤开始之前，计算机操作人员应再次检查锚具、千斤顶、限位板是否正确嵌套，数据连接线是否松动、被挤压，千斤顶是否压迫粗钢筋等。

5.1.7张拉结束

1.整片梁板张拉施工完成后依次关闭软件、电机、切断电源，拆卸千斤顶、油管。 2.张拉系统所有设备在张拉完毕以后必须妥善保管，仪器、千斤顶都必须有良好的防晒、防水措施。

3.定期维护。油量不足情况下应及时加注符合要求的抗磨液压油。每三个月更换一次液压油。

5.2预应力筋加工与制作控制要点

5.2.1 预应力混凝土结构所采用的钢绞线与精轧螺纹钢筋的质量，应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224-2003）、《预应力混凝土用螺纹钢筋》（GB/T 20065-2006）的规定和要求。

5.2.2预应力筋进场时应分批验收，验收时，除应核对其质量证明书、包装、标志、规格和逐盘进行外观质量检查外，尚须委托有相应资质的公路工程试验检测机构按照下列规定进行检验。

1.钢绞线

⑴.钢绞线检验项目、检验频次、取样数量与质量要求见下表5.2.2-1

钢绞线检验项目、频次、取样数量与质量要求 表5.2.2-1

检验项目 1.外观 2.外形尺寸 3.抗拉强度 4.最大力总伸长率 5.规定非比例延伸力 6.弹性模量 7.松弛性能 1根1.5m/每合同批 3根1.1m/每批 每批≤60t同厂家、符合《预应力混凝同规格、同品种、同土用钢绞线》（GB/T 批号钢绞线 5224-2003） 取样数量 抽验项目频次 质量要求 备注：1.合同批为一个订货合同的总量。2.样品应分别从3盘上截取；如每批少于3盘，则应

逐盘取样进行上述检验。

⑵.检验结果中有一项不合格，则不合格盘报废，并再从未试验过的钢绞线中取双倍数量的试件做该不合格项的复验，如仍有一项不合格，则该批钢绞线为不合格。

2.精轧螺纹钢筋

⑴.精轧螺纹钢筋检验项目、检验频次、取样数量与质量要求见下表5.2-2-2。

精轧螺纹钢筋检验项目、频次、取样数量与质量要求 表5.2-2-2

检验项目 1.表面质量 2根0.55～0.60m 2.屈服强度 /每批 3.抗拉强度 4.极限伸长率 取样数量 抽验项目频次 每批≤60t，每增加40t增加一个拉伸试验，产品应为同厂家、同规格、同品种、同批号精轧螺纹钢筋 质量要求 符合《预应力混凝土用螺纹钢筋》（GB/T 20065-2006） 备注：表中检验项目2～4项均由拉伸试验得到，拉伸试验的试件不允许做任何形式的加工； 表面质量检查时应检查螺纹钢筋的螺纹形状，不允许有螺纹错位。

⑵.拉伸试验结果中有一项不合格，则需另取双倍数量的试件重做各项试验，如仍有一项不合格，则该批钢筋为不合格。

3.预应力筋的实际强度不得低于现行国家标准的规定。预应力筋的试验方法应按现行国家标准的规定执行。

4.预应力筋应存放于干燥的仓库中，露天及现场存放时应在地面上架设枕木，严禁与潮湿地面直接接触，并加盖篷布或者搭盖防雨棚，尽量缩短存放期限，特殊环境应该在订货中采用防锈包装。

5.2.3 预应力筋的制作 1.预应力筋下料

⑴.预应力筋的下料长度应满足预应力筋设计尺寸及张拉需要。 ⑵.预应力筋的切断，应采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。 ⑶.下料过程中预应力筋严禁在地面上拖拉，避免预应力筋磨损。 2 预应力筋编束穿束

预应力筋由多根钢绞线组成时，同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时，应逐根理顺，绑扎牢固，防止互相缠绕，编束完成后严禁将预应力筋在地面上拖拉。 采用短束梳编穿束工艺。

⑴.跨径小于或等于45m的预制梁及其它钢束长度较短、根数较少、重量较轻的预

应力钢束可采用短束梳编穿束工艺。

⑵. 短束梳编穿束工艺步骤（以一束9根的钢束为例）：

①.机具准备：扎钩、扎丝、梳束板(可用锚具代替)、透明胶带、刀片、油性笔、号码纸、卷扬机、钢丝绳（宜为Φ8mm）等。

②.下料：每束钢绞线下料时应有一根钢绞线长出10～20cm作为中间钢绞线，其余各根钢绞线下料长度应基本一致。

③.编号：每根钢绞线的两端应编上同样的号码，以透明胶带将写好的号码绑在钢绞线的两端，同时对锚具进行编号，两端的锚具应同时编号，一块锚具顺时针编号，另一块锚具逆时针编号。编号应写在锚具的外露面（安夹片的一面）。如下图5.2.3所示。

④.端头绑扎：端头绑扎宜分层进行。如图5.2.3所示1、2、8号钢绞线作为一层，7、9、3号钢绞线作为一层，4、5、6号钢绞线作为一层，先逐层绑扎再整体绑扎。绑扎好后的钢绞线根据每束钢绞线根数的不同呈正方形、矩形、梯形等形状。

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图5.2.3（a）锚具1 图5.2.3（b）锚具2

⑤.梳束：利用梳束板或锚具对钢绞线进行梳理，每梳理钢绞线长度约1m时，用扎丝将钢绞线扎紧，绑扎时扎丝端头朝上。逐段绑扎直至将钢绞线梳理完毕。

⑥.穿束：钢丝绳一端连接卷扬机，另外一端做成绳套与钢绞线穿入端绑牢，穿入端端头可用塑料瓶套住并用胶带缠紧。启动卷扬机缓慢匀速拉动钢绞线。

⑦.对中调整：穿束完毕后，将穿入端钢丝绳、塑料瓶和胶带等去除，使钢绞线编号外露，先将中间钢绞线套入锚具孔内中间位置，上夹片，稍微顶紧，再将其它钢绞线分别套入对应的锚具孔内。旋动锚具使两端锚具各孔位对中。如图5.2.3（a）（b）所示1号钢绞线均在上方。

⑧.注意事项：

A.钢绞线的编号在两端按从小到大呈锥形排列，以透明胶粘牢。

B.钢绞线绑扎须牢固，顺序不能打乱，绑扎后的钢绞线要能成为有一定刚度的整体。 ⑶.钢绞线在穿束时，注意绑扎接头须要朝上，防止扎丝刮坏锚垫板。

5.3预应力筋锚具、夹具和连接器质量控制要点

5.3.1预应力筋锚具、夹具和连接器应符合国家现行标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》（GB/T 14370-2000）的要求。

5.3.2预应力筋锚具应按设计要求使用。用于后张的锚具或其附件上应设置压浆孔或排气孔，压浆孔应有足够的截面面积，以保证浆液的畅通。

5.3.3 夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能。需敲击才能松开的夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员安全不造成危险。

5.3.4用于后张法的连接器，必须符合锚具的性能要求；用于先张法的连接器， 必须符合夹具的性能要求。

5.3.5锚具、夹具和连接器进场时，除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格及数量外，还应委托有相应资质的公路工程试验检测机构进行检验。

1.锚具、夹具、连接器检验项目、检验频次、取样数量与质量要求见表5.3.5。

锚具、夹具、连接器检验项目、频次、取样数量与质量要求 表5.3.5 检验项目 1.外观 2.硬度 3.静载锚固性能试验 4.二次张拉锚具、锚杯、3套/每批 支承连接强度 取样数量 10%，不少于10套/每批 每批≤1000套，同类产5%，不少于5套/每批 品、同类原料、同种工6套/每批 艺一次投料生产的数量 螺纹连接破坏强度≥1.5倍工作荷载 14370-2000) 检验频次 质量要求 符合《预应力筋锚具、夹具、连接器》(GB/T 2.检验结果判定

外观：表面无裂纹，影响锚固性能的尺寸符合设计要求，应判为合格；如此尺寸有一项超过允许偏差，则应取双倍数量重做检验；如仍有一套不合格，则应逐套检查，合格者方可使用。

硬度：每个零件测试3点，其硬度应在设计要求的范围内；如有一个零件不合格，则应取双倍数量的零件重做试验；如仍有一个零件不合格，则应逐个检查，合格者方可使用。

静载锚固性能试验：抽取6套锚具（夹具或连接器）组成3个预应力筋锚具组装件进行静载锚固性能试验，如有一个试件不符合要求，则应另取双倍数量重做试验；如仍有一个试件不符合要求，则该批产品为不合格。

二次张拉锚具、锚环、支承连接强度试验：抽取3套锚具、锚环、支承连接组成3个组装件进行试验，如有一个试件不符合要求，则应另取双倍数量重做试验；如仍有一个试件不符合要求，则该批产品为不合格。

5.4智能压浆施工工艺及操作要点

图5.4 智能压浆施工工艺流程图

设备设置及控制台设双孔循环模式 管路连接及确定循环模配置浆液 设备调试 压浆施工 压浆作业完成 进行下步工序 单孔空外循环模式 双孔交叉循环模式 5.4.1设备放置与控制台的设立

预应力智能压浆台车宜放置在待压浆预应力管道的注浆端，距离不宜过远，以减短进浆、返浆管的长度，控制台设置在离智能压浆台车5～50m的范围内。

5.4.2管路连接与循环模式

1.双孔循环模式：选择适当长度的高压管，分别将台车的进浆口与梁端的进浆口、台车的出浆口与梁端的返浆口、梁体另外一端两个出浆口连接，如下图5.4.2-1所示。

图5.4.2-1 智能压浆管路连接示意图

2.单孔孔外循环模式：对于长度大于30m的预制梁或其他较长的预应力管道，宜采用单孔孔外循环压浆模式，连接方式如下图5.4.2-2所示：进浆管、返浆管、压浆嘴通过三通连接，并在进浆嘴与返浆管上安装阀门，同时在预应力管道另外一端的出浆口安装出浆嘴及阀门。

三通进浆管阀门返浆管阀门进浆咀

图5.4.2-2 单孔孔外循环模式管路连接

3.双孔交叉循环压浆模式：对于连续刚构梁桥（长度大于50m）宜采用双孔交叉循环压浆模式，连接方式如下图5.4.3所示：预应力智能压浆台车1与台车2同时工作，通过两侧预应力智能压浆台车内浆液的不断交换循环，解决了长管道循环排气的难题；循环结束后关闭阀2、阀2，开启阀门3、阀3’，两侧智能压浆系统分别进行孔外循环与自动调压；压力调节至预设值后分别自动锁压，关闭阀1、阀1’，保证进口压力达到规范要求值。

长管道双孔交叉循环压浆模式三通阀 1预应力管道阀 2'回流进浆三通进浆智能压浆台车1阀 3返浆阀 2阀 1'阀 3'智能压浆台车2返浆连续刚构梁体(长度大于50m)回流计算机 图5.4.3 双孔交叉循环压浆模式

5.4.3配置浆液

根据规范要求，桥梁预应力管道灌浆用浆液的水胶比应为0.26～0.28，其初始流动度应大于10～17s,30min后的流动度应不大于20s。预应力智能压浆台车高速制浆机

转速为1420r/min,可适应制备低水胶比浆液，为更好保证浆体质量，本项目采用成品压浆剂。高速制浆桶每次可制备3～5包压浆剂（每包压浆剂质量为50kg），制备浆液时，应先在制浆桶内加入量好的水，然后加入压浆料，再开启搅拌机进行搅拌，水泥加入过程中应缓慢，以免水泥成团，搅拌不开。最后一包压浆剂加入以后搅拌时间不宜超过5min，而后可开启制浆机阀门，浆液自流至低速搅拌桶内，同时开启低速搅拌桶开始低速搅拌。如因低速搅拌桶内存有较多浆液，高速桶内浆液暂时不能放入低速桶内时，高速制浆机应每隔3～5min开启搅拌30s左右，以免浆液沉淀分层，高速搅拌桶内浆液的储存时间不应超过30min。

5.4.4设备调试

设备调试过程中，要求确保设备电源已经接通，接通设备电源，启动笔记本电脑，完成软件安装、连接等工作。

单击“启动压浆程序”，进入压浆施工控制界面，系统自动连接设备。如果设备连接不正常，请仔细检查设备电源、天线等是否连接正常，或确认控制器端口是否连接正常，必须排除故障才可继续操作。设备连接正常的情况下，在控制界面上会显示“压浆设备连接成功”，“参数确认”判断无误后，点击“确定”关闭该对话框。进入下一步操作。

连接成功后，仪器会自动读取压浆系统的各项参数，如果各项参数长时间保持不动或是明显不对的情况，就是线路可能松动。

5.4.5压浆施工

控制软件回到主界面，检查液晶显示框内数据是否跳动，右上角的“压浆梁号”正确，“第1次”压浆为准备状态。

再次检查确定管路连接是否正确，然后启动“梁孔挤水”按钮，电磁阀启动，电机运转声音正常，平顺。通知梁板两边工作人员，注意安全。而后密切注意在电脑上压力值和流量值是否正常，有异常立即点击“暂停压浆”并进行相关检查。电脑在压浆施工过程中严禁运行其他程序，操作人员时刻关注相关数值，严禁离开控制台。

在压浆过程中应密切注意智能压浆设备工作情况，注意安全，如有异常情况立即单击“暂停压浆”、按下智能压浆台车“急停”按钮，停止压浆，排除异常情况后，方可继续压浆。

每一次压浆完成后，设备自动溢流，保存数据，并自动跳到下一个压浆步骤，在下一个压浆步骤开始之前，计算机操作人员应再次检查仪器是否正常等等。

一次压浆完成以后，将进浆与返浆管对接，点击“清洗设备”进行管路冲洗，冲洗

宜选择高流量低压力档进行，并直至返浆口与溢流口均流出清水5min以上为止。

5.4.6压浆结束

整片梁板压浆施工完成后依次关闭软件、电机、切断电源，拆下高压管。 压浆系统所有设备在压浆完毕以后必须妥善保管，仪器都必须有良好的防晒、防水措施。

定期维护。电动液压阀、电动调压阀、水胶比测试仪每使用1个月必须进行维护保养，清除里面浆液凝固后的沉淀。

5.5主要人员配备和劳动力组织表

主要人员配备和劳动力组织表 表5.5

施工工艺 智能张拉和压浆设备操作员 千斤顶安装及压浆管安装人员 钢绞线编束、穿束及压浆料 电工 质检员 安全员 材料员 施工员 合计 人数 4 6 4 1 1 1 1 2 20 6 材料与设备

6.1主要施工材料

主要施工材料一览表 表6.1

序号 1 2 3 4 材料名称 钢绞线 压浆料 锚具 波纹管 规格 Φj15.24mm YJL型 OVM15 Φ55mm 备注 6.2主要施工机械设备

主要施工机械设备一览表 表6.2 序号 1 机械设备名称 智能张拉仪 型号 LZ-5903 数量 1套 备注 2 3 智能压浆仪 发电机 LZJ01 150KW 1套 1台 备用 7 质量控制

7.1工程质量控制标准

施工采用的规范标准 表7.1 标准号 JTG/T F50-2011 JTG F80-2004 JTG B01-2003 GB/T 5224-2003 GB/T 20065-2006 名称 《公路桥涵施工技术规范》 《公路工程质量检验评定标准》 《公路工程技术标准》 《预应力混凝土用钢绞线》 《预应力混凝土用螺纹钢筋》 7.2智能张拉质量控制措施

7.2.1建立质量保证体系，落实质量责任制，做好施工前的施工技术与安全交底，进行智能设备系统培训，确保工程施工质量。

7.2.2后张法预应力混凝土在混凝土浇筑前不得穿束，混凝土浇筑前应在管道内穿硬塑料管，硬塑料管的直径宜小于管道直径1cm。

7.2.3张拉时混凝土几何尺寸、龄期和强度必须符合设计要求，设计无要求时强度应不应低于设计强度值的85%，养生时间不少于7天。锚垫板下及周边混凝土须密实，若有蜂窝及其它缺陷，拆模后立即处理，处理完毕满足要求方可张拉。

7.2.4安装张拉设备时，应使张拉合力作用线与预应力筋的轴线重合。锚具、限位板安装前应检查孔位分布的重合一致性，安装时必须保证各个孔位对中，不能发生偏位。

7.2.5预应力筋张拉锚固后，锚具夹片顶面应平齐，其错位不得大于2mm。 7.2.6预应力筋张拉锚固后将多余部分切除，切割后预应力筋的外露长度不应小于30mm，严禁使用电弧焊切割。

7.2.7张拉速率控制：张拉速率应控制在张拉控制力的10%～15%/min，对于长度大于50m的弯束或长束，张拉速率应降低，宜取张拉控制力的10%/min，并匀速加压，为确保多点张拉的同步性，可增加几个停顿点。

7.2.8钢绞线伸长量控制：钢绞线实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计的要求，设计无规定时，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。

7.2.9张拉持荷时间控制：持荷时间为稳压时间，最短不得少于5分钟。两端张拉

50m以上的预应力筋宜取8分钟。

7.2.10采用预应力张拉智能控制系统进行张拉，排除人为、环境因素影响，由计算机完成张拉、停顿、持荷等命令的下达，实现张拉停顿点、停顿时间、加载速率的完全同步性。

7.3智能压浆质量控制措施

7.3.1预应力筋张拉后，孔道压浆应在48h内完成，否则应采取措施，确保预应力筋不出现锈蚀。

7.3.2浆体稠度宜控制在14～18s之间。

7.3.3在预应力筋张拉完成后，立即用环氧树脂胶等材料进行封锚，以免冒浆而损失灌浆压力，封锚时应留排气孔，封锚胶达到一定强度后方可进行压浆作业。

7.3.4进、出浆口应用阀门止浆回流，不得用木塞或弯折进、出浆口管道的办法止浆。

7.3.5压浆前必须贮备足够浆液，低速储浆罐的储浆体积应满足所要灌注预应力管道的体积，以确保压浆的连续进行。

7.3.6压浆时，每一个工作班应留取不少于3组70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试件，标准养护28天，检查其抗压强度，作为评定浆体质量的依据。

7.3.7压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。

8 安全措施

8.1加强对管理人员及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全意识。 8.2智能张拉系统安全注意事项

8.2.1张拉作业区应设立红色醒目标志，非张拉施工人员不得入内；张拉过程中，钢绞线正面设置挡板，严禁人员穿行、站立，千斤顶侧面两米内严禁人员站立。

8.2.2检查智能张拉仪与千斤顶之间的连接点，包括油管、数据连接线等，各接口必须完好无损方可张拉施工；检查工具夹片，确保安装到位。

8.2.3张拉过程中，智能张拉仪进、回油的速度，压力表指针升降，各传感器读数应平稳、均匀一致。经常检查安全阀，确保其灵敏可靠。

8.2.4张拉施工时，确保张拉机具不被暴晒、雨淋；夏天施工应保持仪器通风。 8.2.5张拉施工时，确保控制台与张拉机具保持直线可视距离，最大可控制距离为200米。

8.2.6张拉施工时，每台智能张拉仪器应派专人值守，发现异常应立即按下“紧急停机”按钮并报告张拉操作员，待问题排除后方可继续张拉施工；张拉操作员张拉过程中不得离开控制台，发现异常立即点击软件界面“暂停张拉”，按下仪器“紧急停机”按钮，断开张拉仪电源，排查原因。

8.2.7张拉用计算机必须专机专用，以免计算机病毒对程序进行篡改导致张拉过程异常。

8.2.8张拉操作中若出现异常现象（如油表震动剧烈、发生漏油、电机声音异常、发生断丝、滑丝等），应立即停止作业。

8.2.9张拉完毕后，对张拉锚固两端，应妥善保护，不得压重物。管道尚未压浆前梁端应设围护和挡板。严禁撞击锚具和钢束。

8.3智能压浆系统安全注意事项

8.3.1压浆所采用的灌浆泵、输浆管道与密封连接装置必须符合压浆工效和耐压能力要求，输浆管道必须满足足够的耐压强度要求，以防止在使用过程中损坏造成安全事故，通常其强度须大于8.0MPa。

8.3.2开机运行前，必须检查各个仪器、仪表是否正常工作，连接处有无漏水现象发生，发现问题应及时处理，严禁带病作业。

8.3.3压浆期间必须在醒目位置悬挂安全警示牌。操作人员必须能熟练操作机具并必须配带防护眼镜及其它相应的劳保用品。

8.3.4压浆时严禁正对出浆口作业，人员必须处于危险范围以外。

8.3.5压浆施工时，确保压浆设备不被暴晒、雨淋；夏天施工应保持仪器通风。 8.3.6压浆施工时，确保控制台与压浆台车保持直线可视距离，最大可控制距离为200m。

7．压浆施工时，智能压浆台车应派专人值守，发现异常应立即按下“紧急停机”按钮并报告压浆操作员，待问题排除后方可继续压浆；压浆操作员压浆过程中不得离开控制台，发现异常立即点击软件界面“暂停压浆”，按下仪器“紧急停机”按钮，断开压浆台车电源，排查原因。

8．压浆用计算机必须专机专用，以免计算机病毒对程序进行篡改导致压浆过程异常。

9．压浆操作中若出现异常现象（如压力表震动剧烈、发生漏油、电机声音异常等），立即停止作业。

9 环保措施

9.1成立以项目经理为组长的环境保护领导小组，贯彻执行环境保护法规及国家、地方政府对环境保护、水土保持的方针、政策。结合工程实际情况，制定严格的环境保护设计方案，严格按照批准文件实施。

9.2施工中的产生的废水、废浆、废渣等按照地方有关部门的规定，运输到制定地点处理，不得随意乱倒废水，水泥浆、混凝土渣不得直接排入河流，污染河道。

9.3预制场应少占耕地。施工便道尽量避开村庄、驻地，生产安排应考虑施工与自然环境的统一。生产及生活污水统一安排排放，设置沉淀池，不排入河道、耕地，避免污染自然水源。

9.4施工现场经常洒水控制扬尘，张拉压浆设备及时保养擦拭，浆体高速搅拌筒和储浆桶经常清洗保持清洁。

9.5保护植被，不得随意破坏，已破坏的及时恢复。

10 资源节约

10.1提倡科技创新，推广引进新型施工机械设备，提高工程技术含金量的同时节约大量的人力资源，提高了生产能力，保证工程质量和施工进度。

10.2采用技术先进、经济合理的施工设备，在提高技术先进化、智能化的同时，推动了标准化、精细化管理的进程，节约各种直接费和间接费用。

10.3改变了过去人工控制的落后工艺，减少了水泥浆体材料浪费和处理建筑垃圾的费用，减少了污染，保护了生态资源。

10.4减少了施工工艺繁琐工序，提高了工效。

11 效益分析

11.1技术效益

11.1.1改变了人工油泵压力表读数控制张拉力，人工测量控制伸长量存在的技术缺陷如张拉力与压力表的标定误差和压力表读数误差较大、压力表读数不稳定、手动加压控制操作误差大难以精确控制张拉力、人工测量伸长值读数误差大、人工填写张拉记录、真实性难以保证等等，真正实现张拉、压浆“精确、稳定、自动、安全、高效”。

11.1.2智能张拉和压浆控制系统综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，具有较强的可靠性和适应环境的能力，编程简单，容易被技术人员掌握，体积小，功耗低，重量轻，实用性强。

11.1.3实现了智能操作和自动监控，张拉数据自动生成报表，数据详细，无法更改，让业主、监理放心。

11.1.4杜绝预应力张拉与压浆施工中人为因素的不利影响，有利于实现规范化施工。

11.2经济效益

11.2.1节约劳动力，张拉和压浆施工工效相对于非智能施工提高5倍以上，人工费消耗降低了2/3，明显提高工程施工进度，降低了施工成本。

11.2.2智能化施工、动态管理和自动监控，可及时发现问题、及时解决，不留后遗症，提高了施工精度，明显延长了桥梁的使用寿命，从而节约后期加固、维修、拆除的费用，经济效益明显。

11.3社会效益

桥梁预应力施工质量是保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序，是结构安全的生命线。通过自动化、智能化手段来保证预应力的有效施加和灌浆密实，从而提高了桥梁结构的安全性和耐久性，确定了预应力施加和压浆质量智能控制理念，具有很高的社会效益。

12 应用实例

该工法在安徽省高速公路合宁改扩建项目桥梁、高岭2号高架桥、XX公路东风大桥、通平沙园里高架桥等项目上部结构施工中得到充分应用，采用智能张拉与智能压浆施工技术，变人工操作为智能机械自动控制，提升张拉精度和压浆密实效果，避免了钢绞线锈蚀，提高了桥梁结构的耐久性，保证了桥梁预应力效果的实现，同时提高了工效，促进了工程施工进度，延长了桥梁的使用寿命，节约了后期维护成本，具有良好的经济效益、社会效益和推广前景。