廖春生 郝 奇 张响亮

中国核工业华兴建设有限公司 江苏 南京 211162

针对广东省台山核电站预应力管道和灌浆验收高标准的特点，通过积极采取针对性措施，借鉴国外同类工程的先进经验，研发了触变浆体真空辅助灌浆工艺，形成大高差预应力管道触变浆体灌浆方法，并进行了全尺寸灌浆模拟试验[1-6]。通过对试验管道灌浆效果的检查，认定试验结果满足设计及规范的要求。

1 触变浆体的性能及制作工艺

1.1 触变浆体的性能

触变浆体成浆后在静止状态具有较高的黏稠度，在受到外力触动时，其黏稠度会迅速变化。在浆体灌注过程中，其性能在满足灌浆流动性要求的同时，仍具有良好的黏稠度。该浆体同时具有微膨胀、无泌水等特点。

1.2 触变浆体的制作工艺

触变浆体制备流程如下：水、水泥和外加剂称量→水、外加剂投入→边搅拌边加入水泥→浆体泵入二次搅拌罐→加入外加剂→二次搅拌→二次搅拌浆体运至灌浆现场→测量二次搅拌浆体密度、确定触变剂掺量→加入触变剂，经搅拌生成触变浆体。

触变浆体制作过程中的具体要求主要有以下几点：

1）应注意水泥、水、外加剂等材料温度的控制，尤其是水泥，使用温度不能过高，宜控制在50 ℃以下，否则制成的浆体温度容易超标；而水则应根据环境温度，选择加冰或加热水等方式进行水温调节。

2）外加剂应密封储存，不能放在阳光下暴晒，需有遮阳措施。外加剂在取用之前，应通入气管，用压缩空气吹1～2 min使其均匀。

3）水、水泥、外加剂称量应按照配合比要求，一般要求水灰比小于0.40，且称量应控制在误差允许范围内。

4）搅拌前应注意检查搅拌设备的密封性，防止因水和外加剂的渗出而影响浆体的性能。

5）应确保水泥投料时的速度，避免搅拌时间已到，而投料还未完成的情况出现。一般水泥应i当在90 s内投料完毕，若下料缓慢，则应采用人工敲击的方式辅助加快投料速度。

6）加强搅拌过程中的浆体流动度、温度的测量，浆体流动度使用马士锥进行测量，流动度一般控制在9～14 s，浆体温度则控制在32 ℃以下，一般测定2次取平均值。

7）经二次搅拌的浆体制作完毕后装入运浆罐中，通过叉车或其他运输设备运输至现场，运输途中应注意浆体的防雨、保温措施，如环境温度不能保证浆体的温度在可控范围内，则在运输过程对浆体采取保温措施，确保浆体的温度。在生产浆体前1～2 d应查看环境情况，尤其是对雨雪天气、气温进行重点关注，根据生产之日的环境情况，提前做出调整措施，减少不利因素对浆体生产的影响。

8）触变浆体由于其特性（受外力触动时黏稠度减小），为减少运输过程对浆体的触动，触变浆体一般在灌浆现场制备，其搅拌设备与灌浆设备一般设置于同一场地，即搅拌完毕后，即可用于灌浆。触变浆体在搅拌过程中的注意点如下：

① 开始一批触变浆体制备前，应测量用于触变浆体制备的二次搅拌浆体的密度，触变浆体的黏稠度受二次搅拌浆体密度影响较大，应根据其密度调整触变浆体掺量，触变浆体的掺量一般应在0.3%～2.0%（质量比）之间调整。

② 触变浆体的搅拌时间不宜过长，一般应控制在50～60 s之间，具体的搅拌时间长短应当根据前期试验结果确定。

③ 触变浆体搅拌完成后，应测量黏稠度和温度。黏由于触变浆体的黏稠度会随时间增长而迅速增长，故一般应在搅拌完毕后10～20 s内进行测量。

2 触变浆体的灌注工艺及控制措施

2.1 灌注工艺原理

触变浆体作为一种新型预应力浆体，是该灌浆工法实施的关键，利用触变浆体黏稠度较高的特点，使浆体在管道中行进时保持“齐头并进”的状态（图1）。

图1 管道内触变浆体运行状态示意

利用触变浆体的特性，在管道一端连接灌浆泵进行浆体灌注，另一端以真空泵抽真空进行辅助配合，灌浆期间保持真空泵处于工作状态，使管道和浆体内的气泡数量逐渐减少，从而确保管道内浆体的密实度。同时在灌浆过程中，通过控制灌浆泵，使灌浆压力及灌浆速度控制在一个合理的范围内，以确保灌浆质量（图2）。

图2 触变浆体真空辅助灌注原理

2.2 灌注工艺

2.2.1 施工准备

1）技术准备：在施工前，技术人员应当查阅所涉及的设计及作业文件，以正确指导现场施工作业；对所有参与作业的人员进行安全技术交底，并签字存档；检查上一道施工工序的验收情况，包括验收资料、现场灌浆帽安装质量等。

2）材料设备：检查灌浆所需各项材料的质量及数量；检查施工作业所需的设备及工机具数量及运转情况。

3）人员准备：检查参与施工人员的数量及到岗情况，包括作业人员、技术员、质检员等。

2.2.2 管道密封性检查

浆体制备前，应进行管道的密封性检查，以规避和减少灌浆过程中由于泄漏而引起的潜在风险。

1）气压试验。钢束管道的一个入口经过一个压力表和一个中间阀连接到现场压缩空气网，关闭钢束管道所有其他入口后，对管道内加压，压力一般为0.5～0.7 MPa，达到压力后停止加压，检查压力下降速度，3 min内压降不超过0.1 MPa，则该试验合格。

2）抽真空试验。将管道的一个入口与真空泵相连接，关闭其他所有入口后，启动真空泵对管道进行抽真空，当真空泵压力达到1个大气压的－95%并稳定时，停机，并监测管道内的压力变化4 min，为保证灌浆顺利，管道内压力变化不得超过0.01 MPa/min。

2.2.3 管道抽真空

在触变浆体制备完成后，需对灌浆管道进行抽真空操作。具体操作为：将灌浆管道出口端与真空泵相连接，关闭其他所有入口后，启动真空泵对管道进行抽真空，当真空泵压力达到1个大气压的－80%时，真空泵不停且持续进行工作，直至灌浆结束。真空状态有助于浆体顺利流入管道，减少产生气泡的可能性。

2.2.4 灌浆操作

预应力钢束在张拉合格后，在规定时间内应进行灌浆操作，操作过程中应注意以下几点要求：

1）按照要求分别设置管道的入口和出口，入口处设置高压阀门和压力表，而在出口处则设置真空泵、沉淀分离器、三通阀、单向阀等，单向阀和三通阀用于当浆体从管道内排出后，可以快速切换至取样管道进行浆体取样，并且可以防止浆体泵入真空泵内导致真空泵损坏。

2）灌浆泵出口处应设置流量计，用以监控浆体灌注时的实时流速，同时可记录单根孔道的累计灌浆量，将相关记录与理论计算相比，即可以判断灌注过程中是否存在浆体泄漏。

3）灌浆前，在灌浆入口处应对触变浆体进行取样，检测其黏稠度和温度。管道入口处的浆体黏稠度是灌浆操作能否顺利完成的关键。浆体过稠，泵送过程中灌浆压力将会增大，导致灌浆无法完成，造成质量事故；浆体过稀，则会影响浆体灌注的质量。因此需将入口处的黏稠度值控制在一定范围内，该范围需在前期试验中明确。

4）管道内抽真空达到规定要求时，即可将灌浆软管接入到管道入口处，首先慢速泵送浆体，将灌浆帽内填充密实后，再进行全速泵浆。

5）灌浆过程应控制浆体灌注速度，一般控制在10～18 m/min。高差越大的管道要求灌注速度越快，灌浆速度取大值。

6）控制灌浆入口处的压力不超过1 MPa，当入口压力异常升高时，应当调整灌浆泵的泵送压力，确保管道浆体连续灌注，不得中断灌浆；在灌注下一根孔道前，分析压力偏高原因并加以解决。

7）当出口沉淀分离器出现浆体时，即可通知灌浆泵停止泵浆，调整三通阀切换至取样管道后，再缓慢泵浆，当出现均匀浆体后，即可进行黏稠度和温度测量，一般出口处黏稠度略低于入口处，但不做强制要求。

8）灌浆完成后，就对管道内浆体进行持压操作，即关闭出口端阀门，通过灌浆泵对管道内浆体加压至0.5～1.0 MPa，持压1 min，检查浆体压力稳定情况，压降不超过规定值，即表示灌浆合格，该管道灌浆结束。

3 结语

目前在建核电站的预应力灌浆，在遇到高差较大管道时，会将高处部分浆体吹掉，造成大量浆体浪费。利用该灌浆工艺可以取消吹浆及二次灌浆操作，节约大量的人工和材料，缩短工期，大大提高了一次灌浆成形的灌浆效率。同时，采用真空辅助形式进行灌浆，不但大大提高了预应力的灌浆质量，还为后续预应力施工提供了新的思路和解决方案，促进后续预应力施工技术的进步。