韩延吉

中图分类号：TU997文献标识码： A

摘要：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，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，已经成为有待解决的重要问题。湖南省大岳高速公路有限公司在杭瑞高速临湘至岳阳段的桥梁预应力采用智能张拉技术，变人工操作为智能机械自动控制，同时提高了工效，对提高桥梁结构的耐久性和使用寿命具有重大现实意义。

一、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、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1-1。

图1-1 智能张拉系统工艺原理示意图

（一）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，通过无线通讯接口与计算机进行数据交换。采用成熟技术确保数据通讯的可靠交互。

预应力智能张拉主机预应力智能张拉从机

图1-2 智能张拉仪结构外形图

1、数据线

图1-3数据线接头

2、智能千斤顶

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。正常使用情况下，千斤顶所附传感器校验周期为一年。

智能千斤顶外形图1-4

1-4智能千斤顶外形图

3、主机触摸屏（触摸电脑）

本系统采用局域网连接主机与从机，可以利用主机自带的触摸屏直观操作，也可以通过wifi连接主机与笔记本，使用时方便快捷、性能可靠、防溅水、防尘、抗震、耐高温。

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。

二、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LZJ02压浆系统进行压浆作业，其工艺原理见示意图2-1。

图2-1

三、施工工艺流程及操作要点

（一）智能张拉施工工艺及操作要点

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。

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。

3、油管连接

连接好油管：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。

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。起吊之后，安装好工具锚、工具夹片。然后连接张拉仪与千斤顶的数据线。

5、锚具安装

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。

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。

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。

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。

③ 定期维护。

（二）智能压浆施工工艺及操作要点

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。

2、管路连接

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。

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。

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，开机后核对压浆数据准确无误，然后试运行。

5、压浆施工

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。

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。

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。

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。

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。

四、 效益分析

（一）技术效益

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”。

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。

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。

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。

（二）经济效益

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。

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。