卢向阳

长沙华南土木工程监理有限责任公司 湖南省长沙市 410076

1 引言

OVM 预应力智能张拉施工压浆控制系统，通过微机控制的张拉油泵和千斤顶，并通过测力感应器和位移传感器的测量及数据反馈，实现预应力同步精确张拉。同时，它还自动保存张拉施工的历史数据并自动形成报表。可实现单端手动张紧，自动累计计算分级张拉施工伸长，通过安全阀调节最大张紧力和螺旋千斤顶位置。

2 智能张拉系统及工作原理

OVM 预应力智能张拉控制系统的主要部件是24 个智能千斤顶和2 个智能油泵。在预应力自动张拉过程中，以力值为控制对象，以伸长量为校核值，达到双重控制目的。

伸长量用作检查量，以实现双重控制目标：

通过传感器测量数据，控制系统实时得到每台张拉设备的张拉力值和钢铰线的伸长量，根据分析结果将控制指令传递给张拉设备，调整变频电机的工作参数以及油泵电机的转速，实现张拉力和加载速度的实时、精确控制，系统可根据预设的力值和张拉步骤，发出指令，自动完成张拉全过程。

智能张拉施工管理系统操作简便，界面人性化，适合于所有的建筑施工现场环境。通过智能张拉施工管理系统，可自主读取梁板混凝土参数，并智能测算张拉施工过程中的最大压力值，通过无线遥控油泵进、退油，检测最大伸长量，通过实时无线收集的液压和机械位移信号，可自主产生预应力张拉记录表。在整个流程中不需要人工干预，有纠错、数据同步和张拉审计等流程管理。整个张拉施工流程完全由计算机管理，彻底改变了传统的张拉施工作业方式为手动操作油泵，真正做到了张拉施工的同步控制。

启动智能张拉施工系统平台界面，可以填写将要进行的张拉梁和螺旋千斤顶的有关资料，包含了项目名称、施工单位、工程监理方、每个螺旋千斤顶的线性关系、钢绞线的物理特征等，并利用wifi 系统将智能张拉仪和电脑相连。当所有做好准备后，可以开始张拉施工。当张拉完成时，信息将自动产生，并全面管理整个张拉施工流程、延伸性以及其他流程。一旦不符合管理规定，系统会进行警告，提供“平均张拉力”和“理论伸长量”分析指标，分析原因，及时积累数据，以恢复张拉过程，积累工程经验，实现质量管理的严格性。

3 智能张拉施工技术

3.1 材料和设备，优质抗磨液压油

精密抗震压力表和千斤顶送有资质的计量检定单位进行具体匹配和现场匹配。

3.2 张拉系统的准备

位移传感器安装：将位移传感器组件安装在千斤顶上，形成智能千斤顶。

液压系统安装：液压油管必须按协议匹配，进、回油必须连接，油管紧固到位，千斤顶与主从泵站连接。

位移传感器连接：根据校准报告上的插孔编号安装位移传感器，连接位移传感器的信号线和电缆。

接通电源：将外部380V 电源连接到专用插座。外部电源应配备专用空气开关，并可靠接地。

3.3 张拉设备的安装

张拉手术前，检查预制案构析，并在通过各方验收后开始张拉手术。

现场施工人员开始编织、穿线、安装千斤顶、工作锚和进线的施工程序。安装程序如下：

（1）钢粒线、编织、穿线和钢纹线的冲裁长度应充分考虑孔的净长度，工作。

锚定长度、千斤顶长度、工具锚定长度和张拉端部外露长度（一般为50cm）。绑扎钢丝绳时，应将钢丝绳拉直，每2m 用软导线绑扎一次，每根钢绞线的松紧度应尽量相同。穿线时，钢绞线不得在管道中扭曲。

（2）安装工作锚定板和工作夹：在安装工作锚定板之前，清洁锚定底板垫圈处的水泥浆或软橡胶条，按照预设的编号位置将钢铰线穿入工作锚定板，并安装工作夹。

（3）安装根部位置报告，定位根部位置报告上的相位端口和工作锚定板。

（4）安装智能千斤顶并报告准确的根部位置。

（5）当放置工具锚时，宜将前端对准，以使孔位大小一致。钢铰线严禁与螺旋型千斤顶透气孔部相交，以防在张拉时出现事故。工具锚夹宜均匀涂上润滑油。

（6）接通千斤顶的油管，并接通了油表和水泵的供电。

3.4 智能张拉作业

（1）启动张拉程序：接通两个主从泵站的电源，将控制面板上的橙色电源向右旋转，旋转灯亮，张拉智能平台系统自动启动，现场操作人员启动张拉程序。

（2）主泵站和从泵站之间的通信：将主从泵开关向右转到远程模式，主从泵将自动通信，无线通信模块上的TXD 灯和RXD 灯交替快速闪烁，主泵触摸屏正上方显示蓝色的“联机”图标，表示通信成功。

如果沟通不成功，将显示通信暂停，蓝色的在线图标将不会出现。此时，您可以手动触摸上方的“通信”按钮，等待5S。如果沟通成功，“暂停”一词就会消失。如果没有，请选择主天线位置和相关接线，或重新通电并重新通信。

选择张拉工况（以两端同步张拉为例）

（3）主从泵“本地/远程”开关右旋至远程模式，“手动/自动”开关左旋至自动模式，将面板硬件1 号顶、2 号顶旋至左边取消本地顶的选通。

1-2-3-4 号顶联动：选择主泵触摸屏左上方的“1-2-3-4”号图标。

（4）启动油泵电机：从主泵手动启动电机，从泵电机在线时自动启动。

（5）设置张紧系统的参数：根据千斤顶的具体方程式设置钢铰线、张拉控制力张拉应力等预制箱工作参数，确保所有相关参数输入正确。

（6）返回主控界面，点击“复位”。点击“张拉”查看选定的张拉阀指示灯和起灯状态栏显示“第一级张拉”，然后松开按钮。智能张拉系统通过张拉系统发送信号控制智能千斤顶预设张拉顺序，进行分级对称平衡张拉。油泵向千斤顶张拉的油箱供油。根据分级加载的过程顺序，打开油管压力。划分方式是百分之十（初应力是计算伸长率值的起点），百分之二十和百分之一百。在张拉过程中，通过智能的张拉方式系统对各个阶段进行了检测与记忆，可以检测各个阶段张拉后的伸长值读数，并可以随时检测主伸长数值和计算值之间的误差。在张拉时代，可以通过智能拉紧系统控制智能千斤顶的增加速率，以保证供油平衡稳定。在张拉的过程中，控制系统还会自动检查测试数值。当实际拉伸数值和理论拉伸数值之差超过百分之六时，系统将自动报警并停止张拉。只有在查明原因并排除故障后，才能执行下一步。在张拉完成之后，在下一次拉伸之前，你必须按下“复位”关键状态指示灯显示“待机”。如果选项保持不变，重复上述步骤完成张拉。

4 施工质量控制要点

因为预应力砼构件的浇筑流程复杂，且技术难度较大，因此预应力施工无法目视检测其工程质量，也无法检测其特殊的控制流程。施工质量也可以通过管理或其流程来监控，主要涉及外部预应力材料的材质、机械设备、施工人员，以及施工技术人员等。现以下根据日本施工张拉的实践情况，总结预应力张拉施工质量管理的一些要点：

张拉施工顺序须严格遵循设计图示的规定，以平衡、对称、小偏心荷载为设计准则，以保证结构与构件的受力平衡，在张拉过程中不得出现扭曲与侧弯，以避免混凝土的过量变形。

（1）施工中严格执行流水编织和穿线工艺，防止索力不均，穿线时不得将钢铰线缠绕在一起。

（2）限位板应安装具有相应规范编号的面对面工作锚定板。安装后，确保工作锚定板位于锚定垫的口中。

（3）确保千斤顶、千斤顶和工具固定板同轴。

（4）只有当达到稳定性后可进行锚固。装夹间的错位差不应超过5mm，而露出锚具侧面的水平高差也不应超过4mm。

（5）工具固定板和工具夹的锥孔应经常润滑。

5 张拉安全控制措施

（1）张拉现场应有明显的禁止标志，严禁无关人员进入。

（2）张拉作业由专人现场指挥。

（3）专用千斤顶支架必须与梁端底板接触良好，位置应垂直对称。

（4）已张紧但未灌浆的预制箱不得受到剧烈振动，以防止预应力筋式断裂或锚坍塌。

6 与传统的手动张拉相比

预应力智能张拉有许多优势，尤其是在伸长和张拉力控制方面。现在我们逐一指出每一个优点，具体体现在以下几个方面：

（1）在传统的手工测量中，没有测量设备，而是用手工尺测量。油泵压力表读数为机械式油压表，手动读取并记录。液压油的油量完全由手动操作，精度不高。预应力智能张拉采用Gauss Lilanka，油泵采用高精度压力传感器，微机能高精度控制液压油的油量。

（2）位置转移手动张拉双梁，4 台泵和4台顶部对称张拉，配备至少8 名操作员和记录人员，预应力智能张拉只需1 名操作员即可完成。

（3）单传位手工张拉所无法进行的多顶同步张拉。预应力智能张拉系统由计算机控制，能完成多顶对称张拉施工，且同步控制的精度高。

（4）传位手工张拉张拉的进程没有标准化。张拉力的准确度偏差为3%-5%。伸长率的测量和验证不及时、不准确。预应力智能张拉通过计算机自动控制张拉过程。张拉的速度和停顿时间是准确的。计算机记录的数据可以检查，便于管理和监控。张拉的力控制精度为1%。计量及时，验证及时，实现了双控的真谛。

（5）由于人工张拉的随机性，不利于加载速度和保持时间的控制。张拉的过程预应力损失大，实际质量状况难以掌握，缺乏有效的质量控制手段。智能张拉由于张拉工艺规范、预定加载速度和保持时间小，便于质量管理和质量追溯，提高了管理水平和工程质量。智能张拉工艺引入后，从己完成的290片30m 长预应桥厂梁的梁板张拉数据结果中显示，人张拉方式的施工效益突出，最大拉伸偏差可限制在百分之二之内，实际拉伸量和理论拉伸量之差也不足一mm，从而减少了人工对张拉方式施工质量的影响，也有效提高了桥外部预应力施工品质。相比之下，传统的张拉浇筑方式靠施工人员自动控制泵阀和手动测算伸长数据，无法真正高效的控制张拉过程和钢铰线的拉伸。而智能张拉工艺管理系统能自动读取梁板混凝土参数，并智能测算张拉过程工艺流程中的压力数值，控制水泵进出、回油，并实时收集液压和机械移动信号，从而自动形成预应力张拉纪事图。整个流程无须人工干预，对纠错、数据同步、张拉施工结果审核等张拉实施流程进行管理，操作简便，流程人性化，更适合于不同的施工现场环境，既改善了位置移动施工技术的缺点，也有效地提升了施工精度。目前，混凝土钢筋的智能张拉施工技术已在中国高速公路及桥梁等工程建设中全面推广应用。

孔道压浆采用的真空灌浆工艺是后张预应力砼构件浇筑中的一种新型工艺技术。其基本原理是用真空泵对昆岛一端的型孔进行最大真空量，以形成约-0.06～0.08MPa 的最大真空量，然后再用压浆泵在昆岛另一端将优质水泥浆压入整个昆岛内部，并施以约0.5～0.6mpa的真正压力，以增加外部预应力昆岛注浆成型的丰满程度和密实度，生产工艺如下：

封渠设备检查、优质水泥浆试抽搅拌、抽真空灌浆、清理完成。

（1）张拉施工完成后，切断外露的钢铰线，并密封锚。封锚采用不沉水泥砂浆。封锚时，所有底板和锚下装夹的外露钢铰线也必须包裹。覆盖层厚度大于十五mm。水泥密实二十四小时后，管道内真空辅助灌浆四十八小时后。

①清理锚垫表面，确保灌浆通道畅通。

②确定抽真空端和灌浆端、阀门、球阀和接头，并检查其功能。

③在搅拌完成后，压入管道的水泥浆初凝持续时间不低于四小时，终凝持续时间不超过24 小时，最大流出流动度为14～22S，在三十分钟内最大流出流动度不能超过30S，灌浆时浆液温度不能高于35，在灌浆期间和灌浆后三日内，梁和温度均不能低于五，且水泥浆试样的最大抗压强度在七日内不能小于35MPa，在28 天内不得低于50MPa，拆除强度在7 天内不得低于6.5MPa，在28 天内不得低于10MPa，在24 小时内不得低于0～3%。浆体对钢铰线没有腐蚀影响。

（2）水泥浆搅拌操作顺序：

①第一步，向搅拌器中添加约80-90%的实际搅拌水，然后起动搅拌器，并均匀地加入各种混凝土砂浆剂，边加入边搅动，随后均匀地加入各种混凝土溶液，再搅动约二分钟，然后加入余下的10-20%混合水，再持续搅动约二分钟，水通过滤网流入储料瓶（滤网网目不超过3x3mm）中，并继续搅动，以免水泥浆下沉，从搅动完成至压入管道中的时间不应大于四十分钟。

②启动真空泵，使真空度达到-0.06～-0.08mpa 并保持稳定。

③开启灌浆水泵。当灌浆水泵的输出超过了规定的稠度值时，可以开启水泵上输送管的闸门，进行灌浆。灌浆水泵也必须是连续水泵，每一个管道的灌浆都需要连续完成，一次性进行。当水泥浆从排气阀顺利流出时，注入泥浆，关闭真空泵端的所有阀门。

④渣浆泵继续工作，压力达到0.5～0.6MPa，保压3 分钟。

⑤关闭灌浆和灌浆端的所有阀门，以完成灌浆。

⑥清除缺失的外部管路、附件、清洁阀和闸门。当天灌浆后，用水泥浆清洗系统。装置的灌浆端和出口端的球阀，应当在灌浆后一小时内全部拆卸并清洗。

⑦灌浆注意事项：

（1）在冬季生产时，应做好保温措施，并提高引气功能。在夏季生产时宜避开高温气候，尽量安排在早晚。当气温超过三十五℃时，宜暂停灌浆作业。

（2）每个工作组应制作三组水泥浆试样。第一组用梁养护，第二组养护28 天，第三组备用。

（3）用流动性测量漏斗测量水泥浆的流动性。

⑧和传统的人工灌浆比较，真空注浆成型技术有着一定的优越性。因为在真空喘气过程，管道中只有一点空气，所以在浆体中很不易产生泡沫。混凝土的密实率，等于转移灌浆。由于管道与灌浆泵之间的正负压力。

（1）在混凝土灌浆之前，利用钢管吸收了预应力管路中的压缩空气，从而使钢管真空度达到了大0.08mpa 负压值。在管路的相对端，利用压浆泵用一定的压强把混合的水泥浆压进了预应力管路，从而形成了相应的压强。由于管路中有一点空气，所以在浆体很不易产生泡沫。同时，由于管路与渣浆泵间的正负压力，管路中的泥浆饱满度与稳定性提高。同时选用高品质混凝土，提高水泥浆的强度。目前，该技术已在公路工程桥梁孔道灌浆技术中全面推广。

7 结语

预应力智能张拉控制系统及真空压浆工艺虽然在现有的施工作业过程中有了较为广泛的使用，但是在具体操作施工的过程中本身始终存在的问题也没有得到有效的应对和解决，因此为了更高的保证施工质量，在未来的社会发展背景下还需要探寻更加有力的施工操作工艺手段，亦或是对于预应力智能张拉控制系统及真空压浆工艺实现进一步的优化，以此全面推动施工工作质量的提升，在优化施工成本的基础上保证最终的施工质量。另外在实现市政桥梁预应力施工的基础上，也要不断地提升技术人员的专业水平，严格落实施工材料监督管理工作，确保各项设计方案满足预应力施工技术应用的实际要求，继而保证后期的市政桥梁施工质量。