自動養護系統在高寒區高鐵擋砟墻混凝土養護中的應用

劉元杰

(中鐵十二局集團第七工程有限公司, 湖南長沙 410004)

隨著高鐵建設科學技術的不斷發展，自動化養護系統開始在高鐵建設混凝土施工中逐漸得到應用，如預制梁場的自動噴淋養護系統、小型預制構件廠自動養護系統、橋梁墩身自動養護系統等。但橋面附屬結構中的擋砟墻、豎墻等現場施工的小型結構多數仍使用傳統方式進行養護。本文以大同至張家口高速鐵路建設為實例，介紹了自動養護系統在橋面附屬設施擋砟墻養護中的應用，可作為同類工程參考。

1　混凝土傳統養護方式

傳統混凝土養護方式一般為自然養護，即在平均氣溫高于5℃的條件下使混凝土處于一定時間的濕潤狀態。主要形式包括：

(1)人工灑水：通過人工灑水的方式使混凝土表面保持濕潤。

(2)覆蓋灑水：使用草垛、土工布、麻袋等覆蓋混凝土表面，然后人工灑水保持濕潤。

(3)覆膜養護：通過噴灑養護劑等化學制劑使混凝土表面形成一層薄膜，達到養護效果。

傳統的養護方式雖然操作簡單，但也存在諸多缺點，尤其是對人工的要求比較高，需要操作工人按照嚴格規定的時間對混凝土進行間歇性灑水。而寒冷地區空氣干燥、晝夜溫差大、風力大，在這種氣候環境下養護工程難以嚴格執行此要求，尤其是擋砟墻此類豎向混凝土結構的養護，同時會產生用水量大，浪費嚴重的問題。

2　自動養護系統及施工方法

2.1　自動養護系統構成

擋砟墻自動養護系統由養護水箱、水泵、微電腦時控開關、噴淋管道、保水層、固定卡具共6個部分組成。系統運行時由微電腦時控開關連接水泵將養護水箱中儲存的養護用水按照設定的時間間隔抽出泵送至噴淋管道中，經噴淋管道上的出水孔流出，潤濕混凝土表面的保水層(圖1)。

圖1　自動養護系統

2.2　施工方法

在新澆筑擋砟墻表面覆蓋保水層的第一層即400 g/m2的優質滲透性土工布，將擋砟墻的頂、側面覆蓋，并延長至梁面；搭接覆蓋20 cm后浸潤保水層第一層400 g/m2的優質滲透性土工布，確保擋砟墻表面全部濕潤。

在擋砟墻頂部設置噴淋管道。噴淋管道材質選用直徑2 cm的硬質塑料管，塑料管單根長度32.7 m(單跨梁體長度)，在塑料管靠近水泵的一端管壁上間隔30 cm鉆出水孔(范圍16.35 m)，遠離水泵的一端管壁上間隔20 cm鉆出水孔(范圍16.35 m)。噴淋管道與水泵相連。

在噴淋管道外覆蓋保水層的第二層即塑料薄膜，將400 g/m2的優質滲透性土工布全部包覆，并在塑料薄膜外每間隔2 m安裝一道U型鋼筋卡具，將保水層固定于擋砟墻表面。

在同一側每連續的兩孔擋砟墻間設置兩個(或者多個)養護水箱，裝滿養護用水，并在養護水箱底部使用一根聯通管將兩個養護水桶串聯，然后將水泵與噴淋管道、養護水箱連接。

將微電腦時控開關與水泵及電源相連，進行抽水時程設定。

接通電源，自動養護噴淋系統開始工作。

2.3　擋砟墻自動養護方式的優勢

與傳統養護相比，擋砟墻自動養護系統具有以下優勢：

(1)保水效果更好。將保水層分為兩層，內層土工布上的水受熱蒸發后被外層塑料薄膜攔阻，凝結后返回繼續濕潤土工布，提高保水效果。

(2)減少養護用水量。保水效果的提高使養護用水量大大減少。

(3)全自動化，去除了人工操作的弊端。養護用水的噴淋采用微電腦自動控制，實現了自動化操作。

(4)適應不同氣候環境，應用范圍廣。微電腦時控開關具有多時段設置功能，可根據不同的氣候環境進行調節，應用范圍廣。

(5)結構簡單，操作簡便，節約成本。對比傳統養護，自動化養護系統未增加更多的材料與設備，而節省了人工費。

3　應用實例

新建大同至張家口高速鐵路，北起河北省張家口市懷安縣，西南行至山西省朔州市懷仁縣境內接既有韓原鐵路，正線線路長度為140.080 km，為雙線有砟高速鐵路，設計時速250 km/h。智家堡御河特大橋為大張高鐵的控制性工程，全長13.601 km，地處山西省大同市南郊區，全年氣候干寒多風，溫差較大，年均氣溫6.4℃，屬寒冷地區。橋面擋砟墻設計厚度20 cm，高度1 080 cm，混凝土強度等級C40，屬現澆小型混凝土結構(圖2)。

圖2　擋砟墻位置示意(單位: mm)

大張高鐵智家堡御河特大橋橋面附屬設施擋砟墻混凝土養護時引入了自動化養護系統，保水層及固定卡具的設置如圖3所示。噴淋管道系統設置在擋砟墻頂部，夾在保水層土工布與塑料薄膜之間(圖4)。水泵及養護水箱集中設置在梁跨擋砟墻的中部(圖5)。

系統運行后，保水層內有清晰可見的凝結水汽，土工布全天候保持濕潤狀態。使用了自動養護系統后，人工操作量大為減少，擋砟墻混凝土因養護不到位造成表面出現裂紋的情況基本消除。

4　結論

自動化養護系統在橋面附屬設施擋砟墻養護中的引入，為高速鐵路橋面附屬設施小體積現澆混凝土結構的養護提供了新的思路，具有較好的應用前景。

圖3　使用卡具固定后的保水層

圖4　噴淋管道設置

圖5　水泵及水箱