自動噴淋養(yǎng)護在高墩混凝土施工中的應用

何延龍

(中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710038)

0 前 言

道路交通基礎設施建設項目越來越多，高墩橋梁建設規(guī)模逐步擴大，墩身混凝土養(yǎng)護難度隨之提高[1]。高墩施工期間的安全隱患較多，且施工質(zhì)量易受到養(yǎng)護工藝等因素的影響。鑒于此，應從高墩混凝土施工的特點出發(fā)，探討相適應的養(yǎng)護技術。

1 工程概況

新莊特大橋位于云南省麗江市華坪縣新莊鄉(xiāng)新莊村，橋梁跨U型溝谷，兩側(cè)山坡較陡，谷底地勢較平坦，最大橋面高度181 m。新莊特大橋全為空心薄壁墩，高度15.9～165 m，該項目高墩采用翻模和液壓爬模施工方法，其中引橋采用鋼翻模施工方法，過渡墩采用木翻模施工方法，主墩采用液壓爬模施工方法。為保證橋墩混凝土的強度、外觀質(zhì)量滿足設計及規(guī)范要求[2]，項目采用高墩混凝土噴淋養(yǎng)護技術，取得了非常好的施工效果。

2 工藝原理

“高墩混凝土自動噴淋養(yǎng)護”系統(tǒng)工作原理是通過蓄水池、水泵職能控制器、蓄水箱、高揚程水泵、時控開關、輸水管、噴淋管組成噴淋系統(tǒng)。主上水管道依附塔吊，墩身環(huán)向輸水管道利用爬模或者液壓爬模架體做支撐平臺。

2.1 墩身未分支工藝原理

高揚程水泵從蓄水池內(nèi)抽水送至輸水管內(nèi)，輸水管連接噴淋管對需養(yǎng)護的混凝土面進行噴水養(yǎng)護。水井處水泵連接水泵控制器，蓄水池設置水位傳感器與水泵控制器連接，如蓄水池水位線低于最低水位則自動上水，高于最高水位自動斷水。隨后調(diào)整時間繼電器的工作參數(shù)，保證間隔時間和持續(xù)時間均具有合理性，再啟用噴淋系統(tǒng)。伴隨繼電器的運行，當其滿足噴淋時間要求后則及時接通水泵開關，此時促使高揚程水泵運行，在其帶動下將蓄水池內(nèi)的水抽向輸水管，該部分水由噴淋管灑出，以便用于噴水養(yǎng)護作業(yè)。若噴水持續(xù)時間滿足設定要求，觸發(fā)時間繼電器從而關閉水泵。

2.2 墩身分支部分工藝原理

墩身分支部分增加水箱，從蓄水池抽水至水箱，然后從水箱內(nèi)抽水送至輸水管內(nèi)，輸水管連接噴淋管對需養(yǎng)護的混凝土面進行噴水養(yǎng)護。蓄水池處水泵增加連接水泵控制器，墩身上部水箱設置水位傳感器與水泵控制器連接，如水箱水位線低于最低水位則自動上水，高于最高水位自動斷水。水箱蓄水量將直接影響噴淋效果，因此，需要根據(jù)實際需求合理調(diào)整時控開關的間隔時間與持續(xù)時間。以預先設定的噴淋間隔時間為依據(jù)，若時控開關的時間達到該值，將及時接通水泵開關，水箱內(nèi)的水可轉(zhuǎn)入輸水管內(nèi)，構成完整的環(huán)形輸水管道，此時噴頭對墩身進行噴淋灑水，噴水時間達到設定的時間后，時控開關自動切斷水泵開關停止供水。

3 施工要點

1)供給水池蓄水容量不小于18 m3，采用磚塊砌筑并用砂漿抹面以防滲水，其尺寸為3 m×3 m×2 m。水池應盡量靠近橋墩修建，且能保證不影響橋墩施工的其他工序作業(yè)。

供給水池是提供養(yǎng)護用水的重要裝置，其應當具有充足的蓄水量，以免因缺水而引發(fā)水泵燒毀的情況。并且，水池內(nèi)應明確標識警戒水位線，加強對實際水位的檢測，若低于該水位線，則要及時補給。

2)水泵揚程的控制應考慮到橋梁墩身的最大高度，在此基礎上增加5 m，從而作為揚程控制標準，使養(yǎng)護水可泵送到各個待養(yǎng)護區(qū)域。

高揚程水泵的工作負荷較大，應具有足夠良好的耐久性，確保在經(jīng)過反復的開關操作后依然可正常使用，否則將會因水泵性能異常而導致噴淋效果不滿足預期要求。水泵還應具備一定的送水量以滿足同墩位各墩身同時噴淋時的水量需求，送水量可根據(jù)下列公式確定：

S=10.3n2/d5.33

(1)

H=P/(ρg)

(2)

Q=[H/(SL)]1/2

(3)

V=4Q/(3.1416d2)

(4)

式(1)～(4)中，S為管道摩阻；n為管內(nèi)壁糙率；d為管內(nèi)徑，m；H為管道兩端水頭差，m；P為管道兩端壓強差；ρ為液體密度；g為重力加速度；Q為流量，m3/s；L為管道長度，m；V為流速，m/s。

3)上水管道采用Φ32 mm鐵管，采用絲扣連接。管道附著在塔吊上，采用卡環(huán)固定。若墩身高度>80 m，墩身下部范圍輸水管應使用5 cm鐵管或根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用適當管徑鋼管。

4)噴淋管采用Φ20 mm太陽能熱水器專用鋁塑管，噴頭采用出水口為1.5 mm霧化噴頭，噴頭間距為0.5 m。噴頭與管道采用熱熔連接。管道固定在液壓爬模作業(yè)層主平臺橫梁上。此處為模板爬升后最低點，距離墩身豎直面50 cm。圖1所示為管道固定位置示意圖。

圖1 管道固定位置示意圖

5)自動控制系統(tǒng)由時間繼電器及電磁開關組成，設定時間繼電器計時間隔后，繼電器控制電磁開關接通或關閉高揚程水泵的電力供應。

時間繼電器及開關亦應符合高頻率的開關狀態(tài)下的穩(wěn)定性，且在不同環(huán)境溫度下均可調(diào)節(jié)，以確保高溫時段的養(yǎng)護頻率符合要求及雨天停止工作以節(jié)約資源。時間繼電器應由專人設置，高溫時段設置為20 min噴淋一次，常溫時段為30 min噴淋一次，每次噴淋5 min，噴淋時間的設置應考慮在第二次噴淋時能確保上次噴淋水分還未完全蒸發(fā)。

6)墩身施工到分支后，由于墩身高度過高，高揚程水泵壓力減弱，即在分支處設置水箱，實現(xiàn)二級增壓輸水，從而達到養(yǎng)護的效果。在水箱進水口安裝傳感器3個，高度分別為距水箱底0.5、1、1.5 m處，傳感器與控制房水泵智能控制器連接。如水位線低于最低水位則自動上水，高于最高水位自動斷水。圖2為水泵智能控制箱，圖3為傳感器設置示意圖。

圖2 水泵智能控制箱

圖3 傳感器設置示意圖

4 注意事項

1)此系統(tǒng)為自動控制，養(yǎng)護不需人員操作，但必須制定專人進行日常巡視檢查，避免設備損壞。

2)霧化噴頭容易堵塞，需經(jīng)常檢查，確保正常使用。

3)根據(jù)外界溫度及時調(diào)整間隔時間及持續(xù)時間，確保養(yǎng)護周期內(nèi)墩身濕潤。

4)與主上水管道連接部位在爬模爬升時個別需要提前臨時斷開，在架體爬升到位之后要及時保證恢復，確保正常使用。

5)嚴格執(zhí)行《安全生產(chǎn)法》，高空施工遵循有關規(guī)定，現(xiàn)場按照“三相五線制”供電，做好保護接零及接地等。

5 使用效果及效益分析

經(jīng)實踐，此方法霧化效果好，節(jié)約人工及用水量，能滿足混凝土表面全部噴灑到位，噴灑壩場如圖4所示。

圖4 噴灑效果

1)質(zhì)量方面，采用自動噴淋避免了因養(yǎng)護不均而造成的質(zhì)量問題，也因不需人工高空作業(yè)而增大了養(yǎng)護安全系數(shù)，確保了混凝土養(yǎng)護施工質(zhì)量。

2)工期方面，采用自動噴淋，噴淋養(yǎng)護過程中不受混凝土施工影響，從而節(jié)約了人力資源，加快了施工速度，縮短了工期，保證了后續(xù)工作的順利進行。

3)成本方面，自動噴淋系統(tǒng)采用鋼管及熱熔管，可多次重復使用，同時采用自動噴淋，節(jié)約了人力資源，大大降低了工程成本，有較好的經(jīng)濟效益。特別是隨著高墩數(shù)量增多，工程成本更低。

4)社會效益方面，高墩混凝土噴淋養(yǎng)護簡化了養(yǎng)護程序，解放了勞動力，反映了一個施工企業(yè)自動化、機械化水平，樹立了企業(yè)的良好形象，增強了企業(yè)的市場競爭力。

6 結(jié)束語

高墩混凝土噴淋養(yǎng)護是伴隨行業(yè)持續(xù)發(fā)展而衍生出的主流技術，其兼具操作便捷、養(yǎng)護效果良好、施工安全等多重優(yōu)勢，相較于覆蓋灑水等傳統(tǒng)方法而言，可有效減少成本投入。墩身混凝土自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)作為新型工藝，在高墩養(yǎng)護中發(fā)揮了不可替代的作用，推廣應用極其必要。

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