大型沉箱預制場智能噴淋養護工藝

蔡偉 中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

1.工程概述

廈門港古雷港區古雷作業區南15～19#泊位工程位于福建漳州古雷半島西側。本工程規劃2個5萬噸級液體散貨泊位（結構按10萬噸級預留）、一個2 萬噸級液體散貨泊位、2個5000噸級液體散貨泊位及相應配套設施設施。設計共計A、B、C 型66 個沉箱，其中A型沉箱為17.25m×16.5m×19 m，重2700 t，共37 件；B 型 沉 箱 為17.25 m×12.75 m×14.3 m，重1660 t，共12 件；C 型 沉 箱 為20.02 m×11.4 m×11.2 m，重1450t，共17件。沉箱為C40鋼筋混凝土結構，共計56577.2m3。

混凝土養護方式主要為自然養護和蒸汽養護等。由于蒸汽養護需在室內進行，對于大型混凝土預制沉箱不易實現，因此大型混凝土預制沉箱通常采用自然養護的方式。而自然養護主要是灑水養護。傳統的灑水養護方式通常采用在預制沉箱的上口懸掛PVC管結合人工沖水的方式，堆場上的成品沉箱受限于拆裝養護管工序繁瑣、水壓不足及養護操作人員的質量意識淡薄等原因，時常出現養護不及時及漏養現象。工廠化的流水線生產，預制沉箱養護期內堆存位置及施工狀態每天變化，懸掛養護管需動用起重設備配合人工，耗時費力。急需尋求一種無需起重設備投入、智能便捷及降低人為因素影響的養護方案，在沉箱預制過程的各個階段、位置做到養護期內的全天候覆蓋養護。

2.平面設計

本項目最大A型沉箱重2700t，高度達到19m，共分五層進行預制。場建初期即詳細規劃設計了沉箱智能噴淋養護系統，并在場建時精確預埋系統管網。下面以A型沉箱養護方案為例，針對沉箱不同施工狀態及位置確定兩種不同養護方案：（1）生產線內預制中的沉箱采取外模板、鋼筋外架安裝鍍鋅襯塑鋼管，加壓噴淋養護；（2）堆存區成品沉箱采取移動噴淋養護小車，人工加壓沖養。

本系統根據沉箱施底胎膜分布位置情況，在生產線中部北側設置智能噴淋養護系統控制區，該控制區集成了蓄水池、增壓泵、氣象站及HCC智能WIFI控制柜等，通過多媒體無線指令開閉增壓泵，將養護水通過增壓系統源源不斷輸入預埋的養護干管，養護干管在6個臺座后側設5個隔膜電磁閥，每個電磁閥作為一個獨立分區，通過控制柜發出的指令，精準開閉特定區域出水閥門。養護支管材質選用柔性耐高壓液壓油管，經出水閥門與模板、外架上的噴淋系統連接，實現對沉箱的噴淋養護。養護干管的一路支管橫穿生產線預埋至堆存區，并沿長方向間隔設置4個預留出水閥門，供移動噴淋小車對堆存區的成品沉箱進行高壓沖水養護。

3.智能噴淋養護系統的應用

智能噴淋養護系統主要包括5個組成部分：智能管理系統、供水干管、供水支管、噴淋系統、水循環系統。

3.1 智能管理系統

沉箱智能管理系統的創新思路來源于農業灌溉技術，是集自動控制技術和傳感器技術、通訊技術、計算機技術等于一體的智能灌溉管理系統，系統基于云端的Hydrawise灌溉管理軟件可隨時隨地地查看并管理噴淋養護系統，并根據監測數據自動調整噴淋方案，是真正實現信息智能化監視和自動化操作的管理系統，切實解決了沉箱養護揚程高、養護不均勻、養護頻率不夠的難題，最大程度減少人為因素影響，節省了水資源，保證了沉箱地養護質量。

（1）Hydrawise軟件操作系統通過氣象數據設置噴淋程序，實時監測電磁閥及噴淋管道流量及控制器聯網狀態，當管道或者噴頭破損時，系統會通過文字信息和應用程序自動彈出警告。

（2）HCC智能WIFI控制柜通過移動網絡連接系統，養護人員可通過控制器表面的觸摸屏或者手機APP操作界面設置噴淋間隔、時長。控制柜配有ROAM遠端遙控器，可通過該遙控器進行手動開閉。

（3）微型氣象站，通過傳感器檢測環境中的溫度和濕度。當雨量傳感器監測到雨量達到3～19mm或溫度低至3℃時系統將會自動關閉程序。

3.2 供水干管系統

本項目根據生產線環境情況，重型模板及設備作業較多，創新性選用DN50襯塑鋼管、黃銅閥門等剛性材料替代傳統PVC管及塑料開關作為供水干管主要材料，直接將供水干管布設至預制臺座背后，面對復雜的施工環境，一次投入，降低日常作業損耗，大大提高管線使用壽命。

3.3 供水支管系統

供水支管選用規格為DN40的柔性液壓油管，該型號油管耐壓能力強（最大承壓能力1.6MPa）、耐磨、耐腐蝕，耐久性高，油管長度根據沉箱高度（19m）與沉箱至供水干管接口的距離，選定長度為21m。油管兩端各設有接頭，分別與供水干管和沉箱在模板或綁扎架上的噴淋系統連接。拆卸時只將與噴淋系統連接處接頭松掉即可。

3.4 噴淋系統

（1）半成品沉箱噴淋養護。噴淋系統主要由襯塑鍍鋅管件、廣角扇型不銹鋼噴頭和液壓油管組成。噴淋管采用DN40直管、90°彎頭和對應型號三通組成。噴淋管采用直管+三通+直管的連接方式，三通上設有廣角扇型不銹鋼噴頭，噴頭型號為DN15，射程2m，噴頭角度設置在90～135°之間。模板及鋼筋綁扎架接縫處均采用短管連接，便于拆裝。

標準層外模及鋼筋綁扎架均配置了固定式的養護管，選用不易生銹結垢的襯塑鋼管，通過焊接固定，一次安裝，反復使用，噴頭采用廣角扇形不銹鋼噴淋頭，180°均勻噴灑，該養護供水管道固定在外模板及外綁扎架下部，通過若干個快速接頭連接形成噴淋終端。噴淋終端通過耐高壓的液壓油管與自動化噴淋首部連接。不論是鋼筋綁扎還是模板安裝過程中，下一層的沉箱節段也能得到充足的水養護，且不會影響工人的作業。應用專業的Hydrawise噴淋管理軟件，通過智能手機、平板或電腦隨時隨地查看并管理噴淋工作，實現噴淋養護的“云”控制，提升了養護質量控制和管理能力的同時，降低水資源的浪費，實現高效節水。

（2）成品沉箱養護。本項目獨創的一種用于大型混凝土預制沉箱的移動式噴淋養護小車，目前已順利通過國家實用新型專利，該小車輸水管與預埋加壓管線連接，隨接隨用，在不占用起重設備及影響施工的情況下對無法及時懸掛養護管及堆存區內的沉箱進行養護噴淋，節省了大量拆裝養護管的時間，并且對堆場上的成品沉箱養護，一人即可輕松完成。本項目最大沉箱養護高度超過19m。噴淋養護小車具有總體結構簡單、機動靈活，操作方便、養護效率高、養護效果好等特點，真正做到全場區內的沉箱全覆蓋養護，還節約了大量人力物力，保證了預制沉箱養護的及時性和規范性。

3.5 水循環系統

養護水均勻灑在沉箱表面后，自上而下流淌最終流至地板。隨著每次養護的進行，流至地板的水越多，場地內積水嚴重，水資源浪費現象嚴重。針對此問題，在場地建設時根據沉箱生產線長度方向通長布設一條DN30集水管，并在臺座間通道留有尺寸為25cm×10cm集水溝，集水溝與集水管進水口連接，將留滯地板的水通過集水管匯集至尺寸為3m×5m×3m的循環水池。循環水池內的廢水經過過濾，通過增壓抽水泵抽回蓄水池并再用于沉箱混凝土養護，池內設有自來水進水口和水位監測浮球裝置，當蓄水池內水位達到低水位時，水位監測裝置會自動對池內進行補充。對養護水資源充分進行利用，避免水資源浪費。

4.結語

智能噴淋+高壓噴淋小車人工輔助養護工藝的創新思路來源于成熟的農業灌溉技術，具有噴灑范圍廣、噴灑均勻、智能化等特點。可選擇的控制器、噴頭及管件豐富多樣，具備繼續優化創新的優越條件。工藝解決了大型預制構件水養護的難題，對大型高大沉井、橋墩等均有借鑒和推廣前景。