預制梁制作過程中的散噴養生及水循環利用

劉麗琴

（山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006）

0 引言

橋梁在高速公路整個通車歷程中占有相當的比重，特別是在山區和丘陵地帶更是如此，這是基于高速公路修建和運行的基本特點決定的。而橋梁施工由于施工難度大、工程質量和相關作業工藝要求更高往往成為道路工程項目施工的瓶頸之一。特別是因為施工任務重和工期較緊，常常因為在橋梁結構，特別是預制梁制作過程中的施工養護不到位影響到工程質量。眾所周知，因為道路橋梁施工環境、施工成本和施工周期等因素的影響，我國高速公路中的橋梁結構有相當部分采用預制梁施工工藝。這些預制橋梁構件制作過程中的養生工序必須特別重視，這不僅因為預制橋梁構件的養生期較長，更是因為養生作業質量的優劣直接影響到橋梁的承載荷載和結構合理性（如外觀幾何尺寸的變形和保持等）。因此，在預制梁制作過程中以合理的養生工藝進行施工已成為高等級道路，特別是高速公路道路設計和施工、管理部門特別關注的重要工序之一。

1 問題的提出

眾所周知，預制橋梁構件的養生離不開適量的水。而道路施工往往在遠離水源和氣候炎熱干燥地帶進行。由于用水困難，使得預制橋梁構件養生時極易產生下列問題：

a)水的遠距離運輸使得工程成本相應增加。

b)由于用水困難和成本增加，有時只好降低用水量，其結果使得養生效果難以達到要求。

這些問題的存在使得傳統養生方式嚴重影響道路橋梁的工程質量。筆者曾參與208國道太（原）長（治）路段的多座橋梁預制橋梁構件和RCC路面的施工，發現預制構件和水泥混凝土表層的質量問題往往與養生工序的質量控制優劣息息相關。同時，由于養生用水是一次性使用，其水源的浪費是顯而易見的。有鑒于此，改進養生工藝、保證施工質量和探討養生用水的節約就顯得十分迫切。

2 預制梁分散噴水養生及養生用水的循環利用

山西省地處黃土高原地帶，與國內大多數省區相較是典型的少水和缺水地區，為了解決上述問題，山西路橋一公司結合梁板預制的實際情況，根據傳統工藝的不足，在實體工程中總結和提出了采用排水管分散噴水養生和用水循環回收利用工藝。其主要工藝內容是通過排水管分散噴水和塑料天棚覆蓋養生，梁場養護用水循環利用的方法以解決水源緊缺問題并有效提高養生質量和作業效率。

2.1 工作原理

預制梁分散噴水養生工藝適用于各種工程預制梁的施工，可在環境溫度大于等于5℃以上的施工場合應用[1]，因此具有廣泛的適用性。同時無需對原施工場地進行大的改造，只需在梁場建設時根據養生場地的地形設置回流水溝，保證及時回收養生灑落到地面的水，在沉淀和濾清后循環利用，并以壓力泵水的方式對置于塑料天棚覆蓋下的預制梁進行噴水養護。

2.2 施工工藝流程

預制梁散噴養生及水循環利用是在保證養生質量前提下對傳統施工工藝的技術升級和改進，為保證順利實施，必須以圖1作業流程完成整個作業工序。

圖1 預制梁散噴養生及水循環利用作業工序

2.3 場區排水設置

為保證自流水能順暢回流至蓄水池，整個梁場呈回字形狀，其外部和相鄰兩個底座中間位置設置20 cm×20 cm（截面的寬×深）的混凝土排水溝。為保證流水順暢，溝底坡度應具有0.3%的坡度。從而形成流水順暢的整體型排水系統（見圖2，圖中的L和B分別是其外廓尺寸長和寬，應視作業需求決定）。

圖2 梁場排水系統布設圖

所有養生作業時噴灑流落的地面水，應全部流至橫縱排水溝內，順排水系統匯集于沉淀池中進行沉淀、排污和凈化后作為循環水再用。作業時應對各排水溝經常觀察和清理污物，確保水溝中的水流暢通。

2.4 噴水管道和噴頭設置

成型并已經拆模的梁板應盡快開始養生工序，將其在養生底座就位固定后，在梁板上支設排水管道。管道分為梁頂板1道，左右側翼梁板各1道，翼緣板兩側管道比翼緣板低20 cm（采用鐵絲掛鉤綁扎在翼緣板環形筋下部，邊板可以綁扎在防撞墻預留筋下部），管道采用φ50PVC管道，每50 cm安裝1個噴灑頭（圖3）。噴頭應具有水量和霧化調節功能，目前市場可供購置的可調節噴頭為金屬和塑料兩種，由于塑料噴頭可有效避免因銹蝕而產生的堵塞現象，因此建議使用塑料噴頭為宜。為使通水順暢，所有管路彎折處的彎角不允許小于90度。每套管道設置3個閥門（3個閥門分別負責頂板部位、翼緣板兩側管道的噴灑開關）并接起來與主管道出水口順接（3個閥門分別負責頂板部位、翼緣板兩側管道的噴灑開關）。

圖3 預制梁側邊噴管和噴灑頭布置

3 噴灑系統的主要技術參數及其選擇原則

3.1 噴灑壓力和水泵的選擇

如本文前述，噴灑系統應具有較好的霧化效果。為達此目的，系統的水壓應大于等于0.5 MPa，這個壓力值已接近一般離心式水泵的系統壓力上限，因此應選擇質量良好的水泵。由于離心水泵屬于非容積式連續作業，對水質的清潔度要求較低[2]（柱塞式水泵壓力較高，但對水質的潔凈度要求較高），因此更加適于預制梁養生水循環介質中雜質較多這種較為惡劣的作業環境，并在連續作業狀態下保持較高的使用壽命。

3.2 噴灑流量

系統的噴灑流量必須滿足養生作業所耗水量的要求，因此養生水量成為噴灑流量選擇的主要依據。顯然，水量的多少與同時進入養生的預制梁的數量成正比關系。有鑒于此，可列出下式并以其對噴灑流量（水泵流量）的理論值進行計算和校核。

式中：Q為系統的噴灑流量，L/min;Δ為單位面積的噴灑量，L/m2;S為同時進入養生預制梁的受水總面積，m2;ηv為噴灑系統的容積效率，可據實際情況取0.8～0.85。

噴灑流量的理論值可作為水泵選擇的理論依據。目前離心式水泵的設計和制造在我國已形成產品系列，可依噴灑流量的理論值進行選擇。筆者認為應根據相應的系統壓力和噴灑流量的理論值進行綜合考慮并選擇相近參數的水泵以滿足養生用水的需要。

3.3 儲水池

儲水池應建在養生梁場周邊高程偏低部位，設置兩個管槽連通的蓄水池。一個作為沉淀池，一個作為蓄水池，前者承接參與養生后由水槽流回的水并在池中沉淀和清污后流回（自流）蓄水池備用；后者用于清水或沉淀和清污后的再生水的儲存并供水泵泵出使用。從理論上講，沉淀池容積大些對使用過的污水沉淀和清污有利，蓄水池的容積必須滿足養生需求，同時考慮污水回流、沉淀和清污過程所需的遲滯問題，所以儲水池的有效容積不應小于噴灑流量的5倍。

特別提到的是，雖然離心式水泵對介質的清潔度要求相對不高，但水泵自儲水池的吸水管端應設置濾網（以20目左右為宜），以防止較大顆粒雜物的吸入。另外，離心式水泵的自吸能力較差，故其自儲水池取水的高度不宜大于5 m，以保證水泵的正常工作。

4 貼養生膜和覆蓋塑料棚

貼養生膜和覆蓋塑料棚是保證養生效果和節水的重要舉措。養生膜采用塑料薄膜，避免破損、皺折和脫落。養生薄膜全部覆蓋緊貼梁板腹板位置，確保全部濕潤。塑料棚要采用加厚的透明塑料篷布，全部嚴實將梁板覆蓋住。養生作業過程中塑料薄膜和塑料棚應經常進行檢查，發現破損、脫落和漏縫應及時進行整修。

圖4 腹板貼膜

圖5 塑料棚覆蓋

5 應用效果簡潔

預制梁制作過程中的散噴養生及水循環工藝的工程應用能夠收到良好的社會和經濟效益，其優越性主要表現在下述方面：

a)預制梁表面著水充分和均勻，加之塑料棚覆蓋養生，能夠有效提升混凝土的早期強度[3]。試驗表明，對采用新工藝養生3 d的梁板進行強度回彈檢測，能達到C50混凝土強度的85%（42.5 MPa）。較傳統工藝作業可使整個預制工序縮短2～3 d。

b)養生用水的循環利用，不僅可減少用水量80%以上，而且有效減少了建筑用水直排對周邊環境的污染。

總之，散噴養生及水循環工藝在降低工程成本，提高作業質量基礎上有效提高了作業場地預制梁的周轉速率，提高了道路橋梁的施工進度，具有明顯的社會和經濟效益。目前，山西路橋一公司已將其作為新工法在道路工程中進行推廣，并已在聞垣、陽左等高速公路施工中進行了成功的應用。