橋墩養護用水回收綠色循環應用技術

傅重陽，李效亞

（1.中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600；2.陜西西咸新區絲路經濟帶能源金融貿易區管理辦公室,陜西 西安 710000）

隨著土木建筑工程的快速發展和混凝土材料在高技術工程領域中的全面應用，各類建設工程結構質量得到了有效提升，但混凝土自身特性對工程質量存在一定影響，也對施工工藝提出了一定要求。其中，混凝土早期開裂問題是工程質量控制的關鍵，造成混凝土裂縫的原因是復雜的、多方面的，但對混凝土養護的不當當屬主要原因。如何做好現場混凝土成品養護，是混凝土施工的難題。目前，國內外高速鐵路成品普遍采用覆蓋灑水的傳統工藝，這種工藝雖然簡單容易操作，但是如果大范圍推廣使用，不方便施工管理監控，很難達到標準化施工的要求；同時由于使用材料多為一次性材料，造成材料浪費、環境污染等問題，和目前社會關注的綠色環保理念相違背。為此，在工期緊、工程量大的高速鐵路施工中，如何打破常規、規范混凝土養護、滿足標準化施工要求，如何節能、環保、高效率的達到混凝土養護效果，是目前高速鐵路工程混凝土施工亟須解決的難題。

針對上述問題，通過改變傳統墩身覆蓋、人工灑水工藝，研發應用了“穿衣戴帽”法墩身自動噴淋養護技術，同時對施工養護用水收集循環利用，有效減少了資源浪費，降低了勞動強度。

1 “穿衣戴帽”法橋墩回收用水綠色循環養護技術原理

“穿衣戴帽”法橋墩回收用水綠色循環養護施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 橋墩回收用水綠色循環養護施工工藝流程圖

1）橋梁墩身養護用水自動循環噴淋設備（圖2），主要包括“穿衣戴帽”法養護外套，自動噴淋循環養護系統，養護用水收集系統，養護時間控制系統。使用時在墩身四周包裹隔水罩衣，墩頂安裝噴灑框架及蓋帽，形成封閉養護空間（圖3）。在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養護用水進行收集循環利用，內部形成閉路循環；由自動定時繼電裝置自動控制水泵工作時間，根據現場氣溫和干濕條件設置自動噴灑工作時間和間隔時間，進一步降低養護用水用量，相應地降低了能源消耗。

圖2 “穿衣戴帽”法墩身自動噴淋養護系統設計圖

圖3 自動噴淋養護設備

2）利用拌合站“廢水分離回收綠色施工系統”，橋墩養護用水采用拌合站“污水處理系統”處理后的清水，進一步減低了水資源的浪費。

3）在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養護用水進行收集循環利用，內部形成閉路循環，對養護用水循環利用。

4）正常噴灑養護區間通過墩身包裹預留觀察窗定時檢查養護質量效果，定時檢查設備電路安全，保證設備良好的工作狀態，定時對水箱進行補水作業，保證噴灑用水滿足使用。

5）混凝土養護滿足規范要求齡期后，停止自動噴灑作業，人工關閉總電源，拆除電路系統，拆除噴灑裝置，吊車配合拆除墩身罩衣和噴頭架，使用板車轉運至下一個橋墩安裝使用。

2 “穿衣戴帽”法橋墩回收用水綠色循環養護技術特點

1）改變傳統墩身覆蓋、人工灑水養護的工藝，自主研發應用了“穿衣戴帽”法墩身自動噴淋養護技術，采用保溫防曬罩衣和噴灑淋濕裝置相結合，設備安裝、拆除操作簡單，材料使用周轉率高，在保證了墩身養護質量的同時，有效減少了水資源的浪費，相應地降低了能源消耗。

2）橋墩養護用水采用拌合站“廢水分離回收綠色施工系統”處理后的清水，進一步減低了水資源的浪費，與傳統養生工藝相比，節水率達到78.57%。

3）采用自動噴淋養護系統可將水柱完全噴灑，增加了水柱與墩身混凝土的流水面積，避免了人工用水管養護時水柱太粗養護面積小，水資源浪費嚴重的缺陷。

4）在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養護用水進行收集循環利用，內部形成閉路循環，基本實現了養護用水的100%循環利用。

5）由自動定時繼電裝置自動控制水泵工作時間，根據現場氣溫和干濕條件設置自動噴灑工作時間和間隔時間，進一步降低養護用水用量。

3 關鍵工序施工工藝及操作要點

1）施工現場準備 ①對施工現場進行清理和整平，清理周邊施工材料和工程垃圾，對墩身承臺基坑回填夯實，完成現場便道及臨時用水、用電工程；②做好墩身周邊排水設施，保證墩身四周場地范圍無積水現象；③混凝土澆筑前需將養護設備準備齊全，檢查水源供應是否充足，養護用水是否滿足自動噴淋要求，水質應潔凈無雜質且符合養護要求；④墩身應在芯部和混凝土表層10cm 各埋一根設測溫線，并將測溫接頭引至便于測量的部位，以便在養護過程中及時收集溫度信息，為墩身養護提供數據支持。培訓專人負責養護工作，并做好養護記錄；⑤做好臨時材料儲備及設備場地的建設，保證材料和設備的順利進場。

2）墩身養護用水 ①橋墩養護用水利用拌合站“廢水分離回收綠色施工系統”中的“污水處理系統”處理后的清水，減少了施工用水的浪費；②在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養護用水進行收集循環利用，內部形成閉路循環，對養護用水循環利用。

3）墩身養護罩衣安裝 ①采用雙層防水布包裹墩身，在距離地面1.5m 處分別在墩身兩側設置觀察窗，觀察窗為透明塑料板，達到保溫保濕、方便觀察效果。墩頂設置頂帽罩蓋，頂帽內設方鋼撐架，外蒙雙層防水布；②墩頂高度1.5m范圍內采用400g/m2土工布滿包裹，緊接著用塑料薄膜頂部與土工布下部壓接，沿墩身四周纏繞包裹，壓接寬度小于40cm，為保證墩頂噴頭潤濕的土布順利將水份流入墩身，并防止水流從塑料薄膜搭接位置流出，達不到預期的養護效果，墩身包裹塑料薄膜時應自上而下纏繞，且搭接寬度不小于20cm。墩身防水布包裹采用可伸縮橡皮繩捆綁加固，施工時墩身不規則位置特別注意包裹嚴實，防水布與墩身緊貼，達到保溫保濕最好效果，墩身整體封閉包裹，頂帽內撐架與墩身墊石連結固定，防止大風吹落造成事故。

4）墩身養護循環供水系統安裝 ①制作鋁塑管為主管道的噴頭管架，管架為墩頂形狀設置，主管上利用各類接頭沿四周設置向墩頂噴射的噴頭，間距60cm，噴淋管沿墩頂布設1 圈，在墩頂外緣，噴頭與墩頂面成45 度夾角，保證墩頂混凝土養護面全部被噴淋水所覆蓋，并有重疊。墩頂墊石頂面布設10 個噴頭，噴頭方向交錯布置，水流由墩帽向四周流下，達到保濕的目的；②噴淋管架固定于頂帽內撐架內側上，主管向外引出30cm 的三通接頭設置閥門一處。將制作完成的噴淋管架與頂帽整體吊裝放置于墩頂，并與墊石鋼筋綁扎牢固，噴淋管架主水管與墩下集水池內的潛水泵用軟水管連接；③墩身下部硬化散水設置排水溝，排水溝統一把墩身噴淋廢水收集匯入集水池，與池內潛水泵形成循環供水系統；④每個墩身準備2 個備用水箱（1m3規格），1#水箱與2#水箱底部水管連通，2#水箱下排水管伸入集水池內管頭安裝浮球閥，根據集水池水位自動控制是否向集水池補水，保證水泵工作狀態水量滿足使用。

5）墩身養護自動控制電路系統安裝 墩身養護自動控制電路系統是由一個計時開關主控形成的定時噴淋裝置，計時開關上接來電線路，下接工作水泵線路，上下連接均設置保險開關，整體電路系統安裝在專用三級配電箱內。電路系統通過設置計時開關的間歇時間和工作時間，自動控制噴淋工作水泵的有效工作時間和間隔時間，達到混凝土自動噴淋養護目的。

6）墩身養護自動噴淋系統驗收調試 ①整個設施安裝完成后，要求進行全面檢查驗收，檢查內容包含墩身包裹是否嚴實、頂帽安裝加固是否牢固、供水系統有無連接錯誤、水循環是否暢通、電路系統是否安裝正確、元件、開關是否合格可用等；②檢查驗收合格方可使用，使用前要有專人進行調試，根據規范要求，結合現場氣溫和空氣干濕情況進行設備調試，確定好水泵的工作時間和間歇時間，并做好記錄。

7）墩身混凝土自動噴淋養護作業 墩身混凝土自動噴淋養護作業期間，安排專人定時定墩進行巡查，對巡查發現問題及時采取措施解決，保證墩身混凝土自動噴淋養護裝置安全、保質狀態下正常工作。①檢查電路工作狀態，是否存在安全隱患，如發現電路損壞或電路故障，及時與專業電工聯系，盡快解決存在問題；②檢查水循環系統，是否水循環順暢，檢查各個水管連接處是否破損漏水，檢查噴頭是否堵塞，檢查閥門是否打開或損壞，檢查匯水溝是否開裂或流水不暢，檢查集水池是否缺水，檢查備用水箱是否缺水，檢查補水浮球閥是否損壞，及時補充備用水箱水資源，保證水量滿足使用要求，及時更換損壞的水路元件，疏通管道，清理水溝雜物，保證水循環通暢；③檢查墩身噴淋效果，是否存在干濕間隔噴淋，或者過于濕淋的不正常情況（特別是在一天氣溫變化比較大時，噴淋效果易受溫度影響變化），對計時器及時進行調節，達到保質量的前提下，節約環保施工；④檢查集水池水質情況，水質是否滿足使用要求，如不滿足使用要求及時更換。檢查濾水裝置是否正常工作，濾水效果是否滿足要求，否則更換濾網，保證水質。

8）噴淋系統拆除并周轉使用 ①根據大體積混凝土規范，保濕養護的持續時間不得少于14d，養護期間應經常檢查土工布的完整情況，保持混凝土表面濕潤。混凝土養護到期后，組織人員進行拆除；②拆除作業首先關閉電源，拆除電路系統，拆除水泵，撤離水箱，然后吊車配合整體拆除頂帽，拆解墩身包裹防水布。拆除下的養護設備要妥善存放，經常檢修，清洗濾網。對堵塞的噴頭要及時更換；③拆除作業和倒運作業同時進行，采用板車將拆除設備轉運至下一個需要養護的墩位處，進行下一個墩身養護施工；④混凝土潮濕養護的最低期限見表1。

表1 混凝土潮濕養護期限

4 現場施工安全質量控制要點

1）現場應嚴格按照施工技術交底、作業指導書進行作業，保證設備安裝牢固可靠，防止墜落發生安全事故。

2）施工過程中，應設專人定時對噴淋設備檢查，檢查電路系統是否存在安全隱患，檢查蓄水箱水位是否需要補水，通過墩身罩衣預留觀察窗檢查墩身濕潤效果是否符合標準要求。

3）嚴格要求墩身下部砂漿硬化散水及排水溝施工質量，防止硬化面開裂滲水對墩身造成影響。

4）安排有經驗的專業操作人員，根據現場氣溫和干燥情況對自動噴淋裝置進行定時噴淋調試，達到墩身混凝土面保持濕潤的效果前提下，盡量節約使用水、電資源。

5 資源節約情況分析

如表2 所示，“穿衣戴帽”法橋梁墩身自動循環噴淋養護技術，改變了傳統墩身覆蓋、人工灑水養護的工藝，橋墩養護用水采用拌合站“污水處理系統”處理后的清水，同時對施工養護用水收集循環利用，內部形成閉路循環，每個墩身養護用水由28t 降低為6t，節水率達到78.57%，每完成1 000 個墩身養護施工后，可節水約22 000t，節能減排效果顯著。

表2 資源節約情況分析統計表

6 結語

該技術從根本上解決了橋墩綠色施工養護關鍵工序中的技術難題，資源的浪費，各項指標符合設計要求，對今后同類型工程具有切實的指導意義。