大型沉箱預制場智能噴淋養(yǎng)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(qū)古雷作業(yè)區(qū)南15～19#泊位工程位于福建漳州古雷半島西側(cè)。本工程規(guī)劃2個5萬噸級液體散貨泊位（結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，共計56577.2m3。

混凝土養(yǎng)護方式主要為自然養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護等。由于蒸汽養(yǎng)護需在室內(nèi)進行，對于大型混凝土預制沉箱不易實現(xiàn)，因此大型混凝土預制沉箱通常采用自然養(yǎng)護的方式。而自然養(yǎng)護主要是灑水養(yǎng)護。傳統(tǒng)的灑水養(yǎng)護方式通常采用在預制沉箱的上口懸掛PVC管結(jié)合人工沖水的方式，堆場上的成品沉箱受限于拆裝養(yǎng)護管工序繁瑣、水壓不足及養(yǎng)護操作人員的質(zhì)量意識淡薄等原因，時常出現(xiàn)養(yǎng)護不及時及漏養(yǎng)現(xiàn)象。工廠化的流水線生產(chǎn)，預制沉箱養(yǎng)護期內(nèi)堆存位置及施工狀態(tài)每天變化，懸掛養(yǎng)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(yǎng)護方案，在沉箱預制過程的各個階段、位置做到養(yǎng)護期內(nèi)的全天候覆蓋養(yǎng)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(guī)劃設計了沉箱智能噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，并在場建時精確預埋系統(tǒng)管網(wǎng)。下面以A型沉箱養(yǎng)護方案為例，針對沉箱不同施工狀態(tài)及位置確定兩種不同養(yǎng)護方案：（1）生產(chǎn)線內(nèi)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(yǎng)護；（2）堆存區(qū)成品沉箱采取移動噴淋養(yǎng)護小車，人工加壓沖養(yǎng)。

本系統(tǒng)根據(jù)沉箱施底胎膜分布位置情況，在生產(chǎn)線中部北側(cè)設置智能噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)控制區(qū)，該控制區(qū)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(yǎng)護水通過增壓系統(tǒng)源源不斷輸入預埋的養(yǎng)護干管，養(yǎng)護干管在6個臺座后側(cè)設5個隔膜電磁閥，每個電磁閥作為一個獨立分區(qū)，通過控制柜發(fā)出的指令，精準開閉特定區(qū)域出水閥門。養(yǎng)護支管材質(zhì)選用柔性耐高壓液壓油管，經(jīng)出水閥門與模板、外架上的噴淋系統(tǒng)連接，實現(xiàn)對沉箱的噴淋養(yǎng)護。養(yǎng)護干管的一路支管橫穿生產(chǎn)線預埋至堆存區(qū)，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(qū)的成品沉箱進行高壓沖水養(yǎng)護。

3.智能噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)的應用

智能噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)主要包括5個組成部分：智能管理系統(tǒng)、供水干管、供水支管、噴淋系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)。

3.1 智能管理系統(tǒng)

沉箱智能管理系統(tǒng)的創(chuàng)新思路來源于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，是集自動控制技術(shù)和傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)等于一體的智能灌溉管理系統(tǒng)，系統(tǒng)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(yǎng)護系統(tǒng)，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動調(diào)整噴淋方案，是真正實現(xiàn)信息智能化監(jiān)視和自動化操作的管理系統(tǒng)，切實解決了沉箱養(yǎng)護揚程高、養(yǎng)護不均勻、養(yǎng)護頻率不夠的難題，最大程度減少人為因素影響，節(jié)省了水資源，保證了沉箱地養(yǎng)護質(zhì)量。

（1）Hydrawise軟件操作系統(tǒng)通過氣象數(shù)據(jù)設置噴淋程序，實時監(jiān)測電磁閥及噴淋管道流量及控制器聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，當管道或者噴頭破損時，系統(tǒng)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(wǎng)絡連接系統(tǒng)，養(yǎng)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(huán)境中的溫度和濕度。當雨量傳感器監(jiān)測到雨量達到3～19mm或溫度低至3℃時系統(tǒng)將會自動關(guān)閉程序。

3.2 供水干管系統(tǒng)

本項目根據(jù)生產(chǎn)線環(huán)境情況，重型模板及設備作業(yè)較多，創(chuàng)新性選用DN50襯塑鋼管、黃銅閥門等剛性材料替代傳統(tǒng)PVC管及塑料開關(guān)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(huán)境，一次投入，降低日常作業(yè)損耗，大大提高管線使用壽命。

3.3 供水支管系統(tǒng)

供水支管選用規(guī)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(jù)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(tǒng)連接。拆卸時只將與噴淋系統(tǒng)連接處接頭松掉即可。

3.4 噴淋系統(tǒng)

（1）半成品沉箱噴淋養(yǎng)護。噴淋系統(tǒng)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(yǎng)護管，選用不易生銹結(jié)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(yǎng)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(jié)段也能得到充足的水養(yǎng)護，且不會影響工人的作業(yè)。應用專業(yè)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(xiàn)噴淋養(yǎng)護的“云”控制，提升了養(yǎng)護質(zhì)量控制和管理能力的同時，降低水資源的浪費，實現(xiàn)高效節(jié)水。

（2）成品沉箱養(yǎng)護。本項目獨創(chuàng)的一種用于大型混凝土預制沉箱的移動式噴淋養(yǎng)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(yǎng)護管及堆存區(qū)內(nèi)的沉箱進行養(yǎng)護噴淋，節(jié)省了大量拆裝養(yǎng)護管的時間，并且對堆場上的成品沉箱養(yǎng)護，一人即可輕松完成。本項目最大沉箱養(yǎng)護高度超過19m。噴淋養(yǎng)護小車具有總體結(jié)構(gòu)簡單、機動靈活，操作方便、養(yǎng)護效率高、養(yǎng)護效果好等特點，真正做到全場區(qū)內(nèi)的沉箱全覆蓋養(yǎng)護，還節(jié)約了大量人力物力，保證了預制沉箱養(yǎng)護的及時性和規(guī)范性。

3.5 水循環(huán)系統(tǒng)

養(yǎng)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(yǎng)護的進行，流至地板的水越多，場地內(nèi)積水嚴重，水資源浪費現(xiàn)象嚴重。針對此問題，在場地建設時根據(jù)沉箱生產(chǎn)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(huán)水池。循環(huán)水池內(nèi)的廢水經(jīng)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(yǎng)護，池內(nèi)設有自來水進水口和水位監(jiān)測浮球裝置，當蓄水池內(nèi)水位達到低水位時，水位監(jiān)測裝置會自動對池內(nèi)進行補充。對養(yǎng)護水資源充分進行利用，避免水資源浪費。

4.結(jié)語

智能噴淋+高壓噴淋小車人工輔助養(yǎng)護工藝的創(chuàng)新思路來源于成熟的農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，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(xù)優(yōu)化創(chuàng)新的優(yōu)越條件。工藝解決了大型預制構(gòu)件水養(yǎng)護的難題，對大型高大沉井、橋墩等均有借鑒和推廣前景。