自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)在預(yù)制T 梁中的應(yīng)用

■林 野

（福建第一公路工程集團(tuán)有限公司，泉州 362018）

養(yǎng)護(hù)是混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝中的一道重要工序，在混凝土澆筑完成后，需要有一定的溫度和濕度環(huán)境方能持續(xù)水化作用而逐漸硬化并形成強(qiáng)度，即為了保證混凝土質(zhì)量，需對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 在預(yù)制梁澆筑完成后，傳統(tǒng)的做法系通過(guò)人工不斷挪移水管進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)[1]。 因水管頻繁與地面、梁面或外露鋼筋摩擦，極易損壞，給養(yǎng)護(hù)工作造成不便，養(yǎng)護(hù)速度慢； 受操作者的質(zhì)量意識(shí)和工作態(tài)度影響，時(shí)常出現(xiàn)漏養(yǎng)現(xiàn)象；若預(yù)制梁日產(chǎn)量大，天氣炎熱時(shí)， 可能需要多個(gè)工人同時(shí)不間斷地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)，人工成本高，且養(yǎng)護(hù)質(zhì)量無(wú)法保證。

1 工程概況

某高速項(xiàng)目路線長(zhǎng)度14.884 km， 合同造價(jià)26.3 億元，合同工期28 個(gè)月；標(biāo)段內(nèi)橋梁長(zhǎng)度占全線總長(zhǎng)的87%，主要有：特大橋6 座，大橋10 座，中、小橋12 座，2 處互通區(qū)匝道橋，共計(jì)梁片8 166片（預(yù)制T 梁8 023 片，空心板梁74 片，預(yù)制箱梁69 片）；標(biāo)段內(nèi)共設(shè)置2 個(gè)預(yù)制梁場(chǎng)，其中1# 預(yù)制場(chǎng)負(fù)責(zé)預(yù)制5 668 片；按照施工安排，生產(chǎn)高峰期間1#預(yù)制場(chǎng)日產(chǎn)量達(dá)20 片，養(yǎng)護(hù)任務(wù)重，且業(yè)主對(duì)養(yǎng)護(hù)工作要求高。 若采用傳統(tǒng)的人工養(yǎng)護(hù)，那么在高峰期間， 需7 名工人同時(shí)不間斷的進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)，人工成本高，且容易出現(xiàn)漏養(yǎng)現(xiàn)象，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量無(wú)法達(dá)到業(yè)主的要求。

2 養(yǎng)護(hù)的重要性

混凝土強(qiáng)度的形成系水化作用的過(guò)程，特別是在混凝土澆筑完成后的初期養(yǎng)護(hù)階段，若未及時(shí)養(yǎng)護(hù)以保持混凝土表面濕潤(rùn)，則混凝土?xí)虮砻嫠终舭l(fā)， 凝膠體的水泥顆粒未能來(lái)得及充分水化，尚未形成穩(wěn)定的結(jié)晶體，粘結(jié)力不足，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，在混凝土收縮時(shí)，常易出現(xiàn)干縮裂縫，影響結(jié)構(gòu)物的使用壽命，如圖1 采用顯微鏡觀測(cè)裂縫寬度已達(dá)到0.1 mm。 養(yǎng)護(hù)工作使得混凝土表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)，防止混凝土水化熱所需的水分蒸發(fā)，保障水化作用有效反應(yīng)。

圖1 混凝土表面裂縫

養(yǎng)護(hù)質(zhì)量直接影響混凝土材料微觀特性，早期養(yǎng)護(hù)得到合理保障，后期混凝土密實(shí)度高、總空隙率低、毛細(xì)孔含量少；合理養(yǎng)護(hù)會(huì)明顯提高混凝土早期性能，如強(qiáng)度、抗?jié)B透性能。T 梁養(yǎng)護(hù)不到位，容易在腹板、頂板、翼緣板等位置出現(xiàn)裂紋，影響T 梁使用壽命。 溫度、濕度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等是混凝土材料養(yǎng)護(hù)過(guò)程中主要的控制參數(shù)，合理養(yǎng)護(hù)需要有充足的水分、適當(dāng)?shù)臏囟群捅仨毜酿B(yǎng)護(hù)時(shí)間。

3 自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)施工

預(yù)制T 梁自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)包括引流系統(tǒng)、沉淀凈化池、蓄水池、養(yǎng)護(hù)工作控制系統(tǒng)、水泵、主水管路和支水管路。

（1）引流系統(tǒng)主要由主水溝和支水溝組成,其中主水溝通常一般與龍門吊軌道同向通長(zhǎng)布置，溝槽斷面尺寸一般可為60 cm×60 cm， 起到匯集引流作用，將水引流至沉淀凈化池。 每相鄰兩個(gè)梁板臺(tái)座中間均設(shè)置一道平行于臺(tái)座的支水溝（圖2），溝槽深度一般為10～15 cm，寬度一般為15～20 cm，支水溝兩側(cè)的那2 片梁板養(yǎng)護(hù)水灑落地面后，通過(guò)支水溝引流和匯集至主水溝。 為了充分回收養(yǎng)護(hù)水，相鄰兩個(gè)臺(tái)座之間的硬化層頂面應(yīng)設(shè)置朝向支水溝的橫坡，橫坡一般不小于1.5%。

圖2 支水溝設(shè)置

（2）沉淀凈化池與蓄水池設(shè)置在梁場(chǎng)合適的位置，為了充分利用場(chǎng)地，一般可設(shè)置在存梁區(qū)范圍內(nèi)（圖3）。沉淀凈化池設(shè)置在蓄水池旁，根據(jù)實(shí)際情況，可以設(shè)置2～3 個(gè)等級(jí)的凈化池，用以匯集主水溝的水，并沉淀水流中的砂、石等雜物，凈化油脂；末級(jí)凈化池的出水口與蓄水池進(jìn)水口相連。

圖3 沉淀池設(shè)置

（3）蓄水池蓄水，作為自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)用水的來(lái)源；蓄水池與沉淀池的尺寸大小，根據(jù)梁場(chǎng)建設(shè)規(guī)模綜合確定。

（4）水泵設(shè)置在蓄水池附近，提供壓力，將蓄水池的水泵送至主水管路（圖4）；根據(jù)需要設(shè)置增壓水泵，保證末級(jí)管路的養(yǎng)護(hù)水壓。

圖4 增壓水泵設(shè)置

（5）養(yǎng)護(hù)工作控制系統(tǒng)也是控制中心，是養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵（圖5）。 在控制中心輸入需要養(yǎng)護(hù)的臺(tái)座編號(hào)、養(yǎng)護(hù)間隔時(shí)間、持續(xù)時(shí)間，能夠精準(zhǔn)定位需養(yǎng)護(hù)的梁片，按照設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)循環(huán)養(yǎng)護(hù)。 控制中心將工作指令傳輸至電磁閥，帶動(dòng)加壓器工作，同時(shí)自動(dòng)控制臺(tái)座編號(hào)所對(duì)應(yīng)的支水管路電子閥門；壓力傳感器又將指令傳輸至水泵上設(shè)置的時(shí)間控制繼電器，帶動(dòng)水泵工作，從而實(shí)現(xiàn)了僅一次人工操作啟動(dòng)，就能長(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)養(yǎng)護(hù)的功能。

圖5 控制中心

（6）主水管路一般設(shè)置在主水溝附近，與主水溝同向布置，為所有預(yù)制區(qū)養(yǎng)護(hù)工作提供主要供水通道， 在每個(gè)臺(tái)座附近設(shè)置三通并配有電子閥門，分流出支水管路（圖6）。

圖6 主水管路設(shè)置

（7）支水管路從主水管路接出后，分出三條末級(jí)管路。 其中兩條布置在預(yù)制臺(tái)座內(nèi)部（圖7），每5～8 m 設(shè)置一個(gè)壓感霧化噴頭； 在加壓器工作時(shí)，壓感霧化噴頭自動(dòng)從臺(tái)座內(nèi)伸出，來(lái)回旋轉(zhuǎn)噴水自動(dòng)養(yǎng)護(hù)。 另一條露天布置，每間隔一定距離設(shè)有旋轉(zhuǎn)噴頭，通過(guò)人工移動(dòng)管路，將其放置到預(yù)制T 梁頂面進(jìn)行自動(dòng)養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

圖7 臺(tái)座支水管路設(shè)置

每片預(yù)制梁經(jīng)過(guò)梁體腹板兩側(cè)及梁頂三道沿梁方向的支水管進(jìn)行全方位的噴淋養(yǎng)護(hù)，噴出的水霧均勻，養(yǎng)護(hù)效果佳，達(dá)到全天候，全方位、全濕潤(rùn)的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為進(jìn)一步節(jié)約用水，在該噴淋養(yǎng)護(hù)的T 梁采用土工布進(jìn)行覆蓋，從而保證梁板保持濕潤(rùn)狀態(tài)，同時(shí)，將養(yǎng)護(hù)水通過(guò)循環(huán)回收再利用（圖8），節(jié)約用水，保護(hù)施工環(huán)境。

圖8 養(yǎng)護(hù)水回收循環(huán)示意圖

4 操作要點(diǎn)

（1）為了滿足噴淋系統(tǒng)的正常工作，需保證蓄水池的水源充足。 日產(chǎn)量4～6 片時(shí)，修建150 m3的沉淀蓄水池便可滿足需求。 如果產(chǎn)量較高，也可在主水管路上分段設(shè)置水閥，進(jìn)行分段噴淋。

（2）30～40 m T 梁臺(tái)座的支水管一般可選用直徑2.5 cm 的PPR 管；主水管設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)1 根主水管上接有n 個(gè)支水管同時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，根據(jù)水流量分析計(jì)算所需的主水管道直徑,如下式：

式中：Q1：主水管流量；Q2：支水管流量；v1：主水管流速；v2：支水管流速；D：主水管內(nèi)徑；d：支水管內(nèi)徑。 主水管設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足，Q1≥nQ2。

（3）在噴淋之前需要啟動(dòng)電源開關(guān)，讓水泵給儲(chǔ)壓罐抽水，保證儲(chǔ)壓罐壓力穩(wěn)定。 水通過(guò)儲(chǔ)壓罐后進(jìn)入主水管，讓噴淋時(shí)能夠保證持續(xù)穩(wěn)定的壓力。

（4）通過(guò)安裝時(shí)間繼電器，由控制中心統(tǒng)一發(fā)送工作指令，對(duì)養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間、中停時(shí)間進(jìn)行有效控制，不但可以節(jié)約水資源，也可避免設(shè)備不停地工作而出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)損壞。

（5）技術(shù)人員可根據(jù)項(xiàng)目所在地氣候、季節(jié)、氣溫，靈活設(shè)置自動(dòng)噴淋間隔時(shí)間、持續(xù)時(shí)間；在每次噴淋后，水分還沒(méi)有完全蒸發(fā)時(shí)，混凝土表面的氣泡內(nèi)還殘留少量水分，T 梁腹板表面開始因干燥而呈現(xiàn)灰白色，手掌摩擦較為順滑無(wú)潮感，即可開始第2 次噴淋， 以確保T 梁表面始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)，保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，推薦時(shí)間如表1 所示。

表1 覆蓋土工布自動(dòng)噴淋推薦時(shí)間表

夏季中午最高溫度有達(dá)到35℃以上時(shí)，一般可設(shè)置循環(huán)時(shí)間為30 min；冬季養(yǎng)護(hù)時(shí)，氣溫在10℃左右的，一般可設(shè)置循環(huán)時(shí)間為3.5 h。

（6）T 梁梁端預(yù)應(yīng)力管道孔， 應(yīng)采用止?jié){塞堵孔，防止自動(dòng)噴淋時(shí)養(yǎng)護(hù)水進(jìn)入預(yù)應(yīng)力管道（圖9）。

圖9 預(yù)應(yīng)力管道止?jié){塞

5 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益方面，采用自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)工藝相比，在噴淋系統(tǒng)建設(shè)階段增加成本約4 萬(wàn)元，但采用自動(dòng)噴淋可大大減少了人工投入，該項(xiàng)目平均每片梁自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)1 d 耗費(fèi)人工約0.1 工日，人員工資按280 元/d 計(jì)算，即發(fā)生人工成本28 元；傳統(tǒng)工藝需耗費(fèi)0.3 工日， 發(fā)生人工成本84 元；由此， 養(yǎng)護(hù)1 000 片梁板所發(fā)生的成本對(duì)比分析可知，自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益（表2）。

表2 自動(dòng)養(yǎng)護(hù)和人工養(yǎng)護(hù)成本對(duì)比

（2）質(zhì)量控制方面，采用控制系統(tǒng)自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)，可根據(jù)每天的天氣情況進(jìn)行調(diào)整養(yǎng)護(hù)頻率及噴水持續(xù)時(shí)間，能夠充分保證梁體各個(gè)部位處于濕潤(rùn)狀態(tài)，有效地防止由于人工灑水養(yǎng)護(hù)銜接時(shí)導(dǎo)致局部位置出現(xiàn)養(yǎng)護(hù)不到位現(xiàn)象，避免了預(yù)制梁腹板產(chǎn)生裂紋這一質(zhì)量病害的發(fā)生。

（3）安全施工方面，控制系統(tǒng)能夠設(shè)定自動(dòng)噴淋持續(xù)時(shí)間、間隔時(shí)間，減少人工重復(fù)操作的次數(shù)，較好地保證用電安全。

（4）文明環(huán)保方面，通過(guò)設(shè)置水循環(huán)系統(tǒng)，養(yǎng)護(hù)水經(jīng)沉淀凈化池后重新利用，減少污染，也達(dá)到了充分利用水資源的目的；同時(shí)，支水管路埋設(shè)在臺(tái)座內(nèi)部，地面上整潔干凈，得到監(jiān)理、業(yè)主以及行業(yè)主管部門的一致好評(píng)。

6 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)在該高速項(xiàng)目中成功應(yīng)用和并經(jīng)創(chuàng)新改進(jìn)， 切實(shí)提高了養(yǎng)護(hù)工效， 節(jié)水、環(huán)保，同時(shí)對(duì)提高混凝土的早期強(qiáng)度、防止混凝土產(chǎn)生收縮裂紋具有明顯效果， 養(yǎng)護(hù)質(zhì)量獲得了業(yè)主、監(jiān)理、質(zhì)監(jiān)站及上級(jí)主管部門的一致好評(píng)。 預(yù)制梁場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化施工已成為公路交通行業(yè)的趨勢(shì)，自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)正被各地推廣當(dāng)中[2]，必將廣泛應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)化施工當(dāng)中，經(jīng)該項(xiàng)目創(chuàng)新改進(jìn)的自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，可為同行業(yè)提供借鑒參考。