桥墩养护用水回收绿色循环应用技术

傅重阳，李效亚

（1.中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600；2.陕西西咸新区丝路经济带能源金融贸易区管理办公室,陕西 西安 710000）

随着土木建筑工程的快速发展和混凝土材料在高技术工程领域中的全面应用，各类建设工程结构质量得到了有效提升，但混凝土自身特性对工程质量存在一定影响，也对施工工艺提出了一定要求。其中，混凝土早期开裂问题是工程质量控制的关键，造成混凝土裂缝的原因是复杂的、多方面的，但对混凝土养护的不当当属主要原因。如何做好现场混凝土成品养护，是混凝土施工的难题。目前，国内外高速铁路成品普遍采用覆盖洒水的传统工艺，这种工艺虽然简单容易操作，但是如果大范围推广使用，不方便施工管理监控，很难达到标准化施工的要求；同时由于使用材料多为一次性材料，造成材料浪费、环境污染等问题，和目前社会关注的绿色环保理念相违背。为此，在工期紧、工程量大的高速铁路施工中，如何打破常规、规范混凝土养护、满足标准化施工要求，如何节能、环保、高效率的达到混凝土养护效果，是目前高速铁路工程混凝土施工亟须解决的难题。

针对上述问题，通过改变传统墩身覆盖、人工洒水工艺，研发应用了“穿衣戴帽”法墩身自动喷淋养护技术，同时对施工养护用水收集循环利用，有效减少了资源浪费，降低了劳动强度。

1 “穿衣戴帽”法桥墩回收用水绿色循环养护技术原理

“穿衣戴帽”法桥墩回收用水绿色循环养护施工工艺流程如图1 所示。

图1 桥墩回收用水绿色循环养护施工工艺流程图

1）桥梁墩身养护用水自动循环喷淋设备（图2），主要包括“穿衣戴帽”法养护外套，自动喷淋循环养护系统，养护用水收集系统，养护时间控制系统。使用时在墩身四周包裹隔水罩衣，墩顶安装喷洒框架及盖帽，形成封闭养护空间（图3）。在墩身四周设计集水槽及集水池，对喷淋养护用水进行收集循环利用，内部形成闭路循环；由自动定时继电装置自动控制水泵工作时间，根据现场气温和干湿条件设置自动喷洒工作时间和间隔时间，进一步降低养护用水用量，相应地降低了能源消耗。

图2 “穿衣戴帽”法墩身自动喷淋养护系统设计图

图3 自动喷淋养护设备

2）利用拌合站“废水分离回收绿色施工系统”，桥墩养护用水采用拌合站“污水处理系统”处理后的清水，进一步减低了水资源的浪费。

3）在墩身四周设计集水槽及集水池，对喷淋养护用水进行收集循环利用，内部形成闭路循环，对养护用水循环利用。

4）正常喷洒养护区间通过墩身包裹预留观察窗定时检查养护质量效果，定时检查设备电路安全，保证设备良好的工作状态，定时对水箱进行补水作业，保证喷洒用水满足使用。

5）混凝土养护满足规范要求龄期后，停止自动喷洒作业，人工关闭总电源，拆除电路系统，拆除喷洒装置，吊车配合拆除墩身罩衣和喷头架，使用板车转运至下一个桥墩安装使用。

2 “穿衣戴帽”法桥墩回收用水绿色循环养护技术特点

1）改变传统墩身覆盖、人工洒水养护的工艺，自主研发应用了“穿衣戴帽”法墩身自动喷淋养护技术，采用保温防晒罩衣和喷洒淋湿装置相结合，设备安装、拆除操作简单，材料使用周转率高，在保证了墩身养护质量的同时，有效减少了水资源的浪费，相应地降低了能源消耗。

2）桥墩养护用水采用拌合站“废水分离回收绿色施工系统”处理后的清水，进一步减低了水资源的浪费，与传统养生工艺相比，节水率达到78.57%。

3）采用自动喷淋养护系统可将水柱完全喷洒，增加了水柱与墩身混凝土的流水面积，避免了人工用水管养护时水柱太粗养护面积小，水资源浪费严重的缺陷。

4）在墩身四周设计集水槽及集水池，对喷淋养护用水进行收集循环利用，内部形成闭路循环，基本实现了养护用水的100%循环利用。

5）由自动定时继电装置自动控制水泵工作时间，根据现场气温和干湿条件设置自动喷洒工作时间和间隔时间，进一步降低养护用水用量。

3 关键工序施工工艺及操作要点

1）施工现场准备 ①对施工现场进行清理和整平，清理周边施工材料和工程垃圾，对墩身承台基坑回填夯实，完成现场便道及临时用水、用电工程；②做好墩身周边排水设施，保证墩身四周场地范围无积水现象；③混凝土浇筑前需将养护设备准备齐全，检查水源供应是否充足，养护用水是否满足自动喷淋要求，水质应洁净无杂质且符合养护要求；④墩身应在芯部和混凝土表层10cm 各埋一根设测温线，并将测温接头引至便于测量的部位，以便在养护过程中及时收集温度信息，为墩身养护提供数据支持。培训专人负责养护工作，并做好养护记录；⑤做好临时材料储备及设备场地的建设，保证材料和设备的顺利进场。

2）墩身养护用水 ①桥墩养护用水利用拌合站“废水分离回收绿色施工系统”中的“污水处理系统”处理后的清水，减少了施工用水的浪费；②在墩身四周设计集水槽及集水池，对喷淋养护用水进行收集循环利用，内部形成闭路循环，对养护用水循环利用。

3）墩身养护罩衣安装 ①采用双层防水布包裹墩身，在距离地面1.5m 处分别在墩身两侧设置观察窗，观察窗为透明塑料板，达到保温保湿、方便观察效果。墩顶设置顶帽罩盖，顶帽内设方钢撑架，外蒙双层防水布；②墩顶高度1.5m范围内采用400g/m2土工布满包裹，紧接着用塑料薄膜顶部与土工布下部压接，沿墩身四周缠绕包裹，压接宽度小于40cm，为保证墩顶喷头润湿的土布顺利将水份流入墩身，并防止水流从塑料薄膜搭接位置流出，达不到预期的养护效果，墩身包裹塑料薄膜时应自上而下缠绕，且搭接宽度不小于20cm。墩身防水布包裹采用可伸缩橡皮绳捆绑加固，施工时墩身不规则位置特别注意包裹严实，防水布与墩身紧贴，达到保温保湿最好效果，墩身整体封闭包裹，顶帽内撑架与墩身垫石连结固定，防止大风吹落造成事故。

4）墩身养护循环供水系统安装 ①制作铝塑管为主管道的喷头管架，管架为墩顶形状设置，主管上利用各类接头沿四周设置向墩顶喷射的喷头，间距60cm，喷淋管沿墩顶布设1 圈，在墩顶外缘，喷头与墩顶面成45 度夹角，保证墩顶混凝土养护面全部被喷淋水所覆盖，并有重叠。墩顶垫石顶面布设10 个喷头，喷头方向交错布置，水流由墩帽向四周流下，达到保湿的目的；②喷淋管架固定于顶帽内撑架内侧上，主管向外引出30cm 的三通接头设置阀门一处。将制作完成的喷淋管架与顶帽整体吊装放置于墩顶，并与垫石钢筋绑扎牢固，喷淋管架主水管与墩下集水池内的潜水泵用软水管连接；③墩身下部硬化散水设置排水沟，排水沟统一把墩身喷淋废水收集汇入集水池，与池内潜水泵形成循环供水系统；④每个墩身准备2 个备用水箱（1m3规格），1#水箱与2#水箱底部水管连通，2#水箱下排水管伸入集水池内管头安装浮球阀，根据集水池水位自动控制是否向集水池补水，保证水泵工作状态水量满足使用。

5）墩身养护自动控制电路系统安装 墩身养护自动控制电路系统是由一个计时开关主控形成的定时喷淋装置，计时开关上接来电线路，下接工作水泵线路，上下连接均设置保险开关，整体电路系统安装在专用三级配电箱内。电路系统通过设置计时开关的间歇时间和工作时间，自动控制喷淋工作水泵的有效工作时间和间隔时间，达到混凝土自动喷淋养护目的。

6）墩身养护自动喷淋系统验收调试 ①整个设施安装完成后，要求进行全面检查验收，检查内容包含墩身包裹是否严实、顶帽安装加固是否牢固、供水系统有无连接错误、水循环是否畅通、电路系统是否安装正确、元件、开关是否合格可用等；②检查验收合格方可使用，使用前要有专人进行调试，根据规范要求，结合现场气温和空气干湿情况进行设备调试，确定好水泵的工作时间和间歇时间，并做好记录。

7）墩身混凝土自动喷淋养护作业 墩身混凝土自动喷淋养护作业期间，安排专人定时定墩进行巡查，对巡查发现问题及时采取措施解决，保证墩身混凝土自动喷淋养护装置安全、保质状态下正常工作。①检查电路工作状态，是否存在安全隐患，如发现电路损坏或电路故障，及时与专业电工联系，尽快解决存在问题；②检查水循环系统，是否水循环顺畅，检查各个水管连接处是否破损漏水，检查喷头是否堵塞，检查阀门是否打开或损坏，检查汇水沟是否开裂或流水不畅，检查集水池是否缺水，检查备用水箱是否缺水，检查补水浮球阀是否损坏，及时补充备用水箱水资源，保证水量满足使用要求，及时更换损坏的水路元件，疏通管道，清理水沟杂物，保证水循环通畅；③检查墩身喷淋效果，是否存在干湿间隔喷淋，或者过于湿淋的不正常情况（特别是在一天气温变化比较大时，喷淋效果易受温度影响变化），对计时器及时进行调节，达到保质量的前提下，节约环保施工；④检查集水池水质情况，水质是否满足使用要求，如不满足使用要求及时更换。检查滤水装置是否正常工作，滤水效果是否满足要求，否则更换滤网，保证水质。

8）喷淋系统拆除并周转使用 ①根据大体积混凝土规范，保湿养护的持续时间不得少于14d，养护期间应经常检查土工布的完整情况，保持混凝土表面湿润。混凝土养护到期后，组织人员进行拆除；②拆除作业首先关闭电源，拆除电路系统，拆除水泵，撤离水箱，然后吊车配合整体拆除顶帽，拆解墩身包裹防水布。拆除下的养护设备要妥善存放，经常检修，清洗滤网。对堵塞的喷头要及时更换；③拆除作业和倒运作业同时进行，采用板车将拆除设备转运至下一个需要养护的墩位处，进行下一个墩身养护施工；④混凝土潮湿养护的最低期限见表1。

表1 混凝土潮湿养护期限

4 现场施工安全质量控制要点

1）现场应严格按照施工技术交底、作业指导书进行作业，保证设备安装牢固可靠，防止坠落发生安全事故。

2）施工过程中，应设专人定时对喷淋设备检查，检查电路系统是否存在安全隐患，检查蓄水箱水位是否需要补水，通过墩身罩衣预留观察窗检查墩身湿润效果是否符合标准要求。

3）严格要求墩身下部砂浆硬化散水及排水沟施工质量，防止硬化面开裂渗水对墩身造成影响。

4）安排有经验的专业操作人员，根据现场气温和干燥情况对自动喷淋装置进行定时喷淋调试，达到墩身混凝土面保持湿润的效果前提下，尽量节约使用水、电资源。

5 资源节约情况分析

如表2 所示，“穿衣戴帽”法桥梁墩身自动循环喷淋养护技术，改变了传统墩身覆盖、人工洒水养护的工艺，桥墩养护用水采用拌合站“污水处理系统”处理后的清水，同时对施工养护用水收集循环利用，内部形成闭路循环，每个墩身养护用水由28t 降低为6t，节水率达到78.57%，每完成1 000 个墩身养护施工后，可节水约22 000t，节能减排效果显著。

表2 资源节约情况分析统计表

6 结语

该技术从根本上解决了桥墩绿色施工养护关键工序中的技术难题，资源的浪费，各项指标符合设计要求，对今后同类型工程具有切实的指导意义。