商合杭高铁箱梁夏季自动喷淋养护技术

陈柯屹

（中铁八局集团桥梁工程有限责任公司，四川成都 610300）

高速铁路桥梁上部结构大都采用钢筋混凝土结构，其中多数采用箱梁、T梁。如何确保高温地区夏季预制简支箱梁混凝土养护质量，是工程施工的一大难题，目前，箱梁混凝土养护还没有形成一套完整的体系。

新建商合杭高铁北起商丘，经合肥至杭州，标段位于安徽省合肥市，线路正线长28.5 km，预制、架设箱梁867 孔。夏季最高气温达38 ℃。在确保箱梁施工质量的前提下，控制混凝土养护质量是施工重点。结合商合杭高铁工程实例，主要从国内现状、养护方案、方案实施、效益分析4个方面进行研究。

1 国内现状

目前箱梁养护部分采用自动喷淋养护，部分仍采用人工洒水养护。人工洒水养护受人员责任心因素影响，会出现漏洒、少洒等现象，影响养护效果，导致混凝土表面出现收缩裂纹［1］，降低梁体混凝土质量。

目前国内使用的自动喷淋养护系统存在以下不足：喷洒不均匀、养护用水跟不上、不能有效对箱梁底部进行全方位喷淋养护、养护时间过长、操作不简便，不能有效地实现自动化［2］。

2 养护方案

夏季箱梁养护是非常重要的施工工序［3］，梁场研发箱梁自动喷淋养护设施以满足箱梁全方位养护需要。采用底腹板自动喷淋养护、桥面蓄水养护［4］、芯室喷雾保湿养护、梁端滴水保湿养护工艺，对箱梁底腹板、翼缘板、桥面、芯室、梁端进行全方位自动养护，确保箱梁养护质量满足要求。养护方案流程见图1，箱梁全方位自动喷淋养护效果见图2。

3 方案实施

3.1 底腹板自动喷淋养护

（1）在箱梁底部安装2根横向间距5.585 m、纵向长33 m的50#槽钢轨道，控制喷淋养护设施的行走路线。

图1 养护方案流程

图2 箱梁全方位自动喷淋养护效果

（2）喷淋设施采用1个减速电机，通过齿轮控制滚轴以0.22 m/s的速度在50 mm槽钢上同步行走（见图3），在轨道两端各设置1个挡板作为行程开关（见图4）。当自动喷淋设施行走到另一端行程开关触碰到挡板时，系统启动行走电机使养护设施自动行走往返养护［5］。

（3）在养护台位旁设置配电箱（见图5），配备时间继电器、接触器、行程开关等重要构件，通过时间继电器控制喷淋设施的养护时间，设置养护时间参数为“养护10 min，停20 min”。喷淋设施以0.22 m/s的速度在10 min内往返行走4次，完成箱梁底腹板及翼缘板养护。同时可根据天气、温度情况通过时间继电器调整养护间隔时间［6-7］，确保夏季高温天气箱梁混凝土养护质量。

图3 减速电机、链条、链条

图4 行程开关

图5 养护台位配电箱

（4）在自动行走设施上方根据箱梁腹板、翼缘板弧度焊接2 排镀锌水管，镀锌水管设置2 排喷淋孔，喷淋孔采用错位开孔，纵向间距为100 mm，横向间距为50 mm，直径为1.5 mm。在供水管处安装增压泵增压达到0.3～0.5 MPa，以保证水压充足。在水压作用下水从喷淋孔均匀喷出，喷洒均匀性较好，能使箱梁底、腹板外侧、翼缘板侧面达到完全湿润状态（见图6）。

图6 底腹板自动喷淋养护

3.2 桥面蓄水养护

（1）将聚丙烯胶条安装于桥面四周（见图7），胶条安装时间应在桥面混凝土第1次抹面后，混凝土表面浆体未凝固前，陷于混凝表面2～3 mm。

图7 安装胶条

（2）采用4 根长度40 cm 的胶条呈正方形安装于吊装孔处（见图8），防止吊装作业时桥面蓄水渗漏。

（3）吊装孔、泄水孔工装应在桥面蓄水前及时拆除，泄水孔使用装有沙子的塑料袋进行封堵。

（4）蓄水时间为混凝土初凝1 h 后，浇筑完成4 h后开始蓄水，桥面四周蓄水高度为1.5 cm，跨中蓄水深度约为3.0 cm（见图9）。

图8 吊装孔处安装胶条

图9 桥面蓄水养护

3.3 芯室喷雾保湿系统

（1）脱模前芯室采用蓄水养护：底板混凝土浇筑完成初凝1 h 后，对芯室底板进行蓄水养护，蓄水高度3 cm，梁端4.5 m范围内采用土工布覆盖保湿养护。

（2）芯室两端制作封闭棚进行封闭，避免喷雾过程中芯室湿度降低，要求两端封闭严实，特别注意梁端检查孔的封闭（见图10）。

图10 芯室两端安装封闭棚

（3）每榀箱梁安装2个喷雾保湿器，喷雾保湿器安装于芯室梁端1.5 m 范围内，喷雾头朝向跨中部位（见图11），养护用水直接使用前期铺设的主水管。在主水管上增设水泵，水泵使用钢丝管直接连接到设备喷雾器，将水转化为水雾对箱梁芯室进行保湿养护，可在10 min内使箱梁芯室湿度达到90%以上，满足养护要求。

图11 芯室喷雾保湿养护

3.4 梁端滴水保湿养护

（1）钢绞线穿束完成后，使用钢绞线保护套与封压板对锚具和钢绞线进行防锈保护（见图12），避免滴水锈蚀钢绞线和锚垫板。

图12 钢绞线、锚具防锈措施

（2）使用开孔的土工布对梁端面进行覆盖，并对土工布进行洒水湿润。桥面设置1 个1 t 水箱，在梁端面的土工布上方安装1排PVC管，并在PVC管上开1排孔，孔径为3 mm，间距为5 cm。PVC 管一端采用堵头封堵，另一端采用钢丝软管与水箱出水管进行连接。水箱供水采用增压泵，打开水箱出水阀，对梁端面进行滴水保湿养护（见图13）。

3.5 供水系统

图13 梁端滴水保湿养护

自动喷淋设施采用循环用水的方式，将经过喷淋的养护用水汇集至排水沟内，经滤网过滤后通过抽水泵重新用于喷淋养护，实现废水再利用，做到既保护环境又节约用水的效果。设置沉淀净化池，将喷淋后的水、场地清理水和雨水，沿排水沟进入沉淀池内净化，然后通过抽水泵将净化后的水抽回喷淋设施再次用于养护，达到更好的环保效果（见图14）。

图14 养护用水循环系统示意图

4 效益分析

（1）与传统养护方法相比，箱梁全方位自动喷淋养护人工投入少。传统养护方式每榀箱梁需配置1人进行养护，自动喷淋养护仅需配置4 人即可完成15 榀箱梁的喷淋设施维护保养及养护措施的实施，按照同时养护15榀箱梁计算，平均每榀箱梁每天节约0.73 d。

（2）箱梁全方位自动喷淋养护减少土工布的使用量，无须使用土工布大面积覆盖混凝土。

（3）采用自动喷淋养护效果更好、效率更高，确保夏季混凝土养护质量［8］。

（4）经统计，采用自动喷淋养护后，箱梁混凝土表面裂纹发生率从16%降低至2%，有效提高了箱梁混凝土养护质量［9］。

5 结论与建议

箱梁全方位自动喷淋养护设施喷淋面积大，能对箱梁桥面、底腹板、翼缘板、芯室、梁端进行全覆盖无死角养护［10-11］。主要有以下优点：

（1）养护用水能循环使用，节约用水；

（2）桥面与芯室底板采用蓄水养护，避免出现养护盲区；

（3）操作简单，养护设施安装、维修较为简便；

（4）无须进行日常人工辅助洒水养护，工作效率提高。

以商合杭高铁毛集制梁场夏季箱梁养护为例，系统对比分析研究并总结延伸，对夏季箱梁自动喷淋养护开展研究和探讨，基本解决夏季箱梁混凝土养护不到位的问题。该技术未完全实现箱梁远程控制自动养护，建议对夏季箱梁混凝土养护自动控制系统进一步深入研究。