自动喷淋养护在高墩混凝土施工中的应用

何延龙

(中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西 西安 710038)

0 前 言

道路交通基础设施建设项目越来越多，高墩桥梁建设规模逐步扩大，墩身混凝土养护难度随之提高[1]。高墩施工期间的安全隐患较多，且施工质量易受到养护工艺等因素的影响。鉴于此，应从高墩混凝土施工的特点出发，探讨相适应的养护技术。

1 工程概况

新庄特大桥位于云南省丽江市华坪县新庄乡新庄村，桥梁跨U型沟谷，两侧山坡较陡，谷底地势较平坦，最大桥面高度181 m。新庄特大桥全为空心薄壁墩，高度15.9～165 m，该项目高墩采用翻模和液压爬模施工方法，其中引桥采用钢翻模施工方法，过渡墩采用木翻模施工方法，主墩采用液压爬模施工方法。为保证桥墩混凝土的强度、外观质量满足设计及规范要求[2]，项目采用高墩混凝土喷淋养护技术，取得了非常好的施工效果。

2 工艺原理

“高墩混凝土自动喷淋养护”系统工作原理是通过蓄水池、水泵职能控制器、蓄水箱、高扬程水泵、时控开关、输水管、喷淋管组成喷淋系统。主上水管道依附塔吊，墩身环向输水管道利用爬模或者液压爬模架体做支撑平台。

2.1 墩身未分支工艺原理

高扬程水泵从蓄水池内抽水送至输水管内，输水管连接喷淋管对需养护的混凝土面进行喷水养护。水井处水泵连接水泵控制器，蓄水池设置水位传感器与水泵控制器连接，如蓄水池水位线低于最低水位则自动上水，高于最高水位自动断水。随后调整时间继电器的工作参数，保证间隔时间和持续时间均具有合理性，再启用喷淋系统。伴随继电器的运行，当其满足喷淋时间要求后则及时接通水泵开关，此时促使高扬程水泵运行，在其带动下将蓄水池内的水抽向输水管，该部分水由喷淋管洒出，以便用于喷水养护作业。若喷水持续时间满足设定要求，触发时间继电器从而关闭水泵。

2.2 墩身分支部分工艺原理

墩身分支部分增加水箱，从蓄水池抽水至水箱，然后从水箱内抽水送至输水管内，输水管连接喷淋管对需养护的混凝土面进行喷水养护。蓄水池处水泵增加连接水泵控制器，墩身上部水箱设置水位传感器与水泵控制器连接，如水箱水位线低于最低水位则自动上水，高于最高水位自动断水。水箱蓄水量将直接影响喷淋效果，因此，需要根据实际需求合理调整时控开关的间隔时间与持续时间。以预先设定的喷淋间隔时间为依据，若时控开关的时间达到该值，将及时接通水泵开关，水箱内的水可转入输水管内，构成完整的环形输水管道，此时喷头对墩身进行喷淋洒水，喷水时间达到设定的时间后，时控开关自动切断水泵开关停止供水。

3 施工要点

1)供给水池蓄水容量不小于18 m3，采用砖块砌筑并用砂浆抹面以防渗水，其尺寸为3 m×3 m×2 m。水池应尽量靠近桥墩修建，且能保证不影响桥墩施工的其他工序作业。

供给水池是提供养护用水的重要装置，其应当具有充足的蓄水量，以免因缺水而引发水泵烧毁的情况。并且，水池内应明确标识警戒水位线，加强对实际水位的检测，若低于该水位线，则要及时补给。

2)水泵扬程的控制应考虑到桥梁墩身的最大高度，在此基础上增加5 m，从而作为扬程控制标准，使养护水可泵送到各个待养护区域。

高扬程水泵的工作负荷较大，应具有足够良好的耐久性，确保在经过反复的开关操作后依然可正常使用，否则将会因水泵性能异常而导致喷淋效果不满足预期要求。水泵还应具备一定的送水量以满足同墩位各墩身同时喷淋时的水量需求，送水量可根据下列公式确定：

S=10.3n2/d5.33

(1)

H=P/(ρg)

(2)

Q=[H/(SL)]1/2

(3)

V=4Q/(3.1416d2)

(4)

式(1)～(4)中，S为管道摩阻；n为管内壁糙率；d为管内径，m；H为管道两端水头差，m；P为管道两端压强差；ρ为液体密度；g为重力加速度；Q为流量，m3/s；L为管道长度，m；V为流速，m/s。

3)上水管道采用Φ32 mm铁管，采用丝扣连接。管道附着在塔吊上，采用卡环固定。若墩身高度>80 m，墩身下部范围输水管应使用5 cm铁管或根据现场实际情况采用适当管径钢管。

4)喷淋管采用Φ20 mm太阳能热水器专用铝塑管，喷头采用出水口为1.5 mm雾化喷头，喷头间距为0.5 m。喷头与管道采用热熔连接。管道固定在液压爬模作业层主平台横梁上。此处为模板爬升后最低点，距离墩身竖直面50 cm。图1所示为管道固定位置示意图。

图1 管道固定位置示意图

5)自动控制系统由时间继电器及电磁开关组成，设定时间继电器计时间隔后，继电器控制电磁开关接通或关闭高扬程水泵的电力供应。

时间继电器及开关亦应符合高频率的开关状态下的稳定性，且在不同环境温度下均可调节，以确保高温时段的养护频率符合要求及雨天停止工作以节约资源。时间继电器应由专人设置，高温时段设置为20 min喷淋一次，常温时段为30 min喷淋一次，每次喷淋5 min，喷淋时间的设置应考虑在第二次喷淋时能确保上次喷淋水分还未完全蒸发。

6)墩身施工到分支后，由于墩身高度过高，高扬程水泵压力减弱，即在分支处设置水箱，实现二级增压输水，从而达到养护的效果。在水箱进水口安装传感器3个，高度分别为距水箱底0.5、1、1.5 m处，传感器与控制房水泵智能控制器连接。如水位线低于最低水位则自动上水，高于最高水位自动断水。图2为水泵智能控制箱，图3为传感器设置示意图。

图2 水泵智能控制箱

图3 传感器设置示意图

4 注意事项

1)此系统为自动控制，养护不需人员操作，但必须制定专人进行日常巡视检查，避免设备损坏。

2)雾化喷头容易堵塞，需经常检查，确保正常使用。

3)根据外界温度及时调整间隔时间及持续时间，确保养护周期内墩身湿润。

4)与主上水管道连接部位在爬模爬升时个别需要提前临时断开，在架体爬升到位之后要及时保证恢复，确保正常使用。

5)严格执行《安全生产法》，高空施工遵循有关规定，现场按照“三相五线制”供电，做好保护接零及接地等。

5 使用效果及效益分析

经实践，此方法雾化效果好，节约人工及用水量，能满足混凝土表面全部喷洒到位，喷洒坝场如图4所示。

图4 喷洒效果

1)质量方面，采用自动喷淋避免了因养护不均而造成的质量问题，也因不需人工高空作业而增大了养护安全系数，确保了混凝土养护施工质量。

2)工期方面，采用自动喷淋，喷淋养护过程中不受混凝土施工影响，从而节约了人力资源，加快了施工速度，缩短了工期，保证了后续工作的顺利进行。

3)成本方面，自动喷淋系统采用钢管及热熔管，可多次重复使用，同时采用自动喷淋，节约了人力资源，大大降低了工程成本，有较好的经济效益。特别是随着高墩数量增多，工程成本更低。

4)社会效益方面，高墩混凝土喷淋养护简化了养护程序，解放了劳动力，反映了一个施工企业自动化、机械化水平，树立了企业的良好形象，增强了企业的市场竞争力。

6 结束语

高墩混凝土喷淋养护是伴随行业持续发展而衍生出的主流技术，其兼具操作便捷、养护效果良好、施工安全等多重优势，相较于覆盖洒水等传统方法而言，可有效减少成本投入。墩身混凝土自动喷淋养护系统作为新型工艺，在高墩养护中发挥了不可替代的作用，推广应用极其必要。

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