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        智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)在混凝土養(yǎng)護中的應用

        2020-06-18 07:49:42匡韶華
        黑龍江交通科技 2020年6期
        關(guān)鍵詞:人工高速公路智能化

        匡韶華

        (湖南省高速公路集團有限公司益南項目建設開發(fā)有限公司,湖南 長沙 410003)

        1 引 言

        公路建設施工期間,混凝土養(yǎng)護質(zhì)量直接關(guān)系著混凝土使用效果,而在混凝土養(yǎng)護作業(yè)中灑水作業(yè)是一項重要的施工工序。為了保證施工質(zhì)量,混凝土養(yǎng)護灑水作業(yè)必須嚴格把控。

        目前,國內(nèi)傳統(tǒng)的混凝土養(yǎng)護有冬季燃煤養(yǎng)護、人工灑水養(yǎng)護兩種。冬季燃煤養(yǎng)護會產(chǎn)生大量的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有害氣體以及pm2.5,而且養(yǎng)護效率低;人工灑水養(yǎng)護有以下的問題:操作不及時,不能滿足施工要求;養(yǎng)護溫度難把握;用水量控制不當;效率低等。為了能提高混凝土養(yǎng)護質(zhì)量,達到節(jié)能減排的效果,本文以智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)為研究對象,研究其在公路施工混凝土養(yǎng)護中的應用效果,以期能為高速公路建設帶來巨大的經(jīng)濟、社會效益。

        2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)

        2.1 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)簡介

        智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)由智能養(yǎng)護儀主機、無線測溫測濕終端、養(yǎng)護終端(養(yǎng)護棚架與養(yǎng)護管路組成)構(gòu)成。系統(tǒng)通電后,根據(jù)不同配合比混凝土的水化熱量及水化過程中熱量的釋放率、梁體周邊環(huán)境溫濕度自動判別是否開啟恒壓噴淋和控制噴淋持續(xù)時間,已達到智能養(yǎng)護混凝土的目的,同時對養(yǎng)護全過程技術(shù)信息進行記錄與保存,在養(yǎng)護完成后可通過計算機讀取數(shù)據(jù)形成養(yǎng)護施工記錄表格及相關(guān)曲線。

        2.2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)特點

        智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng),通過使用智能變頻技術(shù)實現(xiàn)恒壓供水控制,與傳統(tǒng)的人工灑水養(yǎng)護相比,有如下特點:

        (1)提升混凝土養(yǎng)護質(zhì)量,保證混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài),最終提高橋梁整體質(zhì)量。

        (2)提高養(yǎng)護效率,啟動智能養(yǎng)生系統(tǒng)則自動完成全周期養(yǎng)護施工,降低了人為因素干擾。

        (3)達到節(jié)能減排效果,做到了水的循環(huán)利用,提高了水的利用率,節(jié)省了水電資源,響應了高速公路“綠色”建設理念,利于環(huán)保。

        (4)可節(jié)省人工,增加了機械材料重復利用率,達到降低施工成本的效果。

        3 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)在南益高速公路應用

        3.1 工程概況

        南益高速公路是湖南高速公路“七縱九橫”的第四縱,是“南縣至常寧高速公路”的北段,全長86.368 km。主線推薦線共設橋梁22 609.96 m/55座,其中特大橋7座、大橋6座、其余中、小橋22座;分離式立交20座(含互通主線橋)、天橋14座;涵洞142道,通道184道;無隧道;全線設置8處互通,及5處互通匝道收費站。

        3.2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)在項目應用分析

        南益高速公路全線共需預制梁13 200塊,長度以30 m梁為主。全線共8個標段,每個標段設置1~2個預制場,共設預制場12處,使用智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)12套。每套智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)投資為17萬,全線8個標段共投入12套養(yǎng)護系統(tǒng)總投資為204萬元,如表1。

        表1 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)投資概算

        3.3 應用效果分析

        智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)的采用,可有效提升混凝土的養(yǎng)護質(zhì)量,提升橋梁的使用耐久性,同時系統(tǒng)的智能變頻控制技術(shù)還可以達到節(jié)約電能的效果,對于水源的充分利用和循環(huán)回收再利用實現(xiàn)了水源節(jié)約,自動化的操作系統(tǒng)也大大節(jié)約了人工成本。在整個項目實施期內(nèi),通過本項技術(shù)的采用,共可節(jié)約電能167 904 kw·h,換算為標準煤為53.9 t,減少CO2排放134.4 t??晒?jié)約用水180 840 m3,節(jié)省人工成本約148.5萬元。

        (1)有效提升混凝土養(yǎng)護質(zhì)量

        通過全過程自動監(jiān)控與智能調(diào)節(jié)梁體混凝土周邊溫濕度條件,保證了混凝土水化熱的平穩(wěn)釋放,減少了溫差裂縫、收縮裂縫的出現(xiàn),可明顯提高混凝土強度,保證了混凝土使用的安全性與延長混凝土使用壽命。相比于傳統(tǒng)養(yǎng)護不當導致的混凝土質(zhì)量問題,進而造成混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命縮短需拆除重建而言,具有顯著的經(jīng)濟社會效益。

        (2)智能變頻技術(shù)顯著降低電能消耗

        根據(jù)湖南省的氣候條件,30 m預制梁板養(yǎng)護通常需要7 d時間。要達到梁板的養(yǎng)護要求,智能化噴淋系統(tǒng)7 d的養(yǎng)護周期內(nèi)共需噴淋127.2次,每次噴淋3 min。系統(tǒng)電機功率為1.5 kw,經(jīng)變頻控制后的實際使用功率為0.768 kw。單片梁耗電總量計算可得為4.88 kw·h。

        W總=N(次數(shù))×時間(h)×W(實際使用功率)

        =127.2×3/60×0.768=4.88 kw·h

        人工灑水養(yǎng)護則需灑水52次,每次噴淋10 min。因30 m梁較高,頂板距離地面越2.5 m,傳統(tǒng)方法需要配置壓力泵灑水,功率2.2 kw。單片梁耗電總量17.6 kw·h。

        W總=N(次數(shù))×時間(h)×W(實際使用功率)

        =48×10/60×2.2=17.60 kw·h

        因此,全線總計13 200塊梁板,采用智能化養(yǎng)生共可節(jié)約電能167 904 kw·h,換算為標準煤為53.9 tce。如表2。

        表2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)節(jié)電量

        (3)智能噴淋及循環(huán)用水有效節(jié)約水源

        智能化噴淋系統(tǒng)的多級壓力泵流量為6 m3/h,單次噴淋持續(xù)時間為3 min,用水量為300 L。經(jīng)過匯流池約有45%的水可被回收再循環(huán)利用,即單次噴淋用水量約為165 L。每片梁耗水量:165 L×127.2=21.0 m3。

        人工灑水養(yǎng)護所需要的水泵流量通常為4 m3/h,單次養(yǎng)護需時為10 min,養(yǎng)護一次用水量約為:10/60×4 m3/h=666.7 L,現(xiàn)場不考慮循環(huán)回收使用,每片梁耗水量:666.7 L×52=34.7 m3。

        因此,本項目采用智能化養(yǎng)生系統(tǒng)共可節(jié)約用水180 840 m3,見表3。

        表3 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)節(jié)水量

        (4)智能化系統(tǒng)降低了人工成本

        根據(jù)梁場一般的生產(chǎn)速度,按照一個月平均養(yǎng)護35片梁計算,13 200片梁總養(yǎng)護時間為220個月。傳統(tǒng)人工灑水養(yǎng)護按規(guī)范要求需要24小時進行養(yǎng)護,2班養(yǎng)護工人,每班1人,即需要2名工人輪崗。智能化養(yǎng)生系統(tǒng)只需技術(shù)人員兼職控制系統(tǒng)即可,可按照0.5個人工計算。整個養(yǎng)護期采用智能化養(yǎng)生系統(tǒng)可累計節(jié)省人工9 900個工作日,人工費按150元/日計算,總計可節(jié)省人工成本1 485 000元,見表4。

        表4 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)人工成本降低

        注:以每個梁場每月平均生產(chǎn)60片梁板計算,13 200/60=220個月。人工費按150元/工作日。

        4 結(jié) 語

        混凝土養(yǎng)護是高速公路施工中重要施工工序,本文提出了將智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)應用在混凝土養(yǎng)護中的方法,應用于湖南省南益高速公路建設綠色公路典型示范工程,并對應該用效果進行了分析,可以看出,智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)的應用提高了施工質(zhì)量,降低了施工成本,同時能達到節(jié)能減排的效果,具有顯著的社會、經(jīng)濟效益。

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