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

        2021-12-28 13:04:08■林
        福建交通科技 2021年9期
        關(guān)鍵詞:臺(tái)座蓄水池水溝

        ■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

        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。

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