橋墩養(yǎng)護用水回收綠色循環(huán)應用技術

傅重陽，李效亞

（1.中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600；2.陜西西咸新區(qū)絲路經(jīng)濟帶能源金融貿(mào)易區(qū)管理辦公室,陜西 西安 710000）

隨著土木建筑工程的快速發(fā)展和混凝土材料在高技術工程領域中的全面應用，各類建設工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到了有效提升，但混凝土自身特性對工程質(zhì)量存在一定影響，也對施工工藝提出了一定要求。其中，混凝土早期開裂問題是工程質(zhì)量控制的關鍵，造成混凝土裂縫的原因是復雜的、多方面的，但對混凝土養(yǎng)護的不當當屬主要原因。如何做好現(xiàn)場混凝土成品養(yǎng)護，是混凝土施工的難題。目前，國內(nèi)外高速鐵路成品普遍采用覆蓋灑水的傳統(tǒng)工藝，這種工藝雖然簡單容易操作，但是如果大范圍推廣使用，不方便施工管理監(jiān)控，很難達到標準化施工的要求；同時由于使用材料多為一次性材料，造成材料浪費、環(huán)境污染等問題，和目前社會關注的綠色環(huán)保理念相違背。為此，在工期緊、工程量大的高速鐵路施工中，如何打破常規(guī)、規(guī)范混凝土養(yǎng)護、滿足標準化施工要求，如何節(jié)能、環(huán)保、高效率的達到混凝土養(yǎng)護效果，是目前高速鐵路工程混凝土施工亟須解決的難題。

針對上述問題，通過改變傳統(tǒng)墩身覆蓋、人工灑水工藝，研發(fā)應用了“穿衣戴帽”法墩身自動噴淋養(yǎng)護技術，同時對施工養(yǎng)護用水收集循環(huán)利用，有效減少了資源浪費，降低了勞動強度。

1 “穿衣戴帽”法橋墩回收用水綠色循環(huán)養(yǎng)護技術原理

“穿衣戴帽”法橋墩回收用水綠色循環(huán)養(yǎng)護施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 橋墩回收用水綠色循環(huán)養(yǎng)護施工工藝流程圖

1）橋梁墩身養(yǎng)護用水自動循環(huán)噴淋設備（圖2），主要包括“穿衣戴帽”法養(yǎng)護外套，自動噴淋循環(huán)養(yǎng)護系統(tǒng)，養(yǎng)護用水收集系統(tǒng)，養(yǎng)護時間控制系統(tǒng)。使用時在墩身四周包裹隔水罩衣，墩頂安裝噴灑框架及蓋帽，形成封閉養(yǎng)護空間（圖3）。在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養(yǎng)護用水進行收集循環(huán)利用，內(nèi)部形成閉路循環(huán)；由自動定時繼電裝置自動控制水泵工作時間，根據(jù)現(xiàn)場氣溫和干濕條件設置自動噴灑工作時間和間隔時間，進一步降低養(yǎng)護用水用量，相應地降低了能源消耗。

圖2 “穿衣戴帽”法墩身自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)設計圖

圖3 自動噴淋養(yǎng)護設備

2）利用拌合站“廢水分離回收綠色施工系統(tǒng)”，橋墩養(yǎng)護用水采用拌合站“污水處理系統(tǒng)”處理后的清水，進一步減低了水資源的浪費。

3）在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養(yǎng)護用水進行收集循環(huán)利用，內(nèi)部形成閉路循環(huán)，對養(yǎng)護用水循環(huán)利用。

4）正常噴灑養(yǎng)護區(qū)間通過墩身包裹預留觀察窗定時檢查養(yǎng)護質(zhì)量效果，定時檢查設備電路安全，保證設備良好的工作狀態(tài)，定時對水箱進行補水作業(yè)，保證噴灑用水滿足使用。

5）混凝土養(yǎng)護滿足規(guī)范要求齡期后，停止自動噴灑作業(yè)，人工關閉總電源，拆除電路系統(tǒng)，拆除噴灑裝置，吊車配合拆除墩身罩衣和噴頭架，使用板車轉(zhuǎn)運至下一個橋墩安裝使用。

2 “穿衣戴帽”法橋墩回收用水綠色循環(huán)養(yǎng)護技術特點

1）改變傳統(tǒng)墩身覆蓋、人工灑水養(yǎng)護的工藝，自主研發(fā)應用了“穿衣戴帽”法墩身自動噴淋養(yǎng)護技術，采用保溫防曬罩衣和噴灑淋濕裝置相結(jié)合，設備安裝、拆除操作簡單，材料使用周轉(zhuǎn)率高，在保證了墩身養(yǎng)護質(zhì)量的同時，有效減少了水資源的浪費，相應地降低了能源消耗。

2）橋墩養(yǎng)護用水采用拌合站“廢水分離回收綠色施工系統(tǒng)”處理后的清水，進一步減低了水資源的浪費，與傳統(tǒng)養(yǎng)生工藝相比，節(jié)水率達到78.57%。

3）采用自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)可將水柱完全噴灑，增加了水柱與墩身混凝土的流水面積，避免了人工用水管養(yǎng)護時水柱太粗養(yǎng)護面積小，水資源浪費嚴重的缺陷。

4）在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養(yǎng)護用水進行收集循環(huán)利用，內(nèi)部形成閉路循環(huán)，基本實現(xiàn)了養(yǎng)護用水的100%循環(huán)利用。

5）由自動定時繼電裝置自動控制水泵工作時間，根據(jù)現(xiàn)場氣溫和干濕條件設置自動噴灑工作時間和間隔時間，進一步降低養(yǎng)護用水用量。

3 關鍵工序施工工藝及操作要點

1）施工現(xiàn)場準備 ①對施工現(xiàn)場進行清理和整平，清理周邊施工材料和工程垃圾，對墩身承臺基坑回填夯實，完成現(xiàn)場便道及臨時用水、用電工程；②做好墩身周邊排水設施，保證墩身四周場地范圍無積水現(xiàn)象；③混凝土澆筑前需將養(yǎng)護設備準備齊全，檢查水源供應是否充足，養(yǎng)護用水是否滿足自動噴淋要求，水質(zhì)應潔凈無雜質(zhì)且符合養(yǎng)護要求；④墩身應在芯部和混凝土表層10cm 各埋一根設測溫線，并將測溫接頭引至便于測量的部位，以便在養(yǎng)護過程中及時收集溫度信息，為墩身養(yǎng)護提供數(shù)據(jù)支持。培訓專人負責養(yǎng)護工作，并做好養(yǎng)護記錄；⑤做好臨時材料儲備及設備場地的建設，保證材料和設備的順利進場。

2）墩身養(yǎng)護用水 ①橋墩養(yǎng)護用水利用拌合站“廢水分離回收綠色施工系統(tǒng)”中的“污水處理系統(tǒng)”處理后的清水，減少了施工用水的浪費；②在墩身四周設計集水槽及集水池，對噴淋養(yǎng)護用水進行收集循環(huán)利用，內(nèi)部形成閉路循環(huán)，對養(yǎng)護用水循環(huán)利用。

3）墩身養(yǎng)護罩衣安裝 ①采用雙層防水布包裹墩身，在距離地面1.5m 處分別在墩身兩側(cè)設置觀察窗，觀察窗為透明塑料板，達到保溫保濕、方便觀察效果。墩頂設置頂帽罩蓋，頂帽內(nèi)設方鋼撐架，外蒙雙層防水布；②墩頂高度1.5m范圍內(nèi)采用400g/m2土工布滿包裹，緊接著用塑料薄膜頂部與土工布下部壓接，沿墩身四周纏繞包裹，壓接寬度小于40cm，為保證墩頂噴頭潤濕的土布順利將水份流入墩身，并防止水流從塑料薄膜搭接位置流出，達不到預期的養(yǎng)護效果，墩身包裹塑料薄膜時應自上而下纏繞，且搭接寬度不小于20cm。墩身防水布包裹采用可伸縮橡皮繩捆綁加固，施工時墩身不規(guī)則位置特別注意包裹嚴實，防水布與墩身緊貼，達到保溫保濕最好效果，墩身整體封閉包裹，頂帽內(nèi)撐架與墩身墊石連結(jié)固定，防止大風吹落造成事故。

4）墩身養(yǎng)護循環(huán)供水系統(tǒng)安裝 ①制作鋁塑管為主管道的噴頭管架，管架為墩頂形狀設置，主管上利用各類接頭沿四周設置向墩頂噴射的噴頭，間距60cm，噴淋管沿墩頂布設1 圈，在墩頂外緣，噴頭與墩頂面成45 度夾角，保證墩頂混凝土養(yǎng)護面全部被噴淋水所覆蓋，并有重疊。墩頂墊石頂面布設10 個噴頭，噴頭方向交錯布置，水流由墩帽向四周流下，達到保濕的目的；②噴淋管架固定于頂帽內(nèi)撐架內(nèi)側(cè)上，主管向外引出30cm 的三通接頭設置閥門一處。將制作完成的噴淋管架與頂帽整體吊裝放置于墩頂，并與墊石鋼筋綁扎牢固，噴淋管架主水管與墩下集水池內(nèi)的潛水泵用軟水管連接；③墩身下部硬化散水設置排水溝，排水溝統(tǒng)一把墩身噴淋廢水收集匯入集水池，與池內(nèi)潛水泵形成循環(huán)供水系統(tǒng)；④每個墩身準備2 個備用水箱（1m3規(guī)格），1#水箱與2#水箱底部水管連通，2#水箱下排水管伸入集水池內(nèi)管頭安裝浮球閥，根據(jù)集水池水位自動控制是否向集水池補水，保證水泵工作狀態(tài)水量滿足使用。

5）墩身養(yǎng)護自動控制電路系統(tǒng)安裝 墩身養(yǎng)護自動控制電路系統(tǒng)是由一個計時開關主控形成的定時噴淋裝置，計時開關上接來電線路，下接工作水泵線路，上下連接均設置保險開關，整體電路系統(tǒng)安裝在專用三級配電箱內(nèi)。電路系統(tǒng)通過設置計時開關的間歇時間和工作時間，自動控制噴淋工作水泵的有效工作時間和間隔時間，達到混凝土自動噴淋養(yǎng)護目的。

6）墩身養(yǎng)護自動噴淋系統(tǒng)驗收調(diào)試 ①整個設施安裝完成后，要求進行全面檢查驗收，檢查內(nèi)容包含墩身包裹是否嚴實、頂帽安裝加固是否牢固、供水系統(tǒng)有無連接錯誤、水循環(huán)是否暢通、電路系統(tǒng)是否安裝正確、元件、開關是否合格可用等；②檢查驗收合格方可使用，使用前要有專人進行調(diào)試，根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場氣溫和空氣干濕情況進行設備調(diào)試，確定好水泵的工作時間和間歇時間，并做好記錄。

7）墩身混凝土自動噴淋養(yǎng)護作業(yè) 墩身混凝土自動噴淋養(yǎng)護作業(yè)期間，安排專人定時定墩進行巡查，對巡查發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施解決，保證墩身混凝土自動噴淋養(yǎng)護裝置安全、保質(zhì)狀態(tài)下正常工作。①檢查電路工作狀態(tài)，是否存在安全隱患，如發(fā)現(xiàn)電路損壞或電路故障，及時與專業(yè)電工聯(lián)系，盡快解決存在問題；②檢查水循環(huán)系統(tǒng)，是否水循環(huán)順暢，檢查各個水管連接處是否破損漏水，檢查噴頭是否堵塞，檢查閥門是否打開或損壞，檢查匯水溝是否開裂或流水不暢，檢查集水池是否缺水，檢查備用水箱是否缺水，檢查補水浮球閥是否損壞，及時補充備用水箱水資源，保證水量滿足使用要求，及時更換損壞的水路元件，疏通管道，清理水溝雜物，保證水循環(huán)通暢；③檢查墩身噴淋效果，是否存在干濕間隔噴淋，或者過于濕淋的不正常情況（特別是在一天氣溫變化比較大時，噴淋效果易受溫度影響變化），對計時器及時進行調(diào)節(jié)，達到保質(zhì)量的前提下，節(jié)約環(huán)保施工；④檢查集水池水質(zhì)情況，水質(zhì)是否滿足使用要求，如不滿足使用要求及時更換。檢查濾水裝置是否正常工作，濾水效果是否滿足要求，否則更換濾網(wǎng)，保證水質(zhì)。

8）噴淋系統(tǒng)拆除并周轉(zhuǎn)使用 ①根據(jù)大體積混凝土規(guī)范，保濕養(yǎng)護的持續(xù)時間不得少于14d，養(yǎng)護期間應經(jīng)常檢查土工布的完整情況，保持混凝土表面濕潤?；炷琉B(yǎng)護到期后，組織人員進行拆除；②拆除作業(yè)首先關閉電源，拆除電路系統(tǒng)，拆除水泵，撤離水箱，然后吊車配合整體拆除頂帽，拆解墩身包裹防水布。拆除下的養(yǎng)護設備要妥善存放，經(jīng)常檢修，清洗濾網(wǎng)。對堵塞的噴頭要及時更換；③拆除作業(yè)和倒運作業(yè)同時進行，采用板車將拆除設備轉(zhuǎn)運至下一個需要養(yǎng)護的墩位處，進行下一個墩身養(yǎng)護施工；④混凝土潮濕養(yǎng)護的最低期限見表1。

表1 混凝土潮濕養(yǎng)護期限

4 現(xiàn)場施工安全質(zhì)量控制要點

1）現(xiàn)場應嚴格按照施工技術交底、作業(yè)指導書進行作業(yè)，保證設備安裝牢固可靠，防止墜落發(fā)生安全事故。

2）施工過程中，應設專人定時對噴淋設備檢查，檢查電路系統(tǒng)是否存在安全隱患，檢查蓄水箱水位是否需要補水，通過墩身罩衣預留觀察窗檢查墩身濕潤效果是否符合標準要求。

3）嚴格要求墩身下部砂漿硬化散水及排水溝施工質(zhì)量，防止硬化面開裂滲水對墩身造成影響。

4）安排有經(jīng)驗的專業(yè)操作人員，根據(jù)現(xiàn)場氣溫和干燥情況對自動噴淋裝置進行定時噴淋調(diào)試，達到墩身混凝土面保持濕潤的效果前提下，盡量節(jié)約使用水、電資源。

5 資源節(jié)約情況分析

如表2 所示，“穿衣戴帽”法橋梁墩身自動循環(huán)噴淋養(yǎng)護技術，改變了傳統(tǒng)墩身覆蓋、人工灑水養(yǎng)護的工藝，橋墩養(yǎng)護用水采用拌合站“污水處理系統(tǒng)”處理后的清水，同時對施工養(yǎng)護用水收集循環(huán)利用，內(nèi)部形成閉路循環(huán)，每個墩身養(yǎng)護用水由28t 降低為6t，節(jié)水率達到78.57%，每完成1 000 個墩身養(yǎng)護施工后，可節(jié)水約22 000t，節(jié)能減排效果顯著。

表2 資源節(jié)約情況分析統(tǒng)計表

6 結(jié)語

該技術從根本上解決了橋墩綠色施工養(yǎng)護關鍵工序中的技術難題，資源的浪費，各項指標符合設計要求，對今后同類型工程具有切實的指導意義。