自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)在高寒區(qū)高鐵擋砟墻混凝土養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

劉元杰

(中鐵十二局集團(tuán)第七工程有限公司, 湖南長沙 410004)

隨著高鐵建設(shè)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)開始在高鐵建設(shè)混凝土施工中逐漸得到應(yīng)用，如預(yù)制梁場的自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、小型預(yù)制構(gòu)件廠自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、橋梁墩身自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)等。但橋面附屬結(jié)構(gòu)中的擋砟墻、豎墻等現(xiàn)場施工的小型結(jié)構(gòu)多數(shù)仍使用傳統(tǒng)方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。本文以大同至張家口高速鐵路建設(shè)為實(shí)例，介紹了自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)在橋面附屬設(shè)施擋砟墻養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，可作為同類工程參考。

1　混凝土傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式

傳統(tǒng)混凝土養(yǎng)護(hù)方式一般為自然養(yǎng)護(hù)，即在平均氣溫高于5℃的條件下使混凝土處于一定時(shí)間的濕潤狀態(tài)。主要形式包括：

(1)人工灑水：通過人工灑水的方式使混凝土表面保持濕潤。

(2)覆蓋灑水：使用草垛、土工布、麻袋等覆蓋混凝土表面，然后人工灑水保持濕潤。

(3)覆膜養(yǎng)護(hù)：通過噴灑養(yǎng)護(hù)劑等化學(xué)制劑使混凝土表面形成一層薄膜，達(dá)到養(yǎng)護(hù)效果。

傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式雖然操作簡單，但也存在諸多缺點(diǎn)，尤其是對人工的要求比較高，需要操作工人按照嚴(yán)格規(guī)定的時(shí)間對混凝土進(jìn)行間歇性灑水。而寒冷地區(qū)空氣干燥、晝夜溫差大、風(fēng)力大，在這種氣候環(huán)境下養(yǎng)護(hù)工程難以嚴(yán)格執(zhí)行此要求，尤其是擋砟墻此類豎向混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生用水量大，浪費(fèi)嚴(yán)重的問題。

2　自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)及施工方法

2.1　自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

擋砟墻自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)由養(yǎng)護(hù)水箱、水泵、微電腦時(shí)控開關(guān)、噴淋管道、保水層、固定卡具共6個(gè)部分組成。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)由微電腦時(shí)控開關(guān)連接水泵將養(yǎng)護(hù)水箱中儲(chǔ)存的養(yǎng)護(hù)用水按照設(shè)定的時(shí)間間隔抽出泵送至噴淋管道中，經(jīng)噴淋管道上的出水孔流出，潤濕混凝土表面的保水層(圖1)。

圖1　自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)

2.2　施工方法

在新澆筑擋砟墻表面覆蓋保水層的第一層即400 g/m2的優(yōu)質(zhì)滲透性土工布，將擋砟墻的頂、側(cè)面覆蓋，并延長至梁面；搭接覆蓋20 cm后浸潤保水層第一層400 g/m2的優(yōu)質(zhì)滲透性土工布，確保擋砟墻表面全部濕潤。

在擋砟墻頂部設(shè)置噴淋管道。噴淋管道材質(zhì)選用直徑2 cm的硬質(zhì)塑料管，塑料管單根長度32.7 m(單跨梁體長度)，在塑料管靠近水泵的一端管壁上間隔30 cm鉆出水孔(范圍16.35 m)，遠(yuǎn)離水泵的一端管壁上間隔20 cm鉆出水孔(范圍16.35 m)。噴淋管道與水泵相連。

在噴淋管道外覆蓋保水層的第二層即塑料薄膜，將400 g/m2的優(yōu)質(zhì)滲透性土工布全部包覆，并在塑料薄膜外每間隔2 m安裝一道U型鋼筋卡具，將保水層固定于擋砟墻表面。

在同一側(cè)每連續(xù)的兩孔擋砟墻間設(shè)置兩個(gè)(或者多個(gè))養(yǎng)護(hù)水箱，裝滿養(yǎng)護(hù)用水，并在養(yǎng)護(hù)水箱底部使用一根聯(lián)通管將兩個(gè)養(yǎng)護(hù)水桶串聯(lián)，然后將水泵與噴淋管道、養(yǎng)護(hù)水箱連接。

將微電腦時(shí)控開關(guān)與水泵及電源相連，進(jìn)行抽水時(shí)程設(shè)定。

接通電源，自動(dòng)養(yǎng)護(hù)噴淋系統(tǒng)開始工作。

2.3　擋砟墻自動(dòng)養(yǎng)護(hù)方式的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)相比，擋砟墻自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

(1)保水效果更好。將保水層分為兩層，內(nèi)層土工布上的水受熱蒸發(fā)后被外層塑料薄膜攔阻，凝結(jié)后返回繼續(xù)濕潤土工布，提高保水效果。

(2)減少養(yǎng)護(hù)用水量。保水效果的提高使養(yǎng)護(hù)用水量大大減少。

(3)全自動(dòng)化，去除了人工操作的弊端。養(yǎng)護(hù)用水的噴淋采用微電腦自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作。

(4)適應(yīng)不同氣候環(huán)境，應(yīng)用范圍廣。微電腦時(shí)控開關(guān)具有多時(shí)段設(shè)置功能，可根據(jù)不同的氣候環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)用范圍廣。

(5)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，節(jié)約成本。對比傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)，自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)未增加更多的材料與設(shè)備，而節(jié)省了人工費(fèi)。

3　應(yīng)用實(shí)例

新建大同至張家口高速鐵路，北起河北省張家口市懷安縣，西南行至山西省朔州市懷仁縣境內(nèi)接既有韓原鐵路，正線線路長度為140.080 km，為雙線有砟高速鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速250 km/h。智家堡御河特大橋?yàn)榇髲埜哞F的控制性工程，全長13.601 km，地處山西省大同市南郊區(qū)，全年氣候干寒多風(fēng)，溫差較大，年均氣溫6.4℃，屬寒冷地區(qū)。橋面擋砟墻設(shè)計(jì)厚度20 cm，高度1 080 cm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，屬現(xiàn)澆小型混凝土結(jié)構(gòu)(圖2)。

圖2　擋砟墻位置示意(單位: mm)

大張高鐵智家堡御河特大橋橋面附屬設(shè)施擋砟墻混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)引入了自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，保水層及固定卡具的設(shè)置如圖3所示。噴淋管道系統(tǒng)設(shè)置在擋砟墻頂部，夾在保水層土工布與塑料薄膜之間(圖4)。水泵及養(yǎng)護(hù)水箱集中設(shè)置在梁跨擋砟墻的中部(圖5)。

系統(tǒng)運(yùn)行后，保水層內(nèi)有清晰可見的凝結(jié)水汽，土工布全天候保持濕潤狀態(tài)。使用了自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)后，人工操作量大為減少，擋砟墻混凝土因養(yǎng)護(hù)不到位造成表面出現(xiàn)裂紋的情況基本消除。

4　結(jié)論

自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)在橋面附屬設(shè)施擋砟墻養(yǎng)護(hù)中的引入，為高速鐵路橋面附屬設(shè)施小體積現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)提供了新的思路，具有較好的應(yīng)用前景。

圖3　使用卡具固定后的保水層

圖4　噴淋管道設(shè)置

圖5　水泵及水箱