墩身混凝土喷淋养护施工方案
1、前言
当前，随着中国经济的不断发展和基础建设的需要，高铁特大桥梁墩身越来越多，墩台身混凝土养护劳动力加大，在保证安全和混凝土质量的前提下做到经济、适用、简便，我部设计了“墩身混凝土喷淋养护”系统，通过在我部承建的济青铁路工程淄博特大桥墩身混凝土施工喷淋养护应用中，取得了较好的效果。
2、工程特点
喷淋养护效果明显提高。喷淋系统喷出覆盖混凝土养护面的水幕较为均匀，避免形成干湿循环，克服了以往墩身混凝土洒水养护不均匀的弊病，较好解决了墩身表面混凝土的开裂问题，具有施工操作灵活、方便、节水，可根据现场天气情况的变化和养护效果任意调整喷淋时间等特点。并实现了全天候、全湿润的养护质量标准，养护质量及效果明显提高，解决了高空混凝土养护的弊病，提高了混凝土养护效率。
养护施工时安全风险明显降低。养护系统除在安装及提升时需人工干预外，其他工作状态时不需人工干预。极大的降低了人工高空作业时间，同时降低了养护施工时发生安全事故的机率。
节约用水量明显提升。自动喷淋养护系统可将水柱完全喷洒，增大了水柱与墩身混凝土的流水面积，避免了人工用水管养护时水柱太粗养护面积小的缺陷，较大的节约了用水资源。
3、使用范围
本方案适用于墩身混凝土养护，具体使用条件如下：
3.1 施工气温高于5℃；
3.2 现场取水较困难；
3.3 墩高≤30m。
4、工艺原理
“墩身混凝土喷淋养护”工艺原理是通过蓄水箱、高扬程水泵、时间继电器、输水管、喷淋管组成喷淋系统（如图4-1），蓄水箱的蓄水量能够保证连续喷淋作业条件后，设定时间继电器的时间间隔和持续时间并开动喷淋系统电源，喷淋系统进入工作状态。继电器到达制定的喷淋时间后接通水泵开关，高扬程水泵从水箱内抽水送至输水管内，输水管连接喷淋管，喷淋管喷头对墩顶包裹的土工布进行喷淋洒水，通过湿润的土工布经重力自流将水幕均匀的传递到需养护的墩身混凝土面上，喷水时间达到预定的时间后，时间继电器关闭水泵开关停止喷水。
图4-1
5、施工工艺流程及操作要点
5.2.1 供给水箱蓄水容量不小于2m3，采用市场购置成品水箱蓄水。
水箱摆放应尽量靠近桥墩，且能保证不影响桥墩施工的其他工序作业，每个墩身配置一套喷淋设备。
供给水箱应始终保证有足够的蓄水量，防止高扬程水泵在缺水状态下工作时烧毁水泵造成喷淋系统失效。
在水箱内标注警戒水位线，水位下降至警戒水位线时应对水箱进行补给，确保水箱水位符合要求。
喷淋系统安装前，首先对墩顶采用2mm厚土工布满包裹，土工布下搭墩身30cm，墩顶土工布采用预制混凝土块压顶贴实墩顶混凝土面，墩身及凹槽处土工布采用尼龙绳及钢筋卡具固定贴实墩身混凝土面，墩身采用塑料薄膜包裹。具体见图4-1喷淋养护系统。
5.2.2 水泵扬程应高于桥梁最高墩身5m，以确保养护用水能够泵送至最高墩身施工作业面后有足够的水压将水花喷射到混凝土养护面上。
高扬程水泵应具备长时间并反复开关工作的耐久性，以保证在反复开关及长时间工作时的可靠性，防止在上述使用环境下由于水泵的性能不稳定而影响整个喷淋系统的喷淋效果。
水泵还应具备一定的送水量以满足墩身喷淋时的水量需求，送水量可根据下列公式确定：
S=10.3n2/d5.33（5.2.2-1）
H=P/(ρg) （5.2.2-2）
Q=[H/(SL)]1/2
（5.2.2-3）
V=4Q/（3.1416d2）（5.2.2-4）
式中：S——管道摩阻；
n——管内壁糙率;
d——管内径，以m为单位；
H——水头差，以m为单位；
P——管道两端压强差;
ρ——液体密度;
g——重力加速度;
Q——流量；
H——管道两端水头差，以m为单位；
L——管道长度，以m为单位；
V——管道流速；
Q——流量，以m3/s为单位；
V——流速，以m/s为单位。
5.2.3输水管采用2cm（根据表5.2.3-1：管径、流速、流量对照表及表5.2.3-2：流速推荐值表确定）PVC管，连接水泵与喷淋管。输水管悬挂在墩顶吊架上，升至墩顶后与喷淋管道连接。若墩身高度大于30m，墩身下部范围输水管应使用5cm钢管或根据现场实际情况采用适当管径钢管，使用较大管径的钢管长度应通过计算获得。
管径/流速/流量对照表
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管径/流速/流量对照表
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管径/流速/流量对照表
表5.2.3-1
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表5.2.3-2
8
一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.05-0.6MPa ，水在水管中流速在0.4-3米/秒，喷淋管流速道取0.6米/秒。
根据《给排水设计手册》查表取喷头的特性系数为K=15 根据厂家提供资料喷头工作最小压力为0.05Mpa ，依次计算管道流量、管径及沿程损失如下:
该点处喷头压力为：H1=0.05Mpa ，
该点处喷头流量为：1101H K q ==15×05.010?=10.6L/min =0.64m 3/H 。 管径计算 管径
=流速流量÷?68.353=6.064.068.353÷?=19.2mm ≈20mm
沿程损失计算
单位长度沿程损失可按下式计算：
3.1j
d 0000107.02v i ?= i —每米管道的水头损失，MPa/m ；
V —管道内水的平均流速，m/s ；
d j —管道的计算内径，m ；应按管道的内径减1mm 确定。
i =0.0000107×019
.06.03.12
=0.000066Mpa/m
根据图4—1所示，喷淋管道路径长为20m ，总计喷头数量为44个，送水管路径长等于墩身高度，此处取最大值30m 。
所以沿程损失∑h =i ×L ×44 =0.00066×40×44 =0.116Mpa
自动喷水泵选型计算
自动喷水泵扬程：H b ≥H ，其中H=∑++Z P h 0 式中：
∑h —管道沿程和局部水头损失的累计值； P 0—最不利点处喷头的工作压力；
Z —水箱最低水位至最不利喷头静水压（此处取值为0）。 ∑h =0.116Mpa P 0=0.05Mpa Z=0
所以，H b ≥0.116+0.05+0=0.166Mpa
根据水泵流量及扬程选用型号为DQX15-32-0.75的水泵两台，一备一用，其主要参数：扬程32m ，流量1.5m 3/h 。
水箱容积计算
常温：用水量=流量m3/H×时间/H
流量m3/H=0.7m3
总计喷淋时间（5min/1H)=（24×60）/65×5/60=1.85一天用水量：流量m3/H×时间/H=0.7×1.85=1.30m3高温天气用水量约比常温天气用水量多1倍。
5.2.4 喷淋管采用2cmPVC管制作，其上安装向四周扩散的喷头（采用农用喷头），间距50cm，喷淋管沿墩帽布设布设1圈，在墩帽外缘，喷头朝下，且面向砼面，保证墩帽混凝土顶面养护面全部被喷头喷出的水花所覆盖，并有重叠。
喷淋管在墩帽外缘四周上安装时，应调整其与混凝土面的距离，确保喷淋时水柱在混凝土面上能够散射开，并使相邻两喷水孔喷出的水花的散射范围能够相互重叠。
5.2.5 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30min喷淋一次，常温时段为60min喷淋一次，每次喷淋5min，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。
5.3 劳动组织
本方案所需人员如下表：
6.1 材料
6.1.1 PVC管
本方案采用PVC给水管，拉伸屈服强度≥40MPa，维卡软化温度≥90℃，应符合GB/T5836.1-2006 中相应规定，内外壁光滑、平整，不允许有气泡、裂口和明显的痕纹、凹陷。
6.1.2 自固式水管接头
制造精度按GB3764-83执行，表面硬度550—800HV，芯部220—300HV，硬化层深0.03—0.05mm。
6.1.3 喷头
农用单喷头，接口类型一般为内丝2分螺纹接口(M14×1.5)。
6.2 主要设备
6.2.1 水泵
型号：QDX15-32-0.75
功能：供水
6.2.2 时间继电器
型号：AH3-2
功能：控制喷淋起始时间
7、质量控制
7.1 本方案必须遵照执行的现行规范、规程、标准
7.1.1《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；
7.1.2《铁路混凝土规程施工质量验收标准》TB10424-2010；
7.1.3《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）；
7.1.4《铁路工程施工安全技术规程》（TB10303-2009）；
7.1.5《施工现场临时用电安全技术规范》（JCJ-2012）；
7.1.6 济青铁路有限公司文明施工管理实施细则。
7.2 系统安装条件要求
7.2.1 按照要求对水泵、时间继电器、PVC管等进行检查验收，不合格产品不得使用。
7.2.2 对喷淋用水水质进行试验，对混凝土有腐蚀性的水源不得使用。
8、安全措施
8.1在安装及喷淋过程中应严格按照《安全生产法》及施工现场安全规范中相关要求执行。
8.2输水管道的高空安装过程中，应严格按照高空施工有关要求作业，必须系安全带、穿防滑鞋、戴安全帽。
8.3调试喷淋管道与养护面的距离时，应注意高压水管的连接部位的连接效果，防止连接不牢靠致使水管脱开，击伤或击落作业人员，且务必注意在此过程中安全带的有效使用。
8.4现场严格按“三相五线制”供电，并按要求做好保护接零及接地。
8.5电器设备应该安装专用的开关和插销，插销上应具备专用的保护接零接地触头。
8.6配电箱应严格实行“一机一闸一漏”制度。
8.7施工现场的一切电气线路、设备的安装、维护和拆除必须由持证的电工来完成。
9、环保措施
9.1 PVC管进场后应按审批同意的施工方案中施工平面布置图的要求分类堆放在指定的堆场。
9.2 输水管搭、拆过程中，应传递物件，严禁抛掷物件，更不得用硬器敲击输水管。
9.3 输水管安装应符合规范要求，拆除时应按一步一清原则进行，拆除的输水管应及时运至地面分类堆放，当天拆除当天清理，做到文明施工。
10、效益分析
10.1 质量方面
本方案采用自动喷淋，这样避免了因养护不均而造成的质量问题，避免了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。
10.2 工期方面
本方案采用自动喷淋，喷淋养护过程中不受人力、天气影响，从而节约了养护过程人力资源的投入，加快了主体工程施工进度，缩短了工期，保证了后续工作的顺利进行。
10.3 成本方面
喷淋系统采用PVC管，可多次重复使用，同时采用自动喷淋，节约了人力资源的投入，降低了工程劳力成本，有较好的经济效益。特
别是随着高墩数量增多，有效的降低了工程劳力成本的投入。
10.4 社会效益
墩身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。
11、混凝土潮湿养护的最低期限
混凝土潮湿养护的最低期限
混凝土类
型水胶比
大气潮湿（50﹪ ,无风，无阳光直射 大气潮湿（Rh<50﹪）, 有风，或阳光直射 日平均气温 T（℃） 潮湿养护 期限（d） 日平均气温 T（℃） 潮湿养护 期限（d） 胶凝材料中掺有矿物掺 和料≥0.45 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 21 14 10 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 28 21 14＜0.45 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 14 10 7 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 21 14 10 胶凝材料中未掺有矿物掺和料≥0.45 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 14 10 7 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 21 14 10＜0.45 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 10 7 7 5≤T＜10 10≤T＜20 T≥20 14 10 7 注：大体积混凝土的养护时间不小于28d。
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