墩身混凝土喷淋养护系统综合项目施工专项方案.doc

新建徐州至淮安至盐城铁路 站前工程Ⅴ标

中心里程DK178+350.418
淮沭新河特大桥墩身养护自动喷淋施工技术

编 制：
审 核：
批 准：

中铁十一局集团有限公司徐盐铁路工程指挥部
二0一六年四月

桥墩砼养护自动喷淋施工技术
1、前言
当前，随着中华人民共和国经济不断发展和基本建设需要，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前提下做到经济、合用、简便，我部设计了“墩身混凝土自动喷淋养护”系统，通过在我部承建徐淮盐铁路工程淮沭新河特大桥墩身混凝土施工喷淋养护应用中，获得了较好效果。
2、工程特点
养护效果明显提高。自动喷淋系统喷出覆盖混凝土养护面水幕较为均匀，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弊病，较好解决了墩身表面混凝土开裂问题，具备施工操作灵活、以便、节水，可依照现场天气状况变化和养护效果任意调节喷淋时间等特点。并实现了全天候、全湿润养护质量原则，养护质量及效果明显提高，解决了高空混凝土养护弊病，提高了混凝土养护效率。 
养护施工时安全风险明显减少。养护系统除在安装及提高时需人工干预外，其她工作状态时不需人工干预。极大减少了人工高空作业时间，同步减少了养护施工时发生安全事故机率。 
节约用水量明显提高。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流水面积，避免了人工用水管养护时水柱太粗养护面积小缺陷，较大节约了用水资源。
3、合用范畴
本技术合用于墩身混凝土养护，详细使用条件如下：
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
“墩身混凝土养护自动喷淋”工艺原理是通过蓄水箱、高扬程水泵、时间继电器、输水管、喷淋管构成喷淋系统（如图4-1），蓄水箱蓄水量可以保证持续喷淋作业条件后，设定期间继电器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土工布进行喷淋洒水，通过湿润土工布经重力自流将水幕均匀传递到需养护墩身混凝土面上，喷水时间达到预定期间后，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
5.1 工艺流程
施工准备

墩身塑料薄膜包裹
墩顶土工布包裹
（墩身下搭15cm）

水箱蓄水
喷淋管安装
输水管安装
水泵安装

时间继电器安装

时间继电器设定

检查验收

循环喷淋

喷淋系统拆除

5.2 操作要点
5.2.1 供应水箱蓄水容量不不大于2m3，采用市场购买成品水箱蓄水。
水箱摆放应尽量接近桥墩，且能保证不影响桥墩施工其她工序作业，每个墩身配备一套喷淋设备。
供应水箱应始终保证有足够蓄水量，防止高扬程水泵在缺水状态下工作时烧毁水泵导致喷淋系统失效。
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，保证水箱水位符合规定。
喷淋系统安装前，一方面对墩顶采用2mm厚土工布满包裹，土工布下搭墩身15cm，墩顶土工布采用预制混凝土块压顶贴实墩顶混凝土面，墩顶下搭某些及凹槽处土工布（凹槽处也可用塑料薄膜）采用尼龙绳及钢筋卡具固定或贴实墩身混凝土面，墩身采用塑料薄膜包裹。详细见图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，以保证养护用水可以泵送至最高墩身施工作业面后有足够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重复开关工作耐久性，以保证在重复开关及长时间工作时可靠性，防止在上述使用环境下由于水泵性能不稳定而影响整个喷淋系统喷淋效果。
水泵还应具备一定送水量以满足墩身喷淋时水量需求，送水量可依照下列公式拟定：
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（依照表5.2.3-1：管径、流速、流量对照表及表5.2.3-2：流速推荐值表拟定）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。若墩身高度不不大于30m，墩身下部范畴输水管应使用5cm钢管或依照现场实际状况采用恰当管径钢管，使用较大管径钢管长度应通过计算获得。

管径/流速/流量对照表
管径(DN)
流量 m3/h
0.4m/s
0.6m/s
0.8m/s
1.0m/s
1.2m/s
1.4m/s
1.6m/s
1.8m/s
2.0m/s
2.2m/s
2.4m/s
2.6m/s
2.8m/s
3.0m/s
20
0.5
0.7
0.9
1.1
1.4
1.6
1.8
2.0
2.3
2.5
2.7
2.9
3.2
3.4
25
0.7
1.1
1.4
1.8
2.1
2.5
2.8
3.2
3.5
3.9
4.2
4.6
4.9
5.3
32
1.2
1.7
2.3
2.9
3.5
4.1
4.6
5.2
5.8
6.4
6.9
7.5
8.1
8.7
40
1.8
2.7
3.6
4.5
5.4
6.3
7.2
8.1
9.0
10.0
10.9
11.8
12.7
13.6
50
2.8
4.2
5.7
7.1
8.5
9.9
11.3
12.7
14.1
15.6
17.0
18.4
19.8
21.2
65
4.8
7.2
9.6
11.9
14.3
16.7
19.1
21.5
23.9
26.3
28.7
31.1
33.4
35.8
80
7.2
10.9
14.5
18.1
21.7
25.3
29.0
32.6
36.2
39.8
43.4
47.0
50.7
54.3
100
11.3
17.0
22.6
28.3
33.9
39.6
45.2
50.9
56.5
62.2
67.9
73.5
79.2
84.8
125
17.7
26.5
35.3
44.2
53.0
61.9
70.7
79.5
88.4
97.2
106.0
114.9
123.7
132.5
150
25.4
38.2
50.9
63.6
76.3
89.1
101.8
114.5
127.2
140.0
152.7
165.4
178.1
190.9
200
45.2
67.9
90.5
113.1
135.7
158.3
181.0
203.6
226.2
248.8
271.4
294.1
316.7
339.3
250
70.7
106.0
141.4
176.7
212.1
247.4
282.7
318.1
353.4
388.8
424.1
459.5
494.8
530.1
300
101.8
152.7
203.6
254.5
305.4
356.3
407.1
458.0
508.9
559.8
610.7
661.6
712.5
763.4
350
138.5
207.8
277.1
346.4
415.6
484.9
554.2
623.4
692.7
762.0
831.3
900.5
969.8
1039.1
400
181.0
271.4
361.9
452.4
542.9
633.3
723.8
814.3
904.8
995.3
1085.7
1176.2
1266.7
1357.2
450
229.0
343.5
458.0
572.6
687.1
801.6
916.1
1030.6
1145.1
1259.6
1374.1
1488.6
1603.2
1717.7
500
282.7
424.1
565.5
706.9
848.2
989.6
1131.0
1272.3
1413.7
1555.1
1696.5
1837.8
1979.2
2120.6
600
407.1
610.7
814.3
1017.9
1221.4
1425.0
1628.6
1832.2
2035.7
2239.3
2442.9
2646.5
2850.0
3053.6
表5.2.3-1

管径(DN)
流速推荐值m/s:
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
200
250
300
350
400
闭式系统
0.5-0.6
0.6-0.7
0.7-0.9
0.8-1
0.9-1.2
1.1-1.4
1.2-1.6
1.3-1.8
1.5-2.0
1.6-2.2
1.8-2.5
1.8-2.6
1.9-2.9
1.6-2.5
1.8-2.6
开式系统
0.4-0.5
0.5-0.6
0.6-0.8
0.7-0.9
0.8-1.0
0.9-1.2
1.1-1.4
1.2-1.6
1.4-1.8
1.5-2.0
1.6-2.3
1.7-2.4
1.7-2.4
1.6-2.1
1.8-2.3
表5.2.3-2

普通工程上计算时，水管路，压力常用为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。
依照《给排水设计手册》查表取喷头特性系数为K=15
依照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：=15×´=10.6L/min
=0.64m³/H。
管径计算
管径===19.2mm≈20mm
沿程损失计算
单位长度沿程损失可按下式计算：

—每米管道水头损失，MPa/m； 
V—管道内水平均流速，m/s； 
dj—管道计算内径，m；应按管道内径减1mm拟定。
=0.0000107×=0.000066Mpa/m
依照图4—1所示，喷淋管道途径长为20m，总计喷头数量为44个，送水管途径长等于墩身高度，此处取最大值30m。
因此沿程损失=×L×44
=0.00066×40×44
=0.116Mpa

自动喷水泵选型计算 
自动喷水泵扬程：Hb≥H³，其中H=
式中：
—管道沿程和局部水头损失合计值；
P0—最不利点处喷头工作压力；
Z—水箱最低水位至最不利喷头静水压（此处取值为0）。
=0.116Mpa
P0=0.05Mpa
Z=0
因此，Hb≥0.116+0.05+0=0.166Mpa
依照水泵流量及扬程选用型号为DQX15-32-0.75水泵两台，一备一用，其重要参数：扬程32m，流量1.5m³/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所有被喷头喷出水花所覆盖，并有重叠。
喷淋管在墩帽外缘四周上安装时，应调节其与混凝土面距离，保证喷淋时水柱在混凝土面上可以散射开，并使相邻两喷水孔喷出水花散射范畴可以互相重叠。
5.2.5 自动控制系统由时间继电器及电磁开关构成，设定期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电力供应。
时间继电器及开关亦应符合高频率开关状态下稳定性，且在不同环境温度下均可调节，以保证高温时段养护频率符合规定及雨天停止工作以节约资源。
时间继电器应由专人设立，高温时段设立为30min喷淋一次，常温时段为60min喷淋一次，每次喷淋5min，喷淋时间设立应考虑在第二次喷淋时能保证上次喷淋水分尚未完全蒸发。
5.3 劳动组织
本方案所需人员如下表：
序号
组别
人数
工作内容
备注
1
水管工
2
安装、拆卸输水管

2
操作工
1
喷淋时间设立、喷淋过程中检查

6、材料与设备
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- 中相应规定，内外壁光滑、平整，不容许有气泡、裂口和明显痕纹、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，接口类型普通为内丝2分螺纹接口(M14×1.5)。
6.2 重要设备
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：JSS48A-S
功能：控制喷淋起始时间
7、质量控制
7.1 本方案必要遵循执行现行规范、规程、原则
7.1.1《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设[]241号；
7.1.2《铁路混凝土规程施工质量验收原则》TB10424-；
7.1.3《高速铁路桥涵工程施工质量验收原则》（TB10752-）；
7.1.4《铁路工程施工安全技术规程》（TB10303-）；
7.1.5《施工现场暂时用电安全技术规范》（JCJ-）；
7.1.6 苏北铁路有限公司文明施工管理实行细则。
7.2 系统安装条件规定
7.2.1 按照规定对水泵、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实验，对混凝土有腐蚀性水源不得使用。
8、安全办法
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有关规定执行。
8.2输水管道高空安装过程中，应严格按照高空施工关于规定作业，必要系安全带、穿防滑鞋、戴安全帽。
8.3调试喷淋管道与养护面距离时，应注意高压水管连接部位连接效果，防止连接不牢固致使水管脱开，击伤或击落作业人员，且务必注旨在此过程中安全带有效使用。
8.4现场严格按“三相五线制”供电，并按规定做好保护接零及接地。
8.5电器设备应当安装专用开关和插销，插销上应具备专用保护接零接地触头。
8.6配电箱应严格实行“一机一闸一漏”制度。
8.7施工现场一切电气线路、设备安装、维护和拆除必要由持证电工来完毕。
9、环保办法
9.1 PVC管进场后应按审批批准施工方案中施工平面布置图规定分类堆放在指定堆场。
9.2 输水管搭、拆过程中，应传递物件，禁止抛掷物件，更不得用硬器敲击输水管。
9.3 输水管安装应符合规范规定，拆除时应按一步一清原则进行，拆除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导致质量问题，避免了人工高空作业而增大了养护安全系数，保证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，同步采用自动喷淋，节约了人力资源投入，减少了工程劳力成本，有较好经济效益。特别是随着高墩数量增多，有效减少了工程劳力成本投入。
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，反映了一种施工公司自动化、机械化水平，树立了公司良好形象，增强了公司市场竞争力。
11、应用实例
11.1 高墩混凝土喷淋养护应用实例
墩身混凝土喷淋养护已在淮沭新河特大桥项目中应用，获得了较好效果，达到验收规定。
11.2 高墩混凝土喷淋养护应用照片

喷淋系统整体 墩顶喷淋管道
喷淋设备

喷淋养护系统 墩身喷淋养护

配电箱和继电器控制系统 继电器控制设备

时间继电器内部控制系统 空气开关和交流接触器

养护到期墩身（正面） 养护到期墩身（侧面）