地鐵混凝土管片自動化噴淋系統(tǒng)研究

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摘要：目前普遍采用的混凝土管片養(yǎng)護工藝是蒸汽養(yǎng)護—水池養(yǎng)護—自然養(yǎng)護，由于管片體積大、養(yǎng)護周期長，需要建造多個水池進行水養(yǎng)，場地占用大、成本高。因此在原養(yǎng)護水池基礎(chǔ)上加裝一套自動化噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，增加現(xiàn)有水養(yǎng)池管片容量，減少管片搬運及倒水作業(yè)，通過設(shè)計實施，有效解決了原有養(yǎng)護方式存在的問題。

關(guān)鍵詞：混凝土管片；噴淋；養(yǎng)護；水養(yǎng)池

1工程概況

青島地鐵1號線是青島市軌道交通規(guī)劃中的一條重要地鐵線路，該線是主城區(qū)連接黃島區(qū)和城陽區(qū)南北的骨干線路。線路全長59．970km，共設(shè)置41座車站，全部為地下車站。區(qū)間主要采用TBM和盾構(gòu)法施工，管片需求量大，對管片的強度、耐久性有著極高的要求。管片養(yǎng)護是管片生產(chǎn)過程中的一道重要工序，管片養(yǎng)護不到位會導(dǎo)致管片表面開裂［1］，影響管片后期強度的增長和結(jié)構(gòu)耐久性。

2水池養(yǎng)護存在的問題

為保證生產(chǎn)效率，混凝土管片澆筑完成后采用蒸汽養(yǎng)護的方式，使混凝土在有限時間內(nèi)達到脫模強度，管片起模且降溫后再采用水池養(yǎng)護（北方地區(qū)冬季采用噴養(yǎng)護劑養(yǎng)護），達到一定強度后，再轉(zhuǎn)到存放場自然條件養(yǎng)護。蒸汽養(yǎng)護流程為：靜停期（100min）→升溫期（80min）→恒溫期（60min）→降溫期（90min），養(yǎng)護溫度由傳感器實時采集數(shù)據(jù)，由中心控制室自動溫控系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。水池養(yǎng)護是將管片浸泡在深度為3．5m的水養(yǎng)池內(nèi)，使管片養(yǎng)護充分均勻，管片入池時與水溫的溫差不得超過20℃，養(yǎng)護水池內(nèi)設(shè)立電加熱設(shè)備，避免管片養(yǎng)護池水溫過低。管片養(yǎng)護水要投石灰粉，保證其的堿性，這樣有利于混凝土的養(yǎng)護，防止混凝土的碳析出，影響后期強度；養(yǎng)護周期為7～14d，由專職質(zhì)檢人員進行把關(guān)。由于管片重量、體積較大，管片生產(chǎn)規(guī)程要求：管片內(nèi)弧面向上平放超過5層或側(cè)面立放超過3層時應(yīng)進行受力驗算，因此管片堆放一般不超過4層。水養(yǎng)池深度為3．5m，只能疊放2層管片，水養(yǎng)和自然養(yǎng)護需要占用大量廠地，生產(chǎn)量大時會造成養(yǎng)護水池容量不足，而且水池內(nèi)注水及倒水周期長，影響管片的養(yǎng)護效率。技術(shù)人員研究提出一種地鐵混凝土管片自動化噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，增加養(yǎng)護池管片疊放數(shù)量，擴大養(yǎng)護水池養(yǎng)護容量，減少搬運及倒水作業(yè)，更好的保證了管片的養(yǎng)護效果和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

3管片自動化噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

技術(shù)人員通過現(xiàn)場調(diào)研混凝土管片目前在水池內(nèi)的堆放情況，養(yǎng)護水池供、排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，水池周邊的其他附屬結(jié)構(gòu)，設(shè)計了自動化噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)方案（見圖1）。該噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)主要有PLC控制水泵噴淋的自動化系統(tǒng)［2］，主要包括給水系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，給水系統(tǒng)使用地下水井供水，采用變頻器控制水量，共設(shè)計使用18個噴淋噴頭，每個噴頭可分別控制開閉，噴淋扇面角度可調(diào)節(jié)為90°、120°、180°，能夠覆蓋整個養(yǎng)護水池組；每個高壓電磁閥控制一個噴頭，設(shè)有時間控制器［3］，可分別設(shè)置定時開閉循環(huán)工作。安裝雨量檢測控制器，自動檢測雨水大小，并可根據(jù)雨水大小自動控制噴淋時間；裝有濕度檢測及控制系統(tǒng)，根據(jù)大氣濕度控制噴頭噴水量大??；可以實現(xiàn)噴淋強度控制、作業(yè)停噴控制、人工干預(yù)控制。該自動化系統(tǒng)系統(tǒng)可連接WIFI接入互聯(lián)網(wǎng)，同時支持4G模式，可以直接通過電腦或手機進行操作監(jiān)控。每一次噴淋養(yǎng)護都可以在系統(tǒng)記錄，方便統(tǒng)計、查看。方案核定后，采購深水潛水泵、風(fēng)速傳感器、雨量傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、高壓電磁閥、變頻器、旋轉(zhuǎn)噴頭等配件進行安裝調(diào)試，電氣系統(tǒng)組成見圖2。使用該系統(tǒng)裝置時首先將水泵閥門打開，設(shè)置噴淋時間，然后打開電氣控制系統(tǒng)，最后根據(jù)天氣情況選擇控制噴量大小。在自動模式下，系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)天的天氣情況，選擇系統(tǒng)的開閉，比如下雨天氣，系統(tǒng)會關(guān)閉噴淋。手動模式即為手動進行控制水泵及閥門的開啟；時控模式即為時控器控制噴淋，時控模式下水泵是循環(huán)啟動，也可以按下屏幕上的雙泵同時啟動進行雙泵啟動。水泵啟動為防止電網(wǎng)沖擊，程序中會有延時，電磁閥默認都是打開狀態(tài)，當(dāng)需要關(guān)閉某一個閥門時可進入閥設(shè)置畫面進行閥門關(guān)閉。在本地操作界面以及遠程界面中可以進行噴淋開啟時間以及關(guān)閉時間設(shè)置，設(shè)置采用24h制，注意開啟時間必須小于關(guān)閉時間，而且時間必須依次按順序進行設(shè)置。此系統(tǒng)運行后，可根據(jù)本地以及手機APP進行時間設(shè)置，系統(tǒng)會自動開啟或者關(guān)閉，高效率的水泵配合高霧化噴頭，完全可以覆蓋整個噴淋池。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)任何不可控問題以及要進行檢修時按下急停，問題解決后再拉開急停。

4效益分析

該自動化噴淋系統(tǒng)安裝使用后顯著提高了水池養(yǎng)護效率，減輕了管片養(yǎng)護的勞動強度，解決了管片水養(yǎng)池容量不足的問題；噴灑均勻，改善了產(chǎn)品外觀質(zhì)量，提升了管片強度。使用該管片噴淋系統(tǒng)后，除管片吸收、蒸發(fā)、漂散等消耗的水，大部分水都可以回流回養(yǎng)護池，節(jié)省了用水量［4］；同時能夠節(jié)省水養(yǎng)池的擴建費用，減少了固定資產(chǎn)的投入。綜合考量系統(tǒng)的用電量、用水量、人工費［5］、倒運運輸費等指標(biāo)，生產(chǎn)6000環(huán)管片，每年可節(jié)省養(yǎng)護費用約30萬元。

5結(jié)束語

管片生產(chǎn)規(guī)范中明確要求對管片進行水養(yǎng)或噴淋養(yǎng)護，采用噴淋養(yǎng)護方式時，應(yīng)用紡織物遮蓋后進行噴淋，依據(jù)氣溫的不同，每天噴淋的次數(shù)有所不同，噴淋時間一般為7～14d。該系統(tǒng)的研究和應(yīng)用能夠滿足規(guī)范要求，保證管片表面混凝土濕透、混凝土潤濕，保障管片養(yǎng)護質(zhì)量的同時提高了養(yǎng)護效率，降低了養(yǎng)護費用，為地鐵混凝土管片生產(chǎn)提供了技術(shù)支持，提高了企業(yè)的核心競爭力。

參考文獻

［1］張久軍．一種新型的預(yù)制構(gòu)件混凝土養(yǎng)護方式［J］．河南建材，2019（04）：307－308．

［2］孫春陽，王昊，唐學(xué)超．智能噴淋養(yǎng)護技術(shù)的應(yīng)用［J］．交通世界，2018（18）：64－65．

［3］周平，仲甡，周自強，等．隧道二襯混凝土自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用［J］．施工技術(shù)，2019（06）：711－714．

［4］張東青．橋梁工程成套自動噴淋養(yǎng)護工藝創(chuàng)新應(yīng)用［J］．科技與創(chuàng)新，2018（24）：156－157．

［5］張永攀．地鐵車站大面積混凝土噴淋養(yǎng)護技術(shù)［J］．施工技術(shù)（建筑科技），2018（03）：25－26．

作者：才玉亭 單位：中鐵十四局集團房橋有限公司