桥面系智能养生施工工法

桥面系智能养生施工工法1.前言随着公路工程的快速发展和施工水平的不断提高公路桥梁在山区地形中的应用已成为路桥发展的一个趋势目前桥面系施工技术经过不断的完善与改进取得了飞跃式的发展但对于桥面系施工期间的砼养生基本还是粗放型的缺乏注重养生重视细节的意识“土工布覆盖人工洒水保湿养生工艺不仅存在使用PE管进行远距离送水、养护人员频繁操作等缺陷，而且因为防撞护栏构件尺寸不规则会导致防撞护栏外侧无法进行养生因为传统的保水覆盖物所具有的局限性会造成铺装层表面干湿不一收缩不均匀容易产生裂缝最终影响桥面系的施工质量。为发扬工匠精神，打造品质工程，针对桥面系传统养生工艺所存在的问题，陕西路桥集团有限公司太凤高速第三分部发明了桥面系智能养生工法该工法由桥梁防撞护栏自动喷淋定时养生系统和桥面铺装自动喷淋定时养生系统组成桥梁防撞护栏自动喷淋定时养生系统由悬挂式喷淋管道自动供水控制系统储水箱及单轨行走装置等构成，桥面铺装自动喷淋定时养生系统由附着式喷淋管道、自动供水控制系统储水箱及双轨行走装置等构成分别实现了向防撞护栏和铺装层持续提供养生用水同时配合土工布覆盖显著提高桥面系养生效果保证了桥面系的施工质量该工法的应用还节约了大量的养生用水人工和施工机械，综合成本明显降低。该工法的核心技术已获批四项国家专利（专利号ZL202020312267.5、ZL202020312266.0、ZL202020312261.8、ZL202020313197.5,成为我单位的独创知识产权。2.工法特点2.1养生效率高。储水箱内置增压泵通过悬挂式喷淋管和附着式喷淋管持续向桥面系提供养生用水悬挂式喷淋管内外侧及顶部共设置5个喷淋点实现防撞护栏全断面养生附着式喷淋管按前后方向分别设置7个喷淋点且前后方向喷淋点的仰角不同，实现铺装层全方位养生；养生效率显著提高。2.2养生水持续自动供应，养生效果好。自动供水控制系统内设可独立控制的定时电磁继电开关根据天气情况和供水需求量自由设置供水时间和间隔时间为桥面系自动提供养生用水避免人为因素造成的漏养，或未及时断电造成的水源浪费。2.3节约人力，减少成本。养生系统一次性提供多跨桥面系养生用水定时自动供水无需养生人员长期值守节约人力单点供水多跨桥面系同时养生提高设备利用率节约成本。2.4安全稳定性高。自动喷淋定时养生系统将养生水箱高压泵组电磁继电开关和配电设备集约化于一体各带电设备设置漏电保护及接地系统整体安全性高维护保养方便，稳定性高。2.5周转利用率高。整个喷淋系统随行走装置整体移动减少了散件运输造成的损坏移动方便；根据供水系统的用水周期，定时用水车向储水箱内补给养生用水。3.适用范围本工法适用于公路基本建设新建、改建工程中的桥梁工程施工。4.工艺原理为充分贯彻自动化集约化“三微改施工管理理念解决桥面系传统养生工艺存在远距离送水养护人员频繁操作防撞护栏外侧无法养生以及铺装层表面干湿不一的问题整合改造养生设备形成桥面系智能养生施工工法智能养生分为防撞护栏自动喷淋定时养生系统和桥面铺装自动喷淋定时养生系统两类。4.1防撞护栏自动喷淋定时养生系统防撞护栏自动喷淋定时养生系统采用悬挂式喷淋管道、自动供水控制系统、储水箱及单轨行走装置等组成向防撞护栏持续提供养生用水同时配合土工布覆盖，提高防撞护栏养生效果。图4.1防撞护栏自动喷淋定时养生系统4.1.1悬挂式喷淋管道储水箱内放置一台供水泵悬挂式喷淋管固定在单轨行走装置的车厢一侧。喷淋管采用直径为25mm的镀锌钢管制作，以防止喷淋管道受自重或风力影响而发生变形喷淋管一端接入水箱内与供水泵相连保证水源能够进入喷淋管道内喷淋管另一端设计为门框型结构内外侧及顶部共设置5个喷淋点喷淋点采用雾化喷嘴从而达到护栏的全断面养生其中内侧喷淋点的位置上需要在单轨行走装置的车厢上开孔以方便喷淋点伸出车厢，从而将养生水喷淋至护栏混凝土上。4.1.2自动供水控制系统自动供水控制系统附着在单轨行走装置的车厢外侧控制系统内置可定时自动电磁继电开关以方便根据天气情况和供水需求量，自由设置供水时间及间隔时间，从而确保持续为护栏自动提供养生用水。4.1.3储水箱储水箱放置在单轨行走装置的车厢内下部设计为长1300mm、底宽521mm的梯形柱体上部为半径300mm的半圆柱体从而保证储水箱放置平稳，随车厢行走过程中不产生晃动。水箱总储水量为350L，满足一个养生段一天内的最大用水量一天后用水车补给养生用水同时储水箱采用聚氯乙烯塑料（PVC）制作，强度高且重量轻，满仓储水后整体移动快捷方便。储水箱顶部设置直径为200mm的开孔用以在储水箱内放置供水泵和喷淋管同时作为水源补给的通道。4.1.4单轨行走装置单轨行走装置由单轨轨道底盘车架主电机自动行走控制系统等组成。1）单轨轨道采用两道角钢和数根钢筋焊接，角钢沿行走方向布置，钢筋作为横向支撑每隔600mm布置一道并且单轨轨道两端各设置一处可插拔挡板底盘由驱动轴和从动轴构成驱动轴和从动轴通过四角刚架固定四角刚架采用角钢焊接而成牢固稳定驱动轴的驱动轮与驱动轴承固定焊接共同转动从动轴的从动轮与从动轴承铰接从动轮转动时从动轴承固定驱动轴与主电机采用传动链条连接当主电机工作时牵引驱动轴转动四角刚架与驱动轴承铰接当驱动轴转动时牵引四角刚架向前行走四角刚架与从轮轴承固定焊接当四角刚架向前行走时从动轴承同时向前行走并牵引从动轮向前转动从而使整个装置沿单轨轨道行走。2）底盘外侧行走方向上设置前后两个差速器，当行走装置行走至单轨轨道尽头差速器与单轨轨道上的挡板碰撞后单轨行走装置进行反向行走从而实现单轨行走装置的自动往返行走差速器与配电箱控制器共同构成自动行走控制系统，配电箱和控制器与主电机连接，从而实现行走自动化，减少人工操作。3）单轨行走装置的单轨轨道设计长度为40m，为两段20m的单轨轨道a、b拼接而成自动喷淋养生系统可供应的一个养生段即为40m当一个养生段养生完毕将养生系统移动至护栏施工前进方向上的单轨轨道b上然后将后方向上的单轨轨道a挪至前进方向与单轨轨道b拼接拔出端头挡板继续沿前进方向移动养生系统至单轨轨道a上同时将后方向上的单轨轨道b挪至前进方向与单轨轨道a拼接，插入端头挡板，从而开始下一个养生段的养生喷淋作业。4）车架长1030mm、宽780mm、高926mm，由角钢焊接成框架结构体系，并与四角刚架焊接固定在底盘上从而保证车架具有足够的整体稳定性和承载能力。车架由上下两层构成下层放置主电机并留有孔口作为传动链条的工作空间上层放置储水箱。5）单轨轨道放置于桥面调平层上，单轨行走装置放置于单轨轨道上，自动喷淋养生系统随单轨行走装置纵向往返移动保证养生用水均匀地喷洒在护栏养生段内。4.2桥面铺装自动喷淋定时养生系统桥面铺装自动喷淋定时养生系统采用附着式喷淋管道、自动供水控制系统、储水箱及双轨行走装置等组成向铺装层持续提供养生用水同时配合土工布覆盖，提高桥面铺装砼养生效果。图4.2桥面铺装自动喷淋定时养生系统4.2.1附着式喷淋管道两个储水箱内分别放置一台增压泵两道附着式喷淋管分别固定在双轨行走装置的桁架前后两侧。喷淋管采用直径为20mm的PVC管制作以减轻管道自身重量防止管道因自身重量产生变形喷淋管两端分别接入两个水箱内，与增压泵相连，保证水源进入喷淋管道内具有足够的水压力，从而达到喷淋效果两道喷淋管按前后方向分别设置7个喷淋点喷淋点采用雾化喷嘴，同排喷淋点间距1000mm，且前后方向喷淋点的仰角不同，从而达到铺装层全方位养生。4.2.2自动供水控制系统自动供水控制系统附着在储水箱外侧控制系统内置可定时自动电磁继电开关以方便根据天气情况和供水需求量自由设置供水时间及间隔时间，从而确保持续为铺装层自动提供养生用水。4.2.3储水箱两个储水箱分别放置在双轨行走装置的桁架两侧与桁架焊接固定下部设计为长1143mm宽278mm高302的长方体上部为半径169mm的半圆柱体从而保证储水箱放置平稳随桁架行走过程中不产生晃动两个储水箱总储水量为400L满足一个养生段6小时内的最大用水量6小时后用水车补给养生用水；同时储水箱采用4mm厚的钢板制作，强度高且与桁架焊接牢固，移动时不会产生变形或倾覆现象储水箱顶部设置直径为200mm的开孔用以在储水箱内放置供水泵，同时作为水源补给的通道。4.2.4双轨行走装置双轨行走装置由双轨轨道底盘桁架主电机自动行走控制系统等组成。1双轨轨道由两道单轨轨道组成单轨轨道采用两道角钢和数根钢筋焊接，角钢沿行走方向布置钢筋作为横向支撑每隔600mm布置一道并且轨道两端各设置一处可插拔挡板底盘由驱动轴和从动轮构成驱动轴和从动轮通过四角刚架固定四角刚架采用角钢焊接而成牢固稳定驱动轴的驱动轮与驱动轴承固定焊接共同转动从动轮通过滚珠轴承与四角刚架铰接驱动轴与主电机采用传动链条连接当主电机工作时牵引驱动轴转动四角刚架与驱动轴承铰接当驱动轴转动时牵引四角刚架向前行走并牵引从动轮向前转动从而使整个装置沿双轨轨道行走。2底盘外侧行走方向上设置前后两个差速器当行走装置行走至轨道尽头，差速器与轨道上的挡板碰撞后双轨行走装置进行反向行走从而实现双轨行走装置的自动往返行走差速器与配电箱控制器共同构成自动行走控制系统配电箱和控制器与主电机连接，从而实现行走自动化，减少人工操作。3双轨行走装置的双轨轨道设计长度为80m由八段20m的单轨轨道ab、c、d、a’、b’、c’、d’沿桥面左右两侧拼接而成。自动喷淋养生系统可供应的一个养生段即为80m当一个养生段养生完毕将养生系统移动至铺装层施工前进方向上的双轨轨道dd’上然后将后方向上的双轨轨道abca’、b’、c挪至前进方向与双轨轨道dd’拼接拔出端头挡板继续沿前进方向移动养生系统至双轨轨道a、a’上，同时将后方向上的双轨轨道d、d’挪至前进方向与双轨轨道cc’拼接插入端头挡板从而开始下一个养护段的养生喷淋作业。4）桁架长8500mm、宽460mm，由角钢和槽钢焊接而成，并与四角刚架焊接固定在底盘上从而保证桁架具有足够的整体稳定性和承载能力主电机和养护系统放置在桁架上并安装牢固。5）双轨轨道放置于桥面铺装层上，双轨行走装置放置于双轨轨道上，自动喷淋养生系统随双轨行走装置纵向往返移动保证养生用水均匀地喷洒在铺装层养生段内。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程如下：5.2操作要点5.2.1养生人员在安放轨道时必须满足轨道安放平稳固定拼接处顺直无错台，双轨轨道的两道轨道必须保持相互平行。图5.2.1单轨轨道5.2.2自动供水控制系统及行走电机需定期检查确保电气设备工作正常后方可继续施工。设备需由专职养生人员操作，避免错误操作造成安全隐患。图5.2.2-1防撞护栏自动喷淋定时养生行走系统底盘图5.2.2-2桥面铺装自动喷淋定时养生行走系统底盘（1-桁架；2-四角刚架；22-主电机；300-双轨轨道）5.2.3防撞护栏自动喷淋定时养生系统的车架和桥面铺装自动喷淋定时养生的桁架均需焊接牢固，其结构需能够支撑满水状态下的水箱重量。图5.2.3-1车架结构图图5.2.3-2桁架结构图5.2.4移动养生系统至养生段处时需保证行走轮与轨道贴合严密行走轮将轨道卡在轮毂内，防止出现脱轨。图5.2.4-1防撞护栏自动喷淋定时养生系统行走装置装配图图5.2.4-2桥面铺装自动喷淋定时养生系统行走装置装配图5.2.5定时检查水箱储水量及时补充水源喷淋管需固定牢靠定时检查养生水喷淋情况，清理喷淋口，防止喷淋口堵塞。图5.2.5-1悬挂式喷淋管图5.2.5-2附着式喷淋管图5.2.5-3防撞护栏自动喷淋定时养生系统喷淋养生装置装配图图5.2.5-4桥面铺装自动喷淋定时养生系统喷淋养生装置装配图5.2.6运转测试前需检查各电路连接情况防止出现短路造成电气设备损坏。图5.2.6-1防撞护栏自动喷淋定时养生系统工作示意图图5.2.6-2桥面铺装自动喷淋定时养生系统工作示意图5.2.7进行养生作业时需要实时监控作业现场的温度和湿度以温度和湿度指标控制喷淋时间和喷淋量温度和湿度指标以标养条件为准当温度大于标养温度20℃或湿度小于标养湿度95%则调大喷淋量延长喷淋时间反之则调小喷淋量、缩短喷淋时间。6.材料与设备6.1采用防撞护栏自动喷淋定时养生系统施工，需要以下主要材料设备：序号设备名称规格数量备注1悬挂式喷淋管道1由1个抽水泵5个三通管和雾化喷嘴、联通钢管等组成2自动供水控制系统1由1套自动电磁继电开关、阀门配电箱等组成3储水箱350L1由PVC材料制作底部为长1300mm宽521mm的梯形柱，上部为半径300mm的半圆柱体4单轨行走1由单轨轨道、底盘车架、主电机、自动行走控制系统等组成6.2采用桥面铺装自动喷淋定时养生系统施工，需要以下主要材料设备：设备名称规格备注1附着式喷淋22个抽水泵14个三通管和雾化喷嘴PVC管等组成2自动供水控制系统1由1套自动电磁继电开关、阀门配电箱等组成3储水箱200L2由钢板制作底部长1143mm宽278mm高302的长方体，上部为半径169mm的半圆柱体4双轨行走装1由双轨轨道底盘车架主电机自动行走控制系统等6.3采用桥面系智能养生施工工法，需要配备的劳动力组织：1普通工人1专职养生人员同时负责防撞护栏自动喷淋定时养生系统和桥面铺装自动喷淋定时养生系统的养生作业7.质量控制本工法的施工及质量验收须满足以下要求：7.1《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。7.2《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004。7.3主要质量控制项目7.3.1按照当天设定的供水时间和间隔时间制定养生操作计划。7.3.2按照储水箱容积计算用水时间，制定加水时间计划。7.3.3养生作业前，使用土工布进行养生段全覆盖。7.4质量保证措施7.4.1每天制定工作时间计划按照时间计划设置闹铃保证养生作业的连续性。7.4.2气温低于5℃，不进行养生作业。7.4.3加强巡视，发现异常及时修正。8.安全措施本工法施工现场安全管理须执行以下要求：8.1《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95。8.2《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005。8.3安全管理的内容及要求8.3.1项目管理人员定期不定期对施工人员进行相应的安全教育培训和技术交底。8.3.2上岗人员必须进行岗前安全知识培训严格按操作规程施工所有人员进入施工作业区必须佩戴安全帽防滑鞋等防护用品严禁酒后上岗和疲劳作业。8.3.3施工场地布置醒目的安全警示牌每日在岗前对各操作人员进行安全教育。8.3.4制定严格的安全工作奖惩条例，使安全工作深入人心。8.3.5施工现场的电路布置要规范化设备配电电缆应定期检查防止漏电伤人。项目电工定期对用电线路进行检查，设置防止触电警示标志。8.3.6工地专职安全员每日对施工现场进行检查，确保安全措施到位有效。8.3.7轨道和行走轮毂需结合严密防止喷淋系统因脱轨而发生倾覆定期对养生系统装置进行检查保养。9.环保措施本工法施工噪音低，污染较少。环境保护主要措施如下：9.1设备定期检修，确保不漏油污。9.2施工中更换的废旧配件、管道、塑料薄膜等废弃物进行分类处理。9.3养生装置行走速度与雾化喷嘴的出水量相适应并且随时根据天气情况调整供水时间和间隔时间，以砼表面湿润为宜，防止水流集中造成的环境污染、水土流失。10.效益分析10.1环境效益传统桥面系养生工艺大量耗费水资源并且因水流集中容易造成养生水顺桥梁泄水孔流向桥下造成环境污染水土流失等问题桥面系智能养生施工工法充分发挥了自动化集约化“三微改施工管理理念解决了传统养生大量耗费水资源的问题并且可以根据天气情况随时调整供水时间和间隔时间同时设置系统的行走速度与雾化喷嘴的出水量相适应避免了水流集中造成的环境污染水土流失等问题对保护生态环境保护水资源起到了很大的促进作用，具有良好的环境效益。10.2社会效益使用桥面系智能养生工艺有效控制了因远距离送水养护人员频繁操作等缺陷造成的养护不到位现象避免了砼表面裂缝及强度不达标等问题解决了因护栏构件尺寸不规则产生的护栏外侧无法养生的弊端杜绝了铺装层表面干湿不一的情况工程质量合格率显著提升同时施工安全系数明显提高对工人的人身安全有了很大的保障整个施工过程中无任何安全事故发生具有良好的社会效益。10.3