翟永贞,刘大为
中交第一航务工程局第一工程有限公司，天津300456
摘要：为探索现场临时预制构件生产工厂化，提升高桩码头预制构件的养护质量，在码头施工现场临时预制场创新并研发了智能喷淋养护系统，该系统具有智能加水、智能温湿度控制和无人操作等特点，给智慧化建造设备的研发和使用提供了新思路，通过现场应用效果良好。
关键词：养护；质量；智能喷淋；系统；湿度
Research and application of intelligent spray curing system
Zhai Yong-zhen,Liu Da-wei
（First Engineering Company Of CCCC First Harbor Engineering Co., Ltd., Tianjin 300456, China）
Abstract：To explore the factory production of temporary precast components on site, and improve the curing quality of precast components of piled wharves, The intelligent spray curing system was innovated and developed in the temporary prefabrication yard of wharf construction site, the system has intelligent watering, intelligent temperature and humidity control and unmanned operation and other characteristics, to provides a new idea for the research and development and application of intelligent construction equipment, Good results have been obtained through the application in the construction site.
Key words: curing; quality; intelligent spray; system; humidity
1 工程概况
本工程地理位置在天津临港经济区内，位于天津港大沽口港区的北侧海岸线中部，已建成投入使用的大沽口粮油码头2、3#泊位东550m。码头为连片式满堂布置，长度为584米，码头顶面高程为+6.0m（新港理论高程）。码头结构形式为高桩梁、板结构，共分10个结构段。码头包括非预应力梁602件、非预应力板692件、靠船构件76件，共计1370件。
2 施工工艺
2.1背景介绍
传统施工中，进行预制构件和码头面层养护都是人工养护，由于人为因素的影响，往往需要投入现场管理人员内进行监督、检查，现场构件养护时有干、湿循环的现象，混凝土的养护控制存在质量隐患。另外养护一般需要连接较长的水管，养护地点分散，需要增加现场操作人员，既增加了人工成本，又造成水资源的浪费。
经过项目部对预制构件的存放位置、预制时间、构件类型进行调查和分析，发现影响预制构件外观质量一次验收合格率偏低的主要问题就是由于养护不到位而产生的裂缝问题，且经过项目部测算，如果能够解决90％的此类裂缝问题，项目部可以将预制构件外观质量一次验收合格率提高到92％以上，进一步保证预制构件的外观质量要求，为本工程建设品质工程打下良好的基础。
为解决养护过程中出现的此类问题，项目部决定协同天津港航安装工程有限公司共同研发一套智能喷淋养护系统，代替传统养护工艺，实现智能化养护工艺，确保养护质量，并制定了多项措施保证研发工作顺利进行。
2.2设备市场调研
项目部派专人进行市场调研工作，通过在市场和网络平台对智能养护喷淋设备进行调查，发现了一款智能化程度较高的桥梁混凝土养护设备，设备说明及图片如下：
设备说明：该智能养护喷淋系统结合了预制箱梁喷淋养护设备的特点，通过设备安装控制系统，增设设备行走轨道，实现了全方位的自动喷淋养护的目的，既提高了养护质量，又保证了预制箱梁混凝土的强度。同时该设备的应用解决了人工养护时洒水量不均、养护效果差、养护效率低等问题。整套喷淋养护系统由PLC电路控制、行走、喷洒、供水四大部分组成，整个系统在喷淋养护过程中的每个环节都由一台PLC进行控制，实现全自动化养护。该系统不但可以人工手动控制，也可通过PLC可编程控制器自行设置小车的行走速度、喷淋及停顿的时间等参数。经过设备喷淋养护后的预制梁体全身浸湿，做到了全覆盖养护的效果，既保证了预制箱梁混凝土的养护质量，又做到了节省人工、节约用水和节能环保。
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2.3设备工艺设计
2.3.1设计原理
本系统主要考虑设备的智能化特点，在轨道两端分别设置行程感应配套设施，养护车行驶到轨道一端感应探头接收信号后进行返程，在轨道中间位置设置智能感应加水系统，设定养护车往返100m时恰好回到中间位置进行加水，加到预定水位后会触发感应系统关闭出水阀门，然后再进行下一个100m行程，智能喷淋养护系统还配有温、湿度感应装置，可以根据构件表面湿润程度或者气温的高低来控制洒水频率。
2.3.2工艺准备工作
根据现场情况合理规划现场养护存放区域，在临建规划中将智能喷淋养护相关管线一并设计同时建设，智能喷淋养护系统各组成部分制作施工情况如下图二和图三所示：
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通过技术人员过程中的指导、监督、落实，严格按照制定的流程及精准度要求进行各项准备工作，高质量的完成水车改进工作，轨道顶面高差控制在5mm以内，达到了控制在1cm以内的精度要求，且通过水管注水来检查管道密闭性是否良好，所以前提工作的完成为智能养护喷淋系统的组装和调试做好铺垫。
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2.3.3工作流程
智能喷淋养护系统的简图如下图所示：
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图八中：1-轨道；2-电动移动机构；3-水箱；4-回转机构；5-收卷盘；6-电缆；7-加水管；8-电磁阀；9-加水接近开关；10-水泵；11-喷淋管；12-上限位开关；13-下限位开关；14-浮球；15-喷头；16-端部接近开关；
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如图九所示，将喷淋水车从1位置启动，开启自动模式。行驶过程中喷头进行喷淋，当移动水车从1位置行驶到2位置时，行程感应接近开关在2位置感应后进行返程，返回到1位置时进行加水，注水至水位后浮球会触发上限位开关，从而使控制模块关闭出水阀门，然后移动水车再从1位置向3位置进行喷淋养护，到3位置感应后再返回1位置进行加水，如此往复。
控制模块还可根据温湿度传感器的信号变化，即气温以及湿度的高低来控制洒水的频率，保证构件表面始终处于湿润状态，养护效果良好。如温度较高、湿度较低时，每小时洒水两个循环；温度较低、湿度较大时，每2小时洒水一个循环养护。
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2.3.4工艺改进
项目部技术员通过对智能养护喷淋系统的养护效果进行跟踪，发现个别构件背面会出现干燥，不能保持湿润，致使背面由于养护不充分而出现裂缝较多，通过查询12天构件养护数据，并进行讨论分析，发现背面会出现干燥的构件距离养护小车较远，约10m，且在养护期间出现3天大风天气，由于风力作用导致养护喷嘴无法养护到构件背面，由于养护槽为敞开区域，小车位置到最远处构件的距离约为11m，难免会受大风天气影响小车喷淋距离，导致喷淋效果打折扣。为解决喷头距离问题，项目部在市场上又购置了扇形喷头和柱形喷头，对喷头喷射距离及效果进行多次测试,统计表如下：
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根据数据统计，扇形喷头在无风能喷射12m≥11m，且养护效果较好，满足现场养护要求；柱形喷头有风情况下喷射距离为13m≥11m，且养护效果较好，能够满足预制构件养护要求。经多次测试发现：在相同水量情况下，扇形喷头养护面积更大，经济效益及环保效益更好。最终，决定在无风情况下采用2组扇形喷头，在有风情况下采用3组柱形喷头可满足现场预制构件养护需求，并将相关内容编入方案中，完善实施方案，指导后续构件养护施工作业。
此系统研发之初考虑到后续可能应用在码头面层养护中，所以制作轨道均为可拆除式整体轨道，可根据现浇面层时间长短进行调整系统长度，保证养护工作高效、有序地进行。
3 结束语
智能养护喷淋系统可自动感应空气中的湿度，时刻保持混凝土处于湿润状态，养护效果好，且不需要专人盯护，保证了混凝土的实体质量及外观质量，提高养护效率，同时可节约水资源、降低人工成本，对整个工程进度及质量保证有良好的效果。
在本工程中智能喷淋养护系统已完成1370件混凝土构件的养护工作，养护效果良好。改善了混凝土预制构件由于养护不到位而出现的外观及实体的质量问题，特别是在数量大、面积广的混凝土预制构件存放区养护施工效果更加显著。同时智能化设备的引入也给现场施工提供了新的管理思路，为打造智慧工地提供了一些可借鉴的经验，并且此项智能喷淋系统的研发与应用已经成功申请专利。
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