摘要：铁路预制简支梁以其施工简捷、生产效率高、质量控制容易、造价合理等优点，在高速铁路建设中得到了广泛的应用。现阶段，混凝土梁体养护基本上是通过人工浇水或喷施固化剂来实现的，混凝土梁体养护不够规范。使梁体混凝土养护的效果标准,规范要求,提高维护质量,工作效率和降低成本,减少对人的依赖,逐渐摆脱现有的建设模式,施工单位做标准化,聪明,科学、信息化建设、提高施工现场管理的效率,减少现场施工安全风险,彻底改变传统高速铁路施工管理模式，需要使用智能维修系统采用掌上PDA设备，实现施工现场重大危险源的数字安全预警，实现智能施工环节。
关键词：智能化养护技术；铁路预制梁场；设计
一、梁体混凝土养护现状
1、混凝土简支梁养护
铁路预制混凝土简支梁养护包括制梁台座上的养护和移运到存梁区的养护。本文主要论述梁体混凝土在存梁区的养护，在存梁区梁体混凝土一般采用洒水或喷涂养护剂养护。此种养护方法工人劳动强度大、资源耗费大、工地安全文明施工效果差，且受环境温度影响明显，特别是冬季施工期间，仅能采取喷涂养护剂的措施，梁体养护不能完全按照标准规范要求进行，养护效果不明显，而且施工成本高。
2、混凝土简支梁的养护方式
(1)人工洒水养护方式
受环境温度影响，冬季施工时不能采用。人工洒水的养护方式，能做到除底板底面外的全方位养护，但土工布损耗大，工人劳动强度高，对人工依赖性高。洒水次数与频率由工人主观判断，取决于操作工人的责任心和管理者的监督力度，易出现洒水不及时造成的质量缺陷。
(2)喷淋设施养护方式
由喷淋小车、临时管道、雾炮等组成。需在存梁区设置滑道，使喷淋小车在固定轨道上运行。该设施仅能在梁面和腹板表面进行养护，梁底板底面和顶面均无法养护，且喷淋小车运行轨道投入大，轨道硬化处共用性不强。
(3)喷涂养护剂养护方式
不受环境温度影响，根据不同的使用条件选用相应养护剂，可实现梁体底板底面、腹板侧面、梁端、桥面顶板、内腔顶板等全部为养护。但施工成本大、施工工效低、环境污染大、养护效果不理想。
3、现有养护方式的优缺点
(1)制梁场需铺设临时管道，设施损坏率高，且不能满足冬季施工需求，工地文明施工效果差。
(2)资源消耗多、人工依赖性高、工人劳动强度大、自动化程度低，且不能实现梁体全方位、无死角的养护，养护效果不理想。
(3)冬季施工时，由于外界环境温度较低，目前的养护方式均不能达到标准、规范规定的养护效果要求。
二、智能化养护系统的设计
1、总体设计思路
制梁场建设时结合制梁台座生产效率，在每个台座对应的存梁区前四排存梁台座处预埋供水、供蒸汽支管道(蒸汽支管道用于冬季施工)，设置可折叠式轻便移动养护棚，完成梁体在存梁区的养护。在梁体相应部位埋设温度、湿度感应元件，通过蓝牙设备与控制系统进行连接，自动采集梁体表面温、湿度，选择按照预设方案对梁体进行养护。
2、智能化养护系统原理
智能化养护系统由养护系统主机、无线测温测试终端、养护终端等组成。通过养护梁体中预设的无线测试元件实时监测混凝土梁体养护温度、湿度条件，通过无线设施传输至养护系统主机，由主机处理器根据监测结果自动分析判断梁体表面的温度、湿度，从而选择执行相应的控制养护程序，使混凝土简支梁体达到全天候、全湿润、无遗漏的养护效果。
三、智能化养护系统的应用
1、控制系统
(1)智能化养护系统可通过电脑管理系统、手机APP(或手持PDA设备)、现场操作等三种方式进行管理。多元化的管理平台可避免因设备故障、管理人员的操作不当等因素对梁体混凝土养护工作的影响。智能化养护系统控制系统界面如图1所示。
图1智能化养护系统控制系统界面
(2)在智能养护主机系统进行养护程序设计时，根据环境温度、湿度、风力等条件选择相应的程序，使混凝土养护质量达到规范要求。在管理系统按照预设方案进行混凝土养护的同时，管理人员通过无死角的现场监控对养生情况实时跟踪，及时处理突出情况，保证梁体养护的高质量、高效率。
(3)智能化养护系统设计分冬季梁体混凝土养护和非冬季梁体混凝土养护两种状态。冬季施工时，可考虑开启预设在存梁区的蒸汽支管道，并布置轻便可折叠移动式养护棚进行梁体养护。考虑到养护棚移、运、安、拆便捷，养护棚应采用轻质、新型保温材料组成。通过梁体表面预设的温、湿度感应元件进行数据传输，通过主机系统控制完成梁体养护工作。可折叠式移动养护棚如图2所示。
图2可折叠式移动养护棚
非冬季施工时，梁体混凝土养护通过开启预设在存梁区的供水支管道，设置自动喷淋系统进行梁体养生，通过梁体表面预设的温、湿度感应元件进行数据传输，保证养护期内的梁体混凝土处于湿润状态，避免梁体收缩裂纹、提高早期混凝土强度。
2、养护测点的布设
(1)智能化养护系统为实现“人工养护”到“智能化设备养护”的转型，将园林灌溉的雾化、喷淋设备通过工程应用改造，引入到预制梁混凝土养护中。采用旋转喷头作为养护终端执行混凝土养护工作，旋转喷头按照预制箱梁外观特点分为往复式扇形喷头及360°旋转喷头。
(2)往复式扇形喷头按照预制箱梁外形尺寸预设110°角进行往复循环运动，进行预制箱梁翼缘板、腹板混凝土养护作业，预设180°角进行预制箱梁内腔混凝土养护作业。360°旋转喷头用于桥面及底板混凝土养护作业。为便于施工，将往复式扇形喷头与桥面旋转喷头固定在存梁区两侧养护通道上，底板旋转喷头固定在存梁支墩的纵向中轴线上，内腔往复式扇形喷头设置为移动式喷头，可在预制梁在存梁台座就位后放入内腔。如此，既保证了混凝土养护工作的正常运行，也不影响预制箱梁的正常吊装作业，养护测点布设如图3所示。
图3养护测点布设图
(3)在“智能”方面，采用电子阀作为智能终端，直接控制供水(供气)系统，将电子阀并入一套网络控制系统进行远程操作，按标准规范要求编制一套专用混凝土养护控制系统程序，完成混凝土养护工作。
3、供水(气)系统
(1)智能化喷淋系统采用气液增压泵提供压力，将循环水配送至存梁区管路，洒水工作中，水压使喷头按照预设角度往复作业。每个分路都通过电子阀与电脑管理系统联接，形成完整的自动喷淋系统。
(2)考虑到养护用水的最大限度节约，使喷淋养护水达到循环利用且保证存梁区台座不积水，台座间应设置集水槽相互联通，将水路汇集至蓄水池，再通过增压泵将循环水配送至存梁区管路。
(3)在养护区设置集水槽，将养护过程中喷淋在混凝土表面多余的水，通过养护梁体周边预设的管沟汇集在集水槽中。集水槽位于梁中心预埋管道两侧，该区域地面硬化厚10cm水泥砂浆，设置15%的汇水坡度，并铺设碎石，使养护水通过碎石缝隙汇聚到集水槽中，集水槽将过滤后的废水收集后，汇集到蓄水池，由水泵压入输水管道，如此形成水循环，经过滤后的水再次用于混凝土养护。
结束语：
通过整个过程的自动控制和调节温度和湿度条件下的混凝土梁,智能维护技术确保梁体混凝土仍然是在维护期间,减少温差裂缝和收缩裂缝出现的梁体,表面,保证维修质量。同时降低了投资，提高了施工现场的管理效率，降低了劳动强度，提高了施工现场的文明程度。建设实现了信息化、智能化、标准化、科学化，实现了节能、节水、节工三大效益。
参考文献：
［1］秦方．基于智能化养护的铁路预制梁场节能减排分析研究［J］．中外建筑，2016，39(11):141－143．
［2］杨江朋．晋陕黄河特大桥节段箱梁冬季蒸养方案设计［J］．高速铁路技术，2015，6(3):94－96．
论文作者:杨泽城
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/5
标签：混凝土论文; 喷头论文; 系统论文; 台座论文; 湿度论文; 喷淋论文; 冬季论文; 《防护工程》2019年第2期论文;