蔡伟 中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

1.工程概述

厦门港古雷港区古雷作业区南15～19#泊位工程位于福建漳州古雷半岛西侧。本工程规划2个5万吨级液体散货泊位（结构按10万吨级预留）、一个2 万吨级液体散货泊位、2个5000吨级液体散货泊位及相应配套设施设施。设计共计A、B、C 型66 个沉箱，其中A型沉箱为17.25m×16.5m×19 m，重2700 t，共37 件；B 型 沉 箱 为17.25 m×12.75 m×14.3 m，重1660 t，共12 件；C 型 沉 箱 为20.02 m×11.4 m×11.2 m，重1450t，共17件。沉箱为C40钢筋混凝土结构，共计56577.2m3。

混凝土养护方式主要为自然养护和蒸汽养护等。由于蒸汽养护需在室内进行，对于大型混凝土预制沉箱不易实现，因此大型混凝土预制沉箱通常采用自然养护的方式。而自然养护主要是洒水养护。传统的洒水养护方式通常采用在预制沉箱的上口悬挂PVC管结合人工冲水的方式，堆场上的成品沉箱受限于拆装养护管工序繁琐、水压不足及养护操作人员的质量意识淡薄等原因，时常出现养护不及时及漏养现象。工厂化的流水线生产，预制沉箱养护期内堆存位置及施工状态每天变化，悬挂养护管需动用起重设备配合人工，耗时费力。急需寻求一种无需起重设备投入、智能便捷及降低人为因素影响的养护方案，在沉箱预制过程的各个阶段、位置做到养护期内的全天候覆盖养护。

2.平面设计

本项目最大A型沉箱重2700t，高度达到19m，共分五层进行预制。场建初期即详细规划设计了沉箱智能喷淋养护系统，并在场建时精确预埋系统管网。下面以A型沉箱养护方案为例，针对沉箱不同施工状态及位置确定两种不同养护方案：（1）生产线内预制中的沉箱采取外模板、钢筋外架安装镀锌衬塑钢管，加压喷淋养护；（2）堆存区成品沉箱采取移动喷淋养护小车，人工加压冲养。

本系统根据沉箱施底胎膜分布位置情况，在生产线中部北侧设置智能喷淋养护系统控制区，该控制区集成了蓄水池、增压泵、气象站及HCC智能WIFI控制柜等，通过多媒体无线指令开闭增压泵，将养护水通过增压系统源源不断输入预埋的养护干管，养护干管在6个台座后侧设5个隔膜电磁阀，每个电磁阀作为一个独立分区，通过控制柜发出的指令，精准开闭特定区域出水阀门。养护支管材质选用柔性耐高压液压油管，经出水阀门与模板、外架上的喷淋系统连接，实现对沉箱的喷淋养护。养护干管的一路支管横穿生产线预埋至堆存区，并沿长方向间隔设置4个预留出水阀门，供移动喷淋小车对堆存区的成品沉箱进行高压冲水养护。

3.智能喷淋养护系统的应用

智能喷淋养护系统主要包括5个组成部分：智能管理系统、供水干管、供水支管、喷淋系统、水循环系统。

3.1 智能管理系统

沉箱智能管理系统的创新思路来源于农业灌溉技术，是集自动控制技术和传感器技术、通讯技术、计算机技术等于一体的智能灌溉管理系统，系统基于云端的Hydrawise灌溉管理软件可随时随地地查看并管理喷淋养护系统，并根据监测数据自动调整喷淋方案，是真正实现信息智能化监视和自动化操作的管理系统，切实解决了沉箱养护扬程高、养护不均匀、养护频率不够的难题，最大程度减少人为因素影响，节省了水资源，保证了沉箱地养护质量。

（1）Hydrawise软件操作系统通过气象数据设置喷淋程序，实时监测电磁阀及喷淋管道流量及控制器联网状态，当管道或者喷头破损时，系统会通过文字信息和应用程序自动弹出警告。

（2）HCC智能WIFI控制柜通过移动网络连接系统，养护人员可通过控制器表面的触摸屏或者手机APP操作界面设置喷淋间隔、时长。控制柜配有ROAM远端遥控器，可通过该遥控器进行手动开闭。

（3）微型气象站，通过传感器检测环境中的温度和湿度。当雨量传感器监测到雨量达到3～19mm或温度低至3℃时系统将会自动关闭程序。

3.2 供水干管系统

本项目根据生产线环境情况，重型模板及设备作业较多，创新性选用DN50衬塑钢管、黄铜阀门等刚性材料替代传统PVC管及塑料开关作为供水干管主要材料，直接将供水干管布设至预制台座背后，面对复杂的施工环境，一次投入，降低日常作业损耗，大大提高管线使用寿命。

3.3 供水支管系统

供水支管选用规格为DN40的柔性液压油管，该型号油管耐压能力强（最大承压能力1.6MPa）、耐磨、耐腐蚀，耐久性高，油管长度根据沉箱高度（19m）与沉箱至供水干管接口的距离，选定长度为21m。油管两端各设有接头，分别与供水干管和沉箱在模板或绑扎架上的喷淋系统连接。拆卸时只将与喷淋系统连接处接头松掉即可。

3.4 喷淋系统

（1）半成品沉箱喷淋养护。喷淋系统主要由衬塑镀锌管件、广角扇型不锈钢喷头和液压油管组成。喷淋管采用DN40直管、90°弯头和对应型号三通组成。喷淋管采用直管+三通+直管的连接方式，三通上设有广角扇型不锈钢喷头，喷头型号为DN15，射程2m，喷头角度设置在90～135°之间。模板及钢筋绑扎架接缝处均采用短管连接，便于拆装。

标准层外模及钢筋绑扎架均配置了固定式的养护管，选用不易生锈结垢的衬塑钢管，通过焊接固定，一次安装，反复使用，喷头采用广角扇形不锈钢喷淋头，180°均匀喷洒，该养护供水管道固定在外模板及外绑扎架下部，通过若干个快速接头连接形成喷淋终端。喷淋终端通过耐高压的液压油管与自动化喷淋首部连接。不论是钢筋绑扎还是模板安装过程中，下一层的沉箱节段也能得到充足的水养护，且不会影响工人的作业。应用专业的Hydrawise喷淋管理软件，通过智能手机、平板或电脑随时随地查看并管理喷淋工作，实现喷淋养护的“云”控制，提升了养护质量控制和管理能力的同时，降低水资源的浪费，实现高效节水。

（2）成品沉箱养护。本项目独创的一种用于大型混凝土预制沉箱的移动式喷淋养护小车，目前已顺利通过国家实用新型专利，该小车输水管与预埋加压管线连接，随接随用，在不占用起重设备及影响施工的情况下对无法及时悬挂养护管及堆存区内的沉箱进行养护喷淋，节省了大量拆装养护管的时间，并且对堆场上的成品沉箱养护，一人即可轻松完成。本项目最大沉箱养护高度超过19m。喷淋养护小车具有总体结构简单、机动灵活，操作方便、养护效率高、养护效果好等特点，真正做到全场区内的沉箱全覆盖养护，还节约了大量人力物力，保证了预制沉箱养护的及时性和规范性。

3.5 水循环系统

养护水均匀洒在沉箱表面后，自上而下流淌最终流至地板。随着每次养护的进行，流至地板的水越多，场地内积水严重，水资源浪费现象严重。针对此问题，在场地建设时根据沉箱生产线长度方向通长布设一条DN30集水管，并在台座间通道留有尺寸为25cm×10cm集水沟，集水沟与集水管进水口连接，将留滞地板的水通过集水管汇集至尺寸为3m×5m×3m的循环水池。循环水池内的废水经过过滤，通过增压抽水泵抽回蓄水池并再用于沉箱混凝土养护，池内设有自来水进水口和水位监测浮球装置，当蓄水池内水位达到低水位时，水位监测装置会自动对池内进行补充。对养护水资源充分进行利用，避免水资源浪费。

4.结语

智能喷淋+高压喷淋小车人工辅助养护工艺的创新思路来源于成熟的农业灌溉技术，具有喷洒范围广、喷洒均匀、智能化等特点。可选择的控制器、喷头及管件丰富多样，具备继续优化创新的优越条件。工艺解决了大型预制构件水养护的难题，对大型高大沉井、桥墩等均有借鉴和推广前景。