本發(fā)明涉及隧道施工領域，具體涉及一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術：

1、隨著地下鐵路線不斷擴大，為滿足建設容量要求，地鐵車站的斷面面積也逐漸提升。相應地，隧道二次襯砌的厚度也需增大，以滿足結構安全性要求。當二次襯砌厚度大于1m時，屬于大體積混凝土。而大體積混凝土結構在澆筑時，混凝土內部高水化熱產生的熱量難以及時消散，導致混凝土內外溫差增大，容易在混凝土表面產生較大拉應力，使混凝土結構中產生溫度裂縫，影響混凝土結構質量。

2、現有技術中，尚缺乏可對大體積隧道襯砌混凝土中二次襯砌任意部位的高水化熱進行溫度控制，減少混凝土內外溫差，抑制或減少溫度裂縫產生的有效裝置或方法。

技術實現思路

1、為解決現有技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明的技術目的在于實現對大體積隧道襯砌混凝土中二次襯砌任意部位的高水化熱的溫度監(jiān)控和調節(jié)，以通過降低混凝土內外溫差以抑制或減少溫度裂縫產生。

2、為達到以上技術目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫系統(tǒng)，具體包括外側溫控裝置、內側溫控裝置和溫度傳感器組；

3、外側溫控裝置設置于二次襯砌模板外側，包括外側進水管和多條外側支管；外側進水管沿二次襯砌模板一開口端的邊緣布置；每一條外側支管的一端連接到外側進水管，另一端位于二次襯砌模板另一開口端的邊緣；

4、內側溫控裝置設置于二次襯砌模板內側，包括內側進水管和多條內側支管；其結構與外側溫控裝置相同；

5、溫度傳感器組包括：設置于二次襯砌模板上相同位置外側、內側的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器。

6、進一步，溫度傳感器組為多組，且均勻分布于二次襯砌模板。

7、進一步，相鄰的外側支管間設有多條外側降溫管。

8、優(yōu)選地，外側降溫管為s形管。

9、第二方面，本發(fā)明提供了一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫狀態(tài)的控制方法，具體包括采集第一溫度傳感器的溫度t1和第二溫度傳感器采集的溫度t2；

10、若t1-t2≥δt，則向外側進水管供水；

11、若t2-t1≥δt，則向內側進水管供水；

12、其中，δt為預設溫差。

13、進一步，溫度傳感器組為多組，且均勻分布于二次襯砌模板；

14、控制方法還包括：

15、獲取每一個溫度傳感器組中第一溫度傳感器和第二溫度傳感器采集的溫度；

16、對任一溫度傳感器組，

17、若t1-t2≥δt，則向外側進水管供水；

18、若t2-t1≥δt，則向內側進水管供水。

19、進一步，每一條外側支管、內側支管的進水口、出水口均設有第二閥門；

20、控制方法還包括：

21、若t1-t2≥δt，打開對應位置外側支管上的第二閥門；

22、若t2-t1≥δt，打開對應位置內側支管上的第二閥門。

23、進一步，相鄰的外側支管間設有多條的外側降溫管，每一條外側降溫管上設有第三閥門；

24、若t1-t2≥δt，打開對應位置外側降溫管上的第三閥門；

25、若t2-t1≥δt，打開對應位置內側降溫管上的第三閥門。

26、第三方面，本發(fā)明提供了另一種隧道襯砌混凝土水化熱溫度調控的控制方法，具體包括：

27、每一條外側支管、內側支管的進水口、出水口均設有第二閥門；

28、相鄰的外側支管間設有多條的外側降溫管，每一條外側降溫管上設有第三閥門；

29、溫度傳感器組為多組，且均勻分布于二次襯砌模板；每一個溫度傳感器組還包括附著桿；附著桿垂直穿透二次襯砌模板設置，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別附著于附著桿的兩端；附著桿中段還設有第三溫度傳感器；

30、在二次襯砌模板的預設區(qū)域內，計算內側、中部、外側的溫度平均值

31、

32、式中，tzi、tni、twi分別為二次襯砌模板的預設區(qū)域內第i個附著桿上溫度傳感器所采集內側、中部、外側的溫度值，m為預設區(qū)域內附著桿的數量；

33、計算預設區(qū)域內厚度方向的內側單位長度溫差變化值δt′z和外側單位長度溫差變化值δt′w，

34、

35、

36、式中，l為三個溫度傳感器安裝位置的間隔距離；

37、引入擬合比例系數k，得到預設區(qū)域內厚度方向的內側單位體積溫差變化值kρt′z和外側單位體積溫差變化值kρt′w；

38、計算二次襯砌模板厚度方向的溫度變化理論值t1和二次襯砌模板中部的溫度理論值t2，

39、

40、式中，w為二次襯砌模板單位體積的水泥用量，q為單位質量水泥的水化熱總量，c為混凝土的比熱容，ρ為混凝土的密度，v為每個溫度傳感器所檢測混凝土的體積，u、n為混凝土的厚度常量系數，d為二次襯砌模板的單位厚度，y為混凝土的凝固時長，d為二次襯砌模板的厚度；

41、若則打開預設區(qū)域對應的所有的第二閥門、第三閥門，并供水；

42、若且kδt′z-t≤t1，kδt′w-t＞t1，則打開預設區(qū)域對應的外側溫控裝置上的第二閥門、第三閥門，并供水；

43、若且kρt′z-t>t1，kδt′w-t≤t1，則打開預設區(qū)域對應的內側溫控裝置上的第二閥門、第三閥門，并供水；

44、若且kδt′z-t＞t1，kδt′w-t＞t1，則打開預設區(qū)域對應的第二閥門、第三閥門，并供水。

45、本發(fā)明所提供的技術方案可根據溫度傳感器實時監(jiān)測二次襯砌模板內外側的溫度差，并選擇性地通過管道系統(tǒng)為溫度較高的一側進行水冷降溫，以減少混凝土內外溫差，實現對高水化熱的溫度控制，抑制或減少溫度裂縫產生。

技術特征：

1.一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫系統(tǒng)，其特征在于，包括外側溫控裝置、內側溫控裝置和溫度傳感器組(2)；

2.如權利要求1所述的一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫系統(tǒng)，其特征在于，溫度傳感器組(2)為多組，且均勻分布于二次襯砌模板(1)。

3.如權利要求1所述的一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫系統(tǒng)，其特征在于，相鄰的外側支管(5)間設有多條外側降溫管(8)。

4.如權利要求3所述的一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫系統(tǒng)，其特征在于，外側降溫管(8)為s形管。

5.一種如權利要求1所述的降溫系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，采集第一溫度傳感器的溫度t1和第二溫度傳感器采集的溫度t2；

6.如權利要求5所述的降溫系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，溫度傳感器組(2)為多組，且均勻分布于二次襯砌模板(1)；

7.如權利要求6所述的控制方法，其特征在于，

8.如權利要求7所述的控制方法，其特征在于，

9.一種如權利要求1所述的降溫系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明提供了一種隧道襯砌混凝土水化熱降溫系統(tǒng)及其控制方法，該裝置包括外側溫控裝置、內側溫控裝置和溫度傳感器組；外側溫控裝置設置于二次襯砌模板外側，包括外側進水管和多條外側支管；外側進水管沿二次襯砌模板一開口端的邊緣布置；每一條外側支管的一端連接到外側進水管，另一端位于二次襯砌模板另一開口端的邊緣；內側溫控裝置設置于二次襯砌模板內側，包括內側進水管和多條內側支管；其結構與外側溫控裝置相同；溫度傳感器組包括設置于二次襯砌模板上相同位置外側、內側的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器。本發(fā)明所提供的技術方案可通過管道系統(tǒng)進行水冷降溫，減少混凝土內外溫差，控制高水化熱的溫度，抑制或減少溫度裂縫產生。

技術研發(fā)人員：趙志民,劉曉賀,王猛,繆振疇,徐熙鋒,張志成,尹勇,麻超,丁川,李明利,趙東平,和琦
受保護的技術使用者：中國水利水電第五工程局有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10