CN108425685B - 一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法 - Google Patents

一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108425685B
CN108425685B CN201810060760.XA CN201810060760A CN108425685B CN 108425685 B CN108425685 B CN 108425685B CN 201810060760 A CN201810060760 A CN 201810060760A CN 108425685 B CN108425685 B CN 108425685B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling water
water pipe
concrete
simulation
side wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810060760.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108425685A (zh
Inventor
谷坤鹏
陈克伟
周国然
钟赛
王其标
王成启
吴锋
聂亚楠
蒋建荣
顾晓彬
卞桂荣
陈剑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CCCC THIRD HARBOR ENGINEERING Co Ltd NANJING BRANCH
China Construction Third Engineering Bureau Co Ltd
CCCC Shanghai Third Harbor Engineering Science and Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
CCCC THIRD HARBOR ENGINEERING Co Ltd NANJING BRANCH
China Construction Third Engineering Bureau Co Ltd
CCCC Shanghai Third Harbor Engineering Science and Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CCCC THIRD HARBOR ENGINEERING Co Ltd NANJING BRANCH, China Construction Third Engineering Bureau Co Ltd, CCCC Shanghai Third Harbor Engineering Science and Technology Research Institute Co Ltd filed Critical CCCC THIRD HARBOR ENGINEERING Co Ltd NANJING BRANCH
Priority to CN201810060760.XA priority Critical patent/CN108425685B/zh
Publication of CN108425685A publication Critical patent/CN108425685A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108425685B publication Critical patent/CN108425685B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04Lining with building materials
    • E21D11/10Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法,包括以下步骤:确定仿真模拟边界条件;对多因素耦合作用下的隧道混凝土的温度和应力进行仿真模拟,同时在仿真模拟上布置冷却水管;获得仿真模拟中冷却水管的布置方案;根据仿真模拟中得到的冷却水管的布置方案,现场设计一套与仿真模拟相应的冷却循环水系统。与现有技术相比,本发明具有工艺简单,能有效的控制现浇隧道混凝土的开裂问题,提高现浇隧道混凝土性能,延长现浇隧道混凝土使用寿命的基于现浇隧道等优点。

Description

一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法
技术领域
本发明属于水泥混凝土技术领域,具体涉及一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法。
背景技术
随着我国对基础交通建设的需求加大,地下或水下混凝土工程结构建设的比重日趋增加,海底、江底和湖底隧道建设量也逐渐增加。由于受现场施工条件的限制,大尺寸现浇隧道不可能像预制沉管一样进行全断面一次性浇筑,故传统的明挖现浇隧道分三步混凝土浇筑来施工,然而此工艺由于会受到混凝土不同步收缩、混凝土温度应力及结构应力等影响,导致存在严重的开裂风险,因此此类裂缝问题一直是困扰工程界的技术难题。
传统的解决裂缝的方式围绕两个方面来展开,一是提高自身混凝土的性能,通过对材料进行优选,并对混凝土配合比进行优化,采用降低水泥用量以及掺加粉煤灰、膨胀剂、纤维和外加剂等技术,在满足其强度要求下,提高其抗裂性能;二是降低混凝土在施工过程中产生的拉应力,混凝土在施工过程中产生的拉应力主要包括由于内外温差较大引起的温度应力和收缩产生的拉应力,降低拉应力主要通过在浇筑过程中采用分层分段浇筑、设置后浇带、新浇筑混凝土中布置冷却水管等技术;然而这些方式都没有很好的解决好现浇隧道中的裂缝问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足,本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单,能有效的控制现浇隧道混凝土的开裂问题,提高现浇隧道混凝土性能,延长现浇隧道混凝土使用寿命的基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法。
为解决上述技术问题,本发明具有如下构成:
一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法,包括以下步骤:确定仿真模拟边界条件;对多因素耦合作用下的隧道混凝土的温度和应力进行仿真模拟,同时在仿真模拟上布置冷却水管;获得仿真模拟中冷却水管的布置方案;根据仿真模拟中得到的冷却水管的布置方案,现场设计一套与仿真模拟相应的冷却循环水系统。
根据混凝土的性能要求、隧道的结构尺寸、浇筑工艺及约束条件确认仿真模拟边界条件。根据相关规范的混凝土性能要求,相关规范包括但不局限于《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2015)和《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)相关混凝土规范。
所述浇筑工艺为分两步浇筑或分三步浇筑。
所述两步浇筑或三步浇筑包括在浇筑的接缝处布置冷却水管。在接缝处布置冷却水管可以有效地防止新老混凝土不同步收缩及温差引起的裂缝。
运用有限元软件对多因素耦合作用下的隧道混凝土温度和应力进行仿真模拟。
所述有限元软件包括但不限于ANSYS和ABAQUS等常用有限元软件。
通过调整水管中的水流量和通水时间,直到温度及应力仿真结果满足要求,从而得到在仿真模拟中冷却水管的布置方案。所述直到温度及应力仿真结果满足相关规范要求,其相关规范为《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)及《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》(JTS 202-1-2010)。
所述冷却水循环系统包括至少一个循环水池、至少一个流量控制系统、冷却水管、底板、侧墙以及顶板,布设在所述底板、侧墙以及顶板中的冷却水管分别为底板冷却水管、侧墙冷却水管以及顶板冷却水管,所述侧墙冷却水管、底板冷却水管、顶板冷却水管分别布设在所述侧墙、底板以及顶板中,所述循环水池、顶板冷却水管以及侧墙冷却水管依次连通设置形成一闭环循环水系统,其中,所述流量控制系统设置在所述循环水池和所述顶板冷却水管之间;所述循环水池、侧墙冷却水管以及底板冷却水管依次连通设置形成另一闭环循环水系统,其中,所述流量控制系统设置在所述循环水池和所述侧墙冷却水管之间;由水泵通过循环水池向所述冷却水管供水,同时通过与循环水池相连的流量控制系统对循环水流量和通水时间进行控制。
所述循环水流量控制在2.0~10.0m3/h,通水时间控制在48h~96h。
所述侧墙冷却水管、底板冷却水管、顶板冷却水管的管径均为30~70mm的金属管,相邻侧墙冷却水管、相邻底板冷却水管或相邻顶板冷却水管的间距均为0.5~1.5m,单根侧墙冷却水管或单根底板冷却水管或单根顶板冷却水管的长度不超过200m。
与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:
通过仿真模拟计算,明确了浇筑温控范围与温控大小,使混凝土的温控更为简单方便,不会因为不当温控而引起混凝土开裂或其他病害;
通过冷却循环水系统,严格控制混凝土内部温度符合规范要求,减少因温度不符合要求而引起的开裂,同时利用上部后浇筑混凝土所产生的水化热加热水管后,经冷却循环水系统加热下部老混凝土来直接减少温度应力,进一步防止了混凝土开裂。
本发明设备简单,环境影响较小,通过冷却循环水系统即可实现控制效果,还可用于寒冷地区,冬季施工等情形下的现浇隧道混凝土防裂,应用范围广,应用前景大。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1:本发明分三步浇筑仿真模拟图;
图2:本发明分三步浇筑冷却水循环系统图;
图3:本发明分两步浇筑仿真模拟图;
图4:本发明中冷却循环水系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
实施例一
本实施例基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法,包括以下步骤:
步骤一,根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2015)和《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)中关于混凝土的性能要求、隧道的结构尺寸、浇筑工艺及约束条件确认仿真模拟边界条件;其中,所述浇筑工艺为分三步浇筑,如图1所示。
步骤二,运用有限元软件对多因素耦合作用下的隧道混凝土的温度和应力进行仿真模拟,同时在仿真模拟上布置冷却水管,调节水管流量为6.0m3/h,通水时间为72h,仿真模拟结果侧墙混凝土内部温升41.0℃,内表温差19.1℃,侧墙混凝土的抗裂安全系数为1.80;顶板混凝土内部温升43.0℃,内表温差18.2℃,顶板混凝土的抗裂安全系数为1.42,符合规范要求。在本实施例中,所述有限元软件包括但不限于ANSYS或ABAQUS等。
步骤三,通过调整水管中的水流量和通水时间,直到温度及应力仿真结果满足要求,从而得到在仿真模拟中冷却水管的布置方案,在现场布置冷却循环水系统,最后通过冷却循环水系统对混凝土硬化过程进行严格的温控,减少开裂。现场布置冷却循环水系统图如图2所示。
步骤四,分三步施工混凝土裂缝得到有效控制。
实施例二
本实施例基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法,包括以下步骤:
步骤一,根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2015)和《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)中关于混凝土的性能要求、隧道的结构尺寸、浇筑工艺及约束条件确认仿真模拟边界条件;其中,所述浇筑工艺为分两步浇筑,如图3所示。
步骤二,运用有限元软件对多因素耦合作用下隧道混凝土进行仿真模拟,在仿真建模中布置相关冷却水管,调节水管流量为8.0m3/h,通水时间为84h,仿真模拟结果顶板混凝土内部温升44.0℃,内表温差19.2℃,顶板混凝土的抗裂安全系数为1.51,符合规范要求。在本实施例中,所述有限元软件包括但不限于ANSYS或ABAQUS等。
步骤三,通过调整水管中的水流量和通水时间,直到温度及应力仿真结果符合规范要求,从而得到在仿真模拟中冷却水管的布置方案,在现场布置冷却循环水系统,最后通过冷却循环水系统对混凝土硬化过程进行严格的温控,减少开裂。
4)分二步施工混凝土裂缝得到有效控制。
如图4所示,本发明中所述冷却水循环系统包括至少一个循环水池1、至少一个流量控制系统2、冷却水管、底板5、侧墙6以及顶板7,布设在所述底板5、侧墙6以及顶板7中的冷却水管分别为底板冷却水管4、侧墙冷却水管3以及顶板冷却水管8,所述侧墙冷却水管3、底板冷却水管4、顶板冷却水管8分别布设在所述侧墙6、底板5以及顶板7中,所述循环水池1、顶板冷却水管8以及侧墙冷却水管3依次连通设置形成一闭环循环水系统,其中,所述流量控制系统2设置在所述循环水池1和所述顶板冷却水管8之间;所述循环水池1、侧墙冷却水管3以及底板冷却水管4依次连通设置形成另一闭环循环水系统,其中,所述流量控制系统2设置在所述循环水池1和所述侧墙冷却水管3之间;由水泵通过循环水池1向所述冷却水管供水,同时通过与循环水池1相连的流量控制系统2对循环水流量和通水时间进行控制,从而控制混凝土整体内部温度应力要求。所述冷却循环水系统可以通过流量控制系统调节水流量大小及快慢,从而调节因混凝土水化热而加热水管中水温度上升的速度,进而控制整个循环水的温度。
本发明能够利用上部后浇筑混凝土,如侧墙6所产生的水化热加热侧墙冷却水管3后,经冷却循环水系统加热顶板7或底板5混凝土来直接减少侧墙6与底板5、或者侧墙6与顶板7之间的约束应力,从而减少了混凝土的开裂。
所述循环水流量控制在2.0~10.0m3/h,通水时间控制在48h~96h。
所述侧墙冷却水管3、底板冷却水管4、顶板冷却水管8的管径均为30~70mm的金属管,相邻侧墙冷却水管3、相邻底板冷却水管4或相邻顶板冷却水管8的间距均为0.5~1.5m,单根侧墙冷却水管3或单根底板冷却水管4或单根顶板冷却水管8的长度不超过200m,防止长度过长导致冷却循环效果下降。上述设置方式能够保证较佳的冷却循环效果,有效地防止了混凝土接缝处因温差等开裂情况发生。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定,参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
确定仿真模拟边界条件;
对多因素耦合作用下的隧道混凝土的温度和应力进行仿真模拟,同时在仿真模拟上布置冷却水管;
获得仿真模拟中冷却水管的布置方案;
根据仿真模拟中得到的冷却水管的布置方案,现场设计一套与仿真模拟相应的冷却循环水系统;
其中,隧道混凝土包括上部后浇筑混凝土和下部老混凝土;
通过冷却循环水系统,利用上部后浇筑混凝土所产生的水化热加热水管后,经冷却循环水系统加热下部老混凝土。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,根据混凝土的性能要求、隧道的结构尺寸、浇筑工艺及约束条件确认仿真模拟边界条件。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述浇筑工艺为分两步浇筑或分三步浇筑。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述两步浇筑或三步浇筑包括在浇筑的接缝处布置冷却水管。
5.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,运用有限元软件对多因素耦合作用下的隧道混凝土温度和应力进行仿真模拟。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述有限元软件包括ANSYS或ABAQUS。
7.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,通过调整水管中的水流量和通水时间,直到温度及应力仿真结果满足要求,从而得到在仿真模拟中冷却水管的布置方案。
8.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述冷却水循环系统包括至少一个循环水池(1)、至少一个流量控制系统(2)、冷却水管、底板(5)、侧墙(6)以及顶板(7),
布设在所述底板(5)、侧墙(6)以及顶板(7)中的冷却水管分别为底板冷却水管(4)、侧墙冷却水管(3)以及顶板冷却水管(8),所述侧墙冷却水管(3)、底板冷却水管(4)、顶板冷却水管(8)分别布设在所述侧墙(6)、底板(5)以及顶板(7)中,
所述循环水池(1)、顶板冷却水管(8)以及侧墙冷却水管(3)依次连通设置形成一闭环循环水系统,其中,所述流量控制系统(2)设置在所述循环水池(1)和所述顶板冷却水管(8)之间;
所述循环水池(1)、侧墙冷却水管(3)以及底板冷却水管(4)依次连通设置形成另一闭环循环水系统,其中,所述流量控制系统(2)设置在所述循环水池(1)和所述侧墙冷却水管(3)之间;
由水泵通过循环水池(1)向所述冷却水管供水,同时通过与循环水池(1)相连的流量控制系统(2)对循环水流量和通水时间进行控制。
9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述循环水流量控制在2.0~10.0m3/h,通水时间控制在48h~96h。
10.根据权利要求8或9所述的控制方法,其特征在于,
所述侧墙冷却水管(3)、底板冷却水管(4)、顶板冷却水管(8)的管径均为30~70mm的金属管,
相邻侧墙冷却水管(3)、相邻底板冷却水管(4)或相邻顶板冷却水管(8)的间距均为0.5~1.5m,
单根侧墙冷却水管(3)或单根底板冷却水管(4)或单根顶板冷却水管(8)的长度不超过200m。
CN201810060760.XA 2018-01-22 2018-01-22 一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法 Active CN108425685B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810060760.XA CN108425685B (zh) 2018-01-22 2018-01-22 一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810060760.XA CN108425685B (zh) 2018-01-22 2018-01-22 一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108425685A CN108425685A (zh) 2018-08-21
CN108425685B true CN108425685B (zh) 2020-01-10

Family

ID=63155942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810060760.XA Active CN108425685B (zh) 2018-01-22 2018-01-22 一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108425685B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109537626B (zh) * 2018-12-04 2020-11-20 中交第三航务工程局有限公司 一种地铁车站混凝土的控裂方法
CN111411628B (zh) * 2019-07-17 2021-09-14 广东省源天工程有限公司 基于最大内表温差龄期的中热衬砌混凝土通水冷却方法
CN115387372A (zh) * 2022-08-10 2022-11-25 深圳市市政工程总公司 防止混凝土裂缝的施工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4108544B2 (ja) * 2003-06-05 2008-06-25 三井住友建設株式会社 マスコンクリートのパイプクーリング方法
CN203755311U (zh) * 2014-03-07 2014-08-06 中铁十八局集团第二工程有限公司 大体积混凝土冷却水自动循环装置
CN105064689A (zh) * 2015-07-10 2015-11-18 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 一种降低混凝土基础收缩差的装置和方法
JP5973845B2 (ja) * 2012-05-28 2016-08-23 株式会社安藤・間 パイプクーリングシステム、及びパイプクーリング方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4108544B2 (ja) * 2003-06-05 2008-06-25 三井住友建設株式会社 マスコンクリートのパイプクーリング方法
JP5973845B2 (ja) * 2012-05-28 2016-08-23 株式会社安藤・間 パイプクーリングシステム、及びパイプクーリング方法
CN203755311U (zh) * 2014-03-07 2014-08-06 中铁十八局集团第二工程有限公司 大体积混凝土冷却水自动循环装置
CN105064689A (zh) * 2015-07-10 2015-11-18 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 一种降低混凝土基础收缩差的装置和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大尺度现浇暗埋段隧道裂缝控制关键技术;谷坤鹏 等;《中国港湾建设》;20151130;第35卷(第11期);第4-7页 *
通水冷却对隧洞衬砌温度应力的影响;马腾 等;《人民黄河》;20180110;第40卷(第1期);第133-137页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108425685A (zh) 2018-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108425685B (zh) 一种基于现浇隧道的混凝土裂缝控制方法
CN104775833A (zh) 一种寒区隧道防冻保温系统及防冻保温施工方法
CN103774699A (zh) 混凝土工程伸缩缝垂直止水结构及其制造和施工方法
CN103821180A (zh) 一种混凝土伸缩缝双止水结构及其制造和施工方法
WO2012081975A1 (en) Controlled curing of concrete
CN104790381B (zh) 基于uea微膨胀剂的内衬墙混凝土浇注逆作方法
CN107558504A (zh) 一种控制混凝土构件开裂的施工方法
CN104727339B (zh) 电力设备基础两步式施工方法
CN208023751U (zh) 砌体装配式地下室外墙后浇带结构
CN112160443B (zh) 一种地下侧墙结构混凝土夏季抗裂施工方法
KR20030013088A (ko) 매스 콘크리트의 수화열 저감방법
CN109137983A (zh) 装配整体式实心外墙板综合管廊及其施工方法
CN105256931A (zh) 现浇钢筋混凝土板裂缝控制方法
CN110524676B (zh) 全断面预制混凝土浇筑方法
CN103788966A (zh) 一种干熄焦耐高温膨胀节
CN107100285A (zh) 一种预制卫生间防渗止水施工方法
CN216196782U (zh) 超厚大体积混凝土单层多回路水冷却系统
JP7116887B2 (ja) コンクリート冷却システム、及びコンクリート冷却方法
CN103898263B (zh) 热风管道预混室耐火砖脱落快速修复设备和方法
CN104652280A (zh) 超长、后浇鱼脊墙一次连续成型浇灌方法及其超长鱼脊墙
CN109537626B (zh) 一种地铁车站混凝土的控裂方法
CN209854976U (zh) 一种装配式保温砌体墙
CN203754747U (zh) 热风管道预混室耐火砖脱落快速修复设备
CN103805723B (zh) 高炉热风管道交叉段耐火砖脱落快速修复设备和方法
CN107778029B (zh) 结构内埋管的混凝土养护方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant