CN109914417A - 一种大体积承台自重力冷却水循环系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大体积承台自重力冷却水循环系统及方法，包括设置在承台混凝土内的多根冷却水管，还包括出水口高于承台顶面的水箱，以及为水箱供水的第一水泵，第一水泵抽取外部水源向水箱供水；水箱出水口设有分水器，每根冷却水管的进水口通过水阀与所述分水器连接，每根冷却水管的出水口设置在承台混凝土顶面，通过第二水泵抽取冷却水管出水口流出并汇集在承台顶面的循环水向水箱内供水。本发明通过大容量水箱向冷却水管供水，可避免水泵故障停止供水导致承台混凝土芯表温差急剧升高造成的危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁承台冷却水循环系统方法，具体涉及一种利用冷却水储水箱与承台冷却水管间水头差，冷却水在自重力作用下压入承台冷却水管入口然后从出口流出带走混凝土水化热的水循环环系统。
背景技术
大体积承台浇筑施工时，必须设置冷却水循环系统带出承台中心混凝土的水化热热量，以减少承台内表温差，防止承台开裂。为了带走足够热量，承台冷却水的流速必须达到一定速度。通常情况下，采用在承台进水管安装水泵和阀门，直接泵送冷却水进入承台内，降温过程中根据承台内部温度需要通过阀门调节水流量。但由于冷却水循环系统需要连续工作时间较长，一般要达10天以上，对水泵连续工作的性能要求较高，并且调节阀门减小流速时会增加水泵泵送阻力，增加了水泵电机发生故障的概率。而一旦水泵故障停止通水极易使混凝土芯表温差急剧升高，温度剪切应力超过承台混凝土承受极限会引起承台开裂，后果非常严重。
发明内容
本发明目的在于针对现有水泵直接泵送冷却水方法存在的不足，提供一种不直接使用水泵泵送，而是利用在高处的大型储水箱的水头压力压注冷却水进入承台冷却水管带走芯部混凝土水化热的冷却水循环环系统及方法，避免水泵发生故障时冷却水循环系统停止工作对承台造成危害。
为实现上述目的，本发明提供一种大体积承台自重力冷却水循环系统，包括设置在承台混凝土内的多根冷却水管，其特征在于：还包括出水口高于承台顶面的水箱，以及为水箱供水的第一水泵，第一水泵抽取外部水源向水箱供水；水箱出水口设有分水器，每根冷却水管的进水口通过水阀与所述分水器连接，每根冷却水管的出水口设置在承台混凝土顶面。
进一步，上述大体积承台自重力冷却水循环系统，还设有第二水泵，所述第二水泵抽取冷却水管出水口流出并汇集在承台顶面的循环水向水箱内供水。
本发明还提供利用上述系统的大体积承台自重力冷却水循环方法，在承台混凝土内设置有多根冷却水管，其特征在于：
(1)在承台外围设置出水口高于承台顶面的水箱，的出水口设分水器，将每根冷却水管的进水口通过水阀与分水器连接，将每根冷却水管的出水口设置在承台顶面；承台顶面周边设置挡水围挡，使承台顶面能储存一定高度的水；
(2)通过第一水泵抽取外部水源向水箱内供水，同时打开各冷却水管的水阀对承台混凝土内部进行冷却；
(3)冷却期间实时监控承台芯部、外部混凝土温度，并根据监测温度通过调节分水器的开关控制冷却水流速；
(4)根据温度监控数据，至承台芯部、外部混凝土温度符合停止冷却水循环条件时，停止向冷却水管供水。
上述方法中，通过第一水泵抽取承台施工区的江/河/湖水向水箱内供水；通过第二水泵抽取冷却水管出水口流出并汇集在承台顶面的循环水向水箱内供水，以调节水箱内的水温。实时监控水箱内的水温，当水温低于设定要求时，加大第一水泵向水箱内的供水量并相应减小第二水泵供水；当水温高于设定要求时，加大第二水泵的供水量并相应减小第一水泵供水。
本发明依靠水箱内水的自重力压入承台冷却水管入口然后从出口流出带走混凝土水化热，整套系统结构简单、供水持续稳定、安全系数大、流速调节方便，便于大型承台混凝土冷却。使用时要求水箱有足够的高度和体积，水箱高度要求能提供足够的压力使冷却水流速满足要求，水箱体积要求在充满水后，在水泵出现故障停止泵水时仍能够持续供水1小时以上。
本发明的一个具体实施例中，能够满足主墩3000m3大体积承台混凝土浇筑以后连续14天给36根冷却水管的持续供水和调节作用。相比直接泵送压水进行冷却水循环，设备和材料投入少，水泵故障率低，供水持续稳定、调节方便，具有明显的优势。
附图说明
图1是本发明的系统结构立面图；
图2是本发明的系统结构俯视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明提供的一种大体积承台自重力冷却水循环系统，包括设置在承台1混凝土内的多根冷却水管2，还包括出水口高于承台1顶面的水箱3，以及为水箱供水的第一水泵4，第一水泵4抽取外部水源向水箱供水；水箱出水口设有分水器5，每根冷却水管2的进水口通过水阀与所述分水器5连接，每根冷却水管2的出水口设置在承台1混凝土顶面。图1、图2中间箭头表示水流方向。
由于承台施工时要设置施工平台，而施工平台的高度要高于承台顶面的高度，因此本发明具体实施时，可以将直接水箱3设置在承台施工平台6的顶部。
承台混凝土冷却水管通常要横桥向和纵桥向分别设置。本发明将水箱设置成两组，每组有至少2个水箱，每组的水箱间通过水管连通；两组水箱分别连接横桥向和纵桥向设置的冷却水管。
本发明在承台顶面周边设置有挡水围挡，汇集冷却水泵出水口流出的水，对承台顶面混凝土进行养护。具体实施时，要保证承台顶面的水深至少20cm。同时，由于承台顶面的水温较高，本发明还设有第二水泵7，通过第二水泵7抽取承台顶面的循环水向水箱内供水，可对水箱内的水温进行调节。
为避免水泵故障造成冷却水管内停止供水，本发明将水箱的容积设置的足够大，储满水后能满足所有冷却水管的水阀以最大流量打开1小时的总流量，便于在水泵抢修更换期间仍能向冷却水管稳定供水。
本发明用于对承台混凝土进行冷却时，通过第一水泵抽取外部水源向水箱内供水，同时打开各冷却水管的水阀对承台混凝土内部进行冷却；外部水源可以直接抽取施工区的江/河/湖水。
冷却期间实时监控承台芯部、外部混凝土温度，并根据监测温度通过调节分水器的开关控制冷却水流速；根据温度监控数据，至承台芯部、外部混凝土温度符合停止冷却水循环条件时，停止向冷却水管供水。
对承台混凝土内部进行冷却时，向冷却水管供水的水温有一定要求，如果外部水源温度过低，造成承台内部混凝土急速收缩，也会对承台质量造成不利影响。本发明将冷却水管出水口流出的水汇集在承台顶面，一方面可对承台顶面混凝土进行养护；同时，由于承台顶面的水温较高，可通过第二水泵抽取承台顶面的循环水向水箱内供水，以调节水箱内的水温。
向水箱内供水时，实时监控水箱内的水温，当水温低于设定要求时，可加大第一水泵向水箱内的供水量并相应减小第二水泵供水；当水温高于设定要求时，加大第二水泵的供水量并相应减小第一水泵供水。
Claims (10)
1.一种大体积承台自重力冷却水循环系统，包括设置在承台混凝土内的多根冷却水管，其特征在于：还包括出水口高于承台顶面的水箱，以及为水箱供水的第一水泵，第一水泵抽取外部水源向水箱供水；水箱出水口设有分水器，每根冷却水管的进水口通过水阀与所述分水器连接，每根冷却水管的出水口设置在承台混凝土顶面。
2.根据权利要求1所述的大体积承台自重力冷却水循环系统，其特征在于：所述水箱设置在承台施工平台的顶部。
3.根据权利要求1所述的大体积承台自重力冷却水循环系统，其特征在于：多根冷却水管横桥向和纵桥向分别设置；所述水箱分两组，每组有至少2个，每组的水箱间通过水管连通；两组水箱分别连接横桥向和纵桥向设置的冷却水管。
4.根据权利要求1所述的大体积承台自重力冷却水循环系统，其特征在于：还设有第二水泵，所述第二水泵抽取冷却水管出水口流出并汇集在承台顶面的循环水向水箱内供水。
5.根据权利要求1所述的大体积承台自重力冷却水循环系统，其特征在于：所述水箱的容积大于所有冷却水管的水阀以最大流量打开1小时的总流量。
6.一种大体积承台自重力冷却水循环方法，在承台混凝土内设置有多根冷却水管，其特征在于：
(1)在承台外围设置出水口高于承台顶面的水箱，的出水口设分水器，将每根冷却水管的进水口通过水阀与分水器连接，将每根冷却水管的出水口设置在承台顶面；承台顶面周边设置挡水围挡，使承台顶面能储存一定高度的水；
(2)通过第一水泵抽取外部水源向水箱内供水，同时打开各冷却水管的水阀对承台混凝土内部进行冷却；
(3)冷却期间实时监控承台芯部、外部混凝土温度，并根据监测温度通过调节分水器的开关控制冷却水流速；
(4)根据温度监控数据，至承台芯部、外部混凝土温度符合停止冷却水循环条件时，停止向冷却水管供水。
7.根据权利要求6所述的大体积承台自重力冷却水循环方法，其特征在于：将所述水箱设置在承台施工平台的顶部；水箱分两组，每组有至少2个，每组的水箱间通过水管连通；两组水箱分别连接横桥向和纵桥向设置的冷却水管。
8.根据权利要求6所述的大体积承台自重力冷却水循环系统，其特征在于：第一水泵抽取承台施工区的江/河/湖水向水箱内供水；通过第二水泵抽取冷却水管出水口流出并汇集在承台顶面的循环水向水箱内供水，以调节水箱内的水温。
9.根据权利要求8所述的大体积承台自重力冷却水循环系统，其特征在于：实时监控水箱内的水温，当水温低于设定要求时，加大第一水泵向水箱内的供水量并相应减小第二水泵供水；当水温高于设定要求时，加大第二水泵的供水量并相应减小第一水泵供水。
10.根据权利要求6所述的大体积承台自重力冷却水循环系统，其特征在于：所述水箱的容积大于所有冷却水管的水阀以最大流量打开1小时的总流量。
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