隧道衬砌混凝土覆膜自动控制蒸汽养护施工技术.pdf

2 0 1 6年第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C0 NC RE T E AND C EME NT P R0DUC T S 2 01 6 No ． 3 Ma r c h 隧道衬砌混凝土覆膜 自动控制蒸汽养护施工技术 石迎新 ( 中铁十八局集 团第二工程有限公司 ， 唐 山 0 6 4 0 0 0 ) 摘 要 ： 近年 来在 隧道二衬混凝 土的回弹检测 中 ， 时有 因养护不到位 而影响混凝 土质量 ， 或 因养护 方法不 当导 致二衬混凝土表 面开裂等情 况的 出现 。针对此情况 ， 固西公路炸嘴 山隧道研发 了蒸汽覆模 养护技术 ， 系统主要 由养 护罩、 蒸汽 系统和控制 系统三部分 组成 ， 实现 了对隧道衬砌 混凝土采取 蒸汽 高温养 护和标准养护 两个阶段 。 取得 了 很 好 的 效 果 。 关键词 ： 隧道 ； 衬砌混凝土 ； 蒸汽养护 ； 自动控 制 Ab s t r a c t ：I n s p rin g b a c k i n s p e c t i o n f o r t u n n e l l i n i n g c o n c r e t e i n r e c e n t y e a r s ， t h e s i t u a t i o n o f t u n n e l l i n i n g c o n c r e t e s u r f a c e c r a c k i n g i s p r o d u c e d b y n o t r e a c h i n g c u rin g o r i mp r o p e r c u rin g me t h o d ．Ai mi n g thi s s i t u a t i o n ，s t e a m mu l c h i n g mo d e l c u rin g t e c h n o l o g y i s r e s e a r c h e d i n Gu x i h i g h wa y Z h a z u i mo u n t a i n t u n n e l ， t h a t s y s t e m ma i n l y c o n s i s t s t h r e e p a n s o f c u rin g c o v e r ，s t e a m s y s t e m a n d c o n t r o l s y s t e m，t wo s t a g e s t h a t c o n t a i n s s t e a m h i g h t e mp e r a t u r e a n d s t a n d a r d c u ri n g a l e r e a c h e d f o r t u n n e l l i n i n g c o n c r e t e ， w h i c h c a n a c h i e v e g o o d e f f e c t s ． Ke y wo r d s ： T u n n e l ； L i n i n g c o n c r e t e ； S t e a m c u r i n g ； Au t o ma t i c c o n t r o l 中图分类号 ： T U 7 4 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 o o 一 4 6 3 7 【 2 0 1 6 ) 0 3 — 8 4 — 0 3 0前 言 隧道是一个环形拱式结构 ， 在二衬拆模后难 以 覆盖 ， 因此 ， 拱顶部分的洒水养护尤其 困难 ， 而隧道 二次衬砌施工作为隧道 的关键结构 。 其质量的好坏 对工程建设的安全和进度有着重要影响。研究快速 提高隧道衬砌 混凝土早期强度 ，缩短拆模时间 ， 保 证隧道二衬混凝土质量 已成 为隧道施工进度控制 的重要技术课题 。蒸汽养护可使混凝土的早期强度 发展较快 ， 缩短隧道衬砌 工序循环 时间 ， 同时有 利 于保证隧道二衬混凝土 的质量。 1 工 程概 况 G 3 0 9线宁夏段东连陕西省 ， 西接甘肃省 。 是宁 夏“ 三纵九横” 干线公路 网的第八横 。 其 间的炸 山嘴 隧道位于固原市原州区中和乡庙湾村。该 隧址区为 六盘山北脉 ． 地貌单元属侵蚀剥蚀 中低 山区 ， 山脊 高程 2 0 0 0 ～ 2 2 0 0 m， 相对高差 1 0 0 ～ 2 0 0 m。 炸山嘴隧道全长 1 2 8 1 ． 3 l m， 为双线隧道 。隧道 围岩主要为 ： 湿 陷性 黄土 、 膨胀 土、 软弱 围岩 等 ， 施 工过程 中可能出现突涌水问题。 2覆膜 自动控 制蒸汽 养 护方 案 2 ． 1 养护系统主要组成 隧道衬砌混凝土 自动控制蒸汽养护系统主要 由养护罩 、 蒸汽系统和控制系统三部分组成 。 2 ． 2 隧道衬砌结构混凝土养护环境监’坝 4 与控制 布设在 隧道某一组衬砌 单元 内的温湿度传感 一 8 4 一 器实时监测该单元养护环境温湿度 ， 并将检测所得 数据不断传输至系统主机 ，主机通过设定的温度一 湿度 目标值 自动判断是否开启养护系统 ， 进行温湿 度调节 ， 对 其对应通道 阀门进行控制 ， 给混 凝土养 护空间供给蒸汽 。当温湿度调节至设 定阀值 ， 即关 闭阀门停止调控 。整个养护过程形成一个闭合循环 控制系统 ， 设 置好养护管 路 、 接通 电源 ， 设 定温度一 湿度阀值及 通道控制程序 、 养护持续时间。系统 自 动执行 以下程序 ： 启动某单元养护通道控制程序一 启动养护 连续监 测养护环境温湿度 温湿度超 过设定 阀值一 启动调节供给蒸 汽阀门 ，调节 温湿 度一保存养护技术参数。 3养护 系统 各 组成 部分 工 作原 理 养护罩 ： 由电动行走台架【 】 和塑料薄膜组成 ， 为 隧道衬砌混凝土养护提供工作平 台和密闭空间。 蒸汽系统 ： 由全 自动 电热蒸汽 发生器和蒸养管 道组成 ， 多台并联使用 ， 主管道与副管道之 间设置 电动控制 阀， 分组排序由计算机控制 。 控制系统 ： 由计算机 ( 带模拟控制程序 ) 、 智 能 数字温度一 湿度传感器等组成 ，实时监测并传输养 护环境温湿度至系统主机 ，主机通过设定 的温度一 湿度 目标值 自动判断是否开启养护 系统的温湿 度 调 节 。 4工艺 流 程 隧道衬砌混凝 土养 护分为 高温养护和标 准养 石迎新 隧道衬砌混凝土覆膜 自动控制蒸汽养护施工技术 护两个阶段 ： 第一 阶段为高温养 护 ， 即加热保湿 蒸 汽养护 ； 第二阶段为保湿 、 控温长 时间持续对 混凝 土进行标准养护 。 4 ． 1 系统的安装调试 蒸汽系统 ：选用 L D Z 一 7 2 — 0 ． 7型全 自动蒸汽发 生器( 即全 自动 电控操作锅炉 ) ， 该锅 炉具有多重连 锁安全保护功能 ， 设有超压保护 、 低水位保护 和漏 电保护装置 ， 每台额定蒸发量为 l 0 3 k g ／ l 1 ， 工作压力 为 0 ． 7 MP a ， 额定温度 1 7 0 ~ C 。该锅炉的控制部分均集 中在 电脑控制板上 ．操作 时只需将 水和电接好 ， 按 下开关键 ， 便 自动进入全 自动运行状态 。蒸汽发 生 器安装完成后 ． 用 0 2 5 m m钢管( 设计蒸汽管 口径为 D N 2 5 )引出主管道至隧道衬砌混凝土养护位置 ， 然 后在 0 2 5 mm主管道 的适 当位置上安装 Z WL型减 温减压装置 ； 二次蒸汽管道使用 0 3 2 m m． 四氟管 ， 至 养护作业 面调节为低压 ( 小于 0 ． 0 7 MP a ) 饱 和( 湿度 9 O ％～ 9 5 ％) 蒸汽 。供衬砌台车套模加热要采用高温 高压蒸汽 。 ‘ 自动 控 制 系 统嘲： 在 隧 道 衬 砌 混 凝 土 蒸 汽 养 护 过程 中． 温度和湿度 的检测主要是针对养护罩 内蒸 汽和空气混合物温湿度 的测量 ， 需要在隧道衬砌结 构 的适当位置布置相应 的温湿度传感器 ： 温湿度 的 调节 主要 是对 蒸汽发生器蒸汽 出 口的阀 门进行精 确和及时 的控制 ： 同时 ． 控制 系统还设 有养护罩 内 温湿度 的实时显示 、 初始参数的设置及安全报警等 功能。自动控制系统见 图 l 所示。 计算 机 高压 供水 管 减温 减压 装置 l ■ 减 温 减 压 装 置 l 电动控制阀 I @器 温 湿 ．1 I ⋯⋯⋯——一一．J r ⋯。。— — I ’ 三 一 一] ，、 l l l H L⋯一 — — ⋯⋯一．．． I 图 1 自动 控 制 系 统 系统调试与运行 ： 系统核查叶全 自动 电热蒸汽 发生器单机 试运转一 监控点线路 测试一 系统功 能 调试与联动一系统试运行。 4 ． 2 系统 的安装与运行 4 ． 2 ． 1 高温蒸汽养护阶段 ( 1 ) 在隧道衬砌 台车的模板外 围一层 紧密不透 气的外套 ， 作为工具式蒸汽保温外套 ， 以便于周转 。 水平分段高度控制在 6 0 e ra左 右 ，下部蒸汽套在浇 筑混凝土前装设 ， 上部蒸汽套随浇 随设。每层蒸汽 套隔 2 ． 5 ～ 3 ． 0 m设置 1个进气孔并设气阀 ， 进气孔与 主管道与 01 3 m m聚 四氟 乙烯软管副管道连接 ， 加 热温度保持在 3 0 ~ 4 0 ℃。 ( 2 ) 隧道衬砌混 凝土初期 采用高温蒸汽养护 ， 以满足在涮凝土浇筑完毕 1 2 h 后达到拆模强度的 目标 。在二衬混凝土封顶时制作 三组混凝土试件 ， 采取与二次衬砌混凝土相同的养护条件。 在浇筑 2 h 后开始升高混凝土早期养护温度 ，最高不得高于 4 5 ℃； 升温速度控制在不超过 1 0 ℃／ l 1 ． 拆模前降温速 度控制在不超过 5 ℃／ } l 。 4 ． 2 ． 2 标准养护阶段 ( 1 ) 安装养护罩 隧道衬砌拆模后 ， 要在 2 h内安装好养护罩 ， 开 始模拟进行标准养护 ；设定养护温度控制在( 2 0 5 ) ℃， 相对湿度控制在 9 5 ％以上 。 ( 2 ) 安装智能数字温湿传感器 每组二次衬砌作为 1 个独立通道 ． 每个通道安 装 2台 AM2 3 0 5型智能数字温湿传感器 ，安装在隧 道衬砌拱腰部位。 ( 3 ) 安装蒸汽养护管道 ‘ 蒸汽主管线设置在隧道两侧 ， 并 固定在仰拱顶 面 3 0 e m处 ， 主管采用 0 3 2 m m 四氟管 ， 在 3 k g ／ c m 的 气压下内部可以承受 2 5 0 ~ C 高温蒸汽。 副管采用 01 3 mm聚 四氟乙烯软管 ，沿隧道衬 砌混凝土面纵向间隔 2 ． 0 m、 高 3 ． 0 m范围内铺设。副 管前 2 ／ 3管段 每隔 2 5 ra m打制一对直径 为 4 ra m 的 梅花形喷孔 。后 1 ／ 3管段每隔 2 0 ra m打制一对同样 的喷孔 ， 两喷孔 的夹角为 1 2 0 。 ， 以防蒸 汽直接 喷到 混凝土表面上。 隧道衬砌混凝 土养生每个单元主管道和副管 道之间设置电动 阀，以控制进入养生 区域蒸汽量 ． 调节养生环境 的温度一 湿度。 ( 4 ) 铺设塑料薄膜养护罩 养护罩选用 0 ． 1 mm厚聚氯乙烯薄膜 。用 2 c mx 图 2 铺设完成后的隧道混凝土塑料薄膜养护罩 一 8 5—