专利名称：大仓面浇筑混凝土坝用冷却水管布置形式的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及混凝土拱坝及重力坝等采用大仓面浇筑时冷却水管的布置形式。
背景技术：
目前混凝土高坝建设，均采用快速施工方法，即采用较短的间歇期(如5d 7d)， 采用较大的浇筑层厚度(如3. Om 4. 5m)，使得混凝土中水泥的水化热绝大部分都难以从混凝土层面散发。为控制混凝土的最高温度以降低基础温差、上下层温差、内外温差，为控制混凝土的降温幅度和降温速率以降低开裂风险，为使混凝土的温度按设计的温度过程线发展以减小温度拉应力，为在预定时间将混凝土冷却到目标温度以进行接缝灌浆，在混凝土内埋设冷却水管是混凝土高坝建设中一种不可或缺的技术手段，在混凝土的温控防裂和工程建设中具有十分重要的作用。混凝土高坝的混凝土浇筑仓面通常较大，大多超过1000m2，部分仓面甚至接近或超过2000m2，而常用的HDPE塑料冷却水管单根长度为250m 300m。过长的冷却水管会使混凝土冷却不均勻，过多的冷却水管进出口又不便于现场操作和管理，所以，目前大都采用在进水主管和回水主管之间并联多根支管的布置形式。现有的在进水主管和回水主管之间并联多根支管的布置形式如图1所示。其中，进水主管和回水主管分别与每个支管组成一个冷却回路。在图1所示的三个冷却回路中，支管的长度是一致的，但每个冷却回路的进水主管和回水主管的长度之和却不相同。因此，这三个冷却回路的管道阻力也不同。大量工程实践经验表明，由于存在各个冷却回路管道阻力不相当的技术缺陷，常导致以下一系列问题1)、上游侧回路的支管中冷却水流量最小，中间回路冷却水流量较大，下游侧回路的冷却水流量最大。2)、由于冷却水流量不同，导致冷却效果存在差异，同一仓混凝土上下游侧容易出现较大的温差，进行冷却水温和流量控制操作时难以兼顾，常常顾此失彼。幻、极端情况下，出现下游侧降温速率和降温幅度超标，而上游侧温度持续上升失控的局面。4)、混凝土坝的温度边界条件为上游温度低，下游温度高，所以设计上常希望接缝灌浆时坝体混凝土能形成上游区温度低、下游区温度高的温度梯度分布，以减少劈头裂缝的可能性，以及减小等效线性温差Td这一不利温度荷载。实际上，由于冷却水管回路冷却水流量不一致，常常出现下游温度低而上游温度高的情况，与设计预期相反，对挡水建筑物的安全运行产生不利影响。5)、接缝灌浆完成后，须对冷却水管采用水泥浆或水泥砂浆进行回填封堵，由于下游侧回路阻力小，浆液在下游侧回路最先返浆，影响上游侧的进浆和排气，形成“短路”现象，极可能造成中间回路和上游侧回路回填不密实甚至产生大范围管路未充填的情况，对挡水建筑物的长期运行产生不利影响。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种有利于大仓面混凝土坝浇筑时均勻冷却的冷却水管布置形式。该大仓面浇筑混凝土坝用冷却水管布置形式包括进水主管、回水主管以及多根并联在进水主管和回水主管之间的支管，所述进水主管和回水主管分别与每个支管组成一个冷却回路，所述进水主管从下游坝面开始沿一侧横缝面向上游坝面延伸，在到达上游坝面后折回并沿另一侧横缝面向下游坝面延伸；各支管的输入端分别连接在向下游坝面延伸的进水主管上，各支管的输出端则分别连接在位于向上游坝面延伸的进水主管旁侧的回水主管上。采用该布置形式的优点在于能够使各冷却回路的进水主管和回水主管的长度之和更为接近甚至完全相等，因而能够减小各冷却回路管道阻力的差异，并能使各冷却回路管道阻力达到基本一致，从而使得各支管内冷却水的流量基本一致，各支管控制范围冷却效果相同，保证同一仓混凝土能均勻的按照设计温度过程线降温；回填浆液首先进入上游侧回路，上游侧回路靠近上游坝面，避免了关键区域冷却水管回填不密实的情况，同时由于各回路管道阻力相当，能最大可能的使得各回路回填密实。作为对上述方案的优化，各冷却回路的支管长度可以按照需要进行调整，以达到分区控制混凝土温度的目的。比如可以适当减少上游侧回路中上游支管的长度，使上游支管的长度略小于下游支管的长度，进而使上游侧回路冷却水流量适当增加，在混凝土的降温冷却过程中形成上游侧温度低下游侧温度高的温度梯度分布，达到设计预期。同时，将上游支管长度缩减，并不会影响上游侧管路的回填灌浆，不会造成不利影响。本实用新型的有益效果是使混凝土温度按照设计温度过程线均勻冷却，避免了冷却控制与混凝土温度趋势矛盾的情况，容易形成上游侧温度低下游侧温度高的温度梯度分布，避免了冷却水管特别是上游侧冷却水管回填不密实的可能，有利于混凝土的温控防裂和挡水建筑物的结构安全。
图1是现有技术的冷却水管布置形式示意图。图2是本实用新型的冷却水管布置形式示意图。图中标记为进水主管1、回水主管2、上游支管3、中间支管4、下游支管5、三通连接头6、两通连接头7、上游坝面8、下游坝面9、横缝面10。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图2所示的大仓面浇筑混凝土坝用冷却水管布置形式，包括进水主管1、回水主管2以及并联在进水主管1和回水主管2之间的三根支管，分别为上游支管3、中间支管4 和下游支管5 ；所述上游支管3、中间支管4和下游支管5分别与进水主管1和回水主管2 组成上游侧回路、中间回路和下游侧回路；所述进水主管1从下游坝面9开始沿一侧横缝面 10向上游坝面8延伸，在到达上游坝面8后折回并沿另一侧横缝面10向下游坝面9延伸； 各支管的输入端分别连接在向下游坝面9延伸的进水主管1上，各支管的输出端则分别连接在位于向上游坝面8延伸的进水主管1旁侧的回水主管2上；并且上游侧回路、中间回路和下游侧回路的进水主管1和回水主管2的长度之和相等。其中，应根据浇筑仓面的形态、仓面面积，估算冷却水管的用量，进行上游支管3、 中间支管4和下游支管5长度的分配，使这三根支管的长度大致相当。如图2所示，进水主管1先从下游面9沿一侧横缝面10的方向布置，在到达上游坝面8后转弯并沿上游面8布置，接着转弯沿另一侧横缝面10布置，其终点位置为下游支管5的接入位置。回水主管2 从下游面9沿横缝面10的方向与进水主管1平行布置，其终点位置为上游支管3的接入位置。采用三通连接头6连接进水主管1和上游支管3，然后按大致垂直于横缝面10的方向进行上游支管3的布置，上游支管3成蛇形布置，最后采用两通连接头7将上游支管3连接到回水主管2。类似的，采用三通连接头6连接进水主管1和中间支管4，采用三通连接头 6连接中间支管4和回水主管2 ；采用两通连接头7连接进水主管1和下游支管5，采用三通连接头6连接下游支管5和回水主管2。回水主管2与进水主管1的间距、各支管与进水主管1以及回水主管2的间距、各支管之间的间距，应根据相应的水管冷却计算结果选定， 一般为1. 0 2. 0m。冷却水管距横缝面10及上游坝面8和下游坝面9的距离以0. 8m左右为宜。
权利要求1.大仓面浇筑混凝土坝用冷却水管布置形式，包括进水主管(1)、回水主管O)以及多根并联在进水主管(1)和回水主管( 之间的支管，所述进水主管(1)和回水主管(2)分别与每个支管分别组成一个冷却回路，其特征在于所述进水主管(1)从下游坝面(9)开始沿一侧横缝面(10)向上游坝面(8)延伸，在到达上游坝面(8)后折回并沿另一侧横缝面(10)向下游坝面(9)延伸；各支管的输入端分别连接在向下游坝面(9)延伸的进水主管 (1)上，各支管的输出端则分别连接在位于向上游坝面(8)延伸的进水主管(1)旁侧的回水主管⑵上。
2.如权利要求1所述的大仓面浇筑混凝土坝用冷却水管布置形式，其特征在于各冷却回路的进水主管(1)和回水主管O)的长度之和相等。
3.如权利要求1或2所述的大仓面浇筑混凝土坝用冷却水管布置形式，其特征在于 所述进水主管(1)和回水主管( 之间并联有上游支管(3)、中间支管(4)和下游支管(5)， 所述上游支管(3)、中间支管(4)和下游支管( 分别与进水主管(1)和回水主管(2)组成上游侧回路、中间回路和下游侧回路；所述上游支管C3)的长度略小于下游支管( 的长度。
专利摘要本实用新型公开了一种有利于大仓面混凝土坝浇筑时均匀冷却的冷却水管布置形式。该大仓面浇筑混凝土坝用冷却水管布置形式包括进水主管、回水主管以及多根并联在进水主管和回水主管之间的支管，所述进水主管和回水主管分别与每个支管组成一个冷却回路，所述进水主管从下游坝面开始沿一侧横缝面向上游坝面延伸，在到达上游坝面后折回并沿另一侧横缝面向下游坝面延伸；各支管的输入端分别连接在向下游坝面延伸的进水主管上，各支管的输出端则分别连接在位于向上游坝面延伸的进水主管旁侧的回水主管上。采用该布置形式的优点在于能够使各冷却回路的进水主管和回水主管的长度之和更为接近甚至完全相等，能够减小各冷却回路管道阻力的差异。
文档编号E02D15/00GK201962680SQ20102064838
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者余挺, 叶发明, 周钟, 唐忠敏, 尹华安, 张敬, 王仁坤, 赵文光, 郑声安, 陈秋华 申请人:中国水电顾问集团成都勘测设计研究院