本發(fā)明屬于工程施工，涉及一種用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法。
背景技術(shù)：
1、立井井筒是礦井的咽喉要道，要求其支護(hù)結(jié)構(gòu)——井壁具有可靠的支護(hù)強度和良好的封水性能，因此，常采用凍結(jié)法施工立井井壁，通過人工制冷技術(shù)，將地層中的水凍結(jié)成冰，形成堅固的凍結(jié)壁，以支撐井筒周圍的土體，防止坍塌和涌水，從而安全地進(jìn)行井筒掘進(jìn)和支護(hù)施工。但凍結(jié)法鑿井的嚴(yán)酷溫度條件下，現(xiàn)澆混凝土井壁的養(yǎng)護(hù)條件較差，井幫溫度有時低至-20℃，而現(xiàn)澆混凝土的入模溫度則一般為15~20℃，混凝土澆筑1~2d后混凝土水化熱上升至40~70℃以上，井壁內(nèi)部與外部表面溫差可能高達(dá)30℃。在巨大的溫度梯度作用下，井壁結(jié)構(gòu)本身各部分溫度變形不一致而相互約束并產(chǎn)生溫度應(yīng)力，導(dǎo)致井壁內(nèi)、外緣可能因此產(chǎn)生貫穿性溫度裂縫。據(jù)有關(guān)資料，從井壁砌筑至凍結(jié)壁解凍后地層恢復(fù)至正常地溫的全過程來看，溫度變形引起的井壁軸向拉應(yīng)力可達(dá)1.9~2.1mpa，因此，對于凍結(jié)井壁而言，溫度應(yīng)力是導(dǎo)致其在鑿井期開裂的主要影響因素，井壁混凝土微裂紋極有可能擴(kuò)展并發(fā)展為貫穿性可見裂縫。
2、目前，為了降低混凝土水化熱，常采用的方法有：第一，采用低水化熱水泥或降低混凝土中水泥用量，從配制高強混凝土角度考慮，采用低水化熱水泥會增加混凝土造價，且配制高強混凝土也需要增加水泥用量，因此，采用低水化熱水泥經(jīng)濟(jì)性較差，減少混凝土中水泥用量以降低水化熱也是有限度的；第二，提高混凝土的早期強度或采用微膨脹混凝，配制高強混凝土，必須增加水泥用量，提高了混凝土水化熱，無益于現(xiàn)澆混凝土井壁溫控，對提高混凝土早期防裂性能的效果有限，即便采用微膨脹混凝土補償溫度拉應(yīng)力，添加微膨脹劑會增加混凝土造價，且微膨脹混凝土技術(shù)也無法從根本上防止井壁開裂；第三，降低混凝土入模溫度，在井壁混凝土拌合水中加入冰塊，降低混凝土入模溫度，但降低入模溫度無益于混凝土早期強度的發(fā)展，且井壁相關(guān)施工規(guī)范明確規(guī)定冬季施工混凝土入模溫度不能低于15℃，因此，降低混凝土入模溫度的方法無法有效控制混凝土溫升并從根本上防止其開裂。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，能夠有效控制混凝土溫升，從根本上避免混凝土開裂。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
3、一種用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，包含以下步驟：
4、采用凍結(jié)法施工立井井壁，并按凍結(jié)法施工要求的段高開挖凍結(jié)壁，將開挖部分的井幫暴露出來。
5、在井幫的不同位置分別鉆孔，并在每個鉆孔內(nèi)設(shè)置熱管，熱管的一端固定在對應(yīng)的鉆孔內(nèi)，熱管的另一端暴露在立井內(nèi)。
6、在開挖部分綁扎澆筑混凝土井壁的所需的鋼筋籠，并將每個熱管固定在鋼筋籠上，最后按凍結(jié)法施工要求澆筑混凝土井壁，通過混凝土井壁與凍結(jié)壁之間的溫差驅(qū)動每個熱管工作，控制混凝土井壁的溫升。
7、重復(fù)上述步驟，直至完成立井其他位置的混凝土井壁澆筑。
8、本發(fā)明的特點還在于：
9、其中在井幫的不同位置分別鉆孔時，每個鉆孔的直徑大于對應(yīng)熱管的直徑，每個熱管與對應(yīng)鉆孔之間的間隙采用充填材料充填。
10、其中每個熱管暴露在立井內(nèi)的長度小于井壁的厚度。
11、其中每個熱管位于鉆孔內(nèi)的長度為1.0m~1.2m。
12、其中多個熱管在井壁的橫截面上呈環(huán)形布置，相鄰兩個熱管之間的間距為0.5m~0.7m。
13、其中將每個熱管固定在鋼筋籠時采用綁扎或者焊接。
14、其中每個熱管的外殼為碳鋼材料制成，每個熱管內(nèi)部填充的工質(zhì)為冷媒。
15、其中每個熱管的設(shè)置方式為水平或者傾斜。
16、其中每個熱管暴露在立井內(nèi)部分的結(jié)構(gòu)為筆直形或者波浪形。
17、本發(fā)明的一種用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法具有以下優(yōu)點：
18、第一，本發(fā)明通過將凍結(jié)法施工與熱管結(jié)合，將凍結(jié)壁內(nèi)的冷量輸送至混凝土井壁內(nèi)，降低混凝土井壁內(nèi)的溫度，實現(xiàn)混凝土井壁內(nèi)溫度的有效控制，大幅降低混凝土井壁內(nèi)外的溫差梯度，有效減少由溫度應(yīng)力引發(fā)的貫穿性裂縫，顯著提高井壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性。
19、第二，本發(fā)明中熱管利用相變傳熱特性快速將冷量傳遞到混凝土內(nèi)層，能夠顯著降低水泥水化過程中的溫升，從而避免混凝土因高溫差引發(fā)的應(yīng)力集中問題。
20、第三，本發(fā)明溫控過程完全依靠熱管的高效相變傳熱原理，無需消耗電力或其他外部能源，具備綠色環(huán)保的優(yōu)點，同時減少施工成本。
21、第四，本發(fā)明溫控作用持續(xù)貫穿混凝土澆筑到硬化全過程，且覆蓋范圍廣，能夠?qū)诤穸热叽绶秶M(jìn)行有效溫控，而不僅限于表面降溫，保證了溫控效果的全面性和持久性。
22、第五，本發(fā)明將凍結(jié)壁作為冷源充分利用，其冷量蓄積大、溫度穩(wěn)定，避免了額外設(shè)置獨立冷卻系統(tǒng)的需求，大幅降低了溫控系統(tǒng)的復(fù)雜性和施工難度。
23、第六，本發(fā)明減少了溫度裂紋的產(chǎn)生，不僅提高了井壁的結(jié)構(gòu)強度，同時也提升了其封水性能，有助于在惡劣的地下施工環(huán)境中確保井壁的長期安全性和可靠性。
24、第七，本發(fā)明針對凍結(jié)法立井井壁的特殊施工條件設(shè)計，能夠適應(yīng)井幫低溫、混凝土快速升溫等復(fù)雜環(huán)境問題，為其他類似復(fù)雜環(huán)境下的混凝土溫控提供參考。
1.一種用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，包含以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，在井幫的不同位置分別鉆孔時，每個鉆孔的直徑大于對應(yīng)熱管的直徑，每個熱管與對應(yīng)鉆孔之間的間隙采用充填材料充填。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，每個所述熱管暴露在立井內(nèi)的長度小于井壁的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，每個所述熱管位于鉆孔內(nèi)的長度為1.0m~1.2m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，多個所述熱管在井壁的橫截面上呈環(huán)形布置，相鄰兩個所述熱管之間的間距為0.5m~0.7m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，將每個熱管固定在鋼筋籠時采用綁扎或者焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，每個所述熱管的外殼為碳鋼材料制成，每個所述熱管內(nèi)部填充的工質(zhì)為冷媒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，每個所述熱管的設(shè)置方式為水平或者傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制立井井壁現(xiàn)澆混凝土水化溫升的施工方法，其特征在于，每個所述熱管暴露在立井內(nèi)部分的結(jié)構(gòu)為筆直形或者波浪形。