水工隧洞混凝土施工期气温演变规律监测分析_段亚辉.pdf

第 18 卷增刊 2地 下 空 间 与 工 程 学 报Vol.182022 年 12 月Chinese Journal of Underground Space and EngineeringDec.2022水工隧洞混凝土施工期气温演变规律监测分析段亚辉1,2,杜洪艳1,苗婷 1,段兴平3,郑斌3(1.武昌理工学院 智能建造学院,武汉 430023;2.武汉大学 水利水电学院,武汉 430072;3.中国三峡建工(集团)有限公司 白鹤滩工程建设部,成都 610094)摘要:洞内气温是水工隧洞衬砌混凝土温度裂缝控制最为重要的环境条件之一,由于缺乏足够的实测资料和研究成果,至今还没有掌握其演变规律,设计和温控计算中取值差异显著。通过对白鹤滩等巨型水电站中不同用途数十条隧洞混凝土浇筑期洞内气温 10 余年监测,取得万余组数据。认识到水工隧洞沿河布置与河套风向一致,洞口开挖贯通,交通洞和施工支洞众多,洞内温度主要受自然环境气温控制。通过统计分析,提出洞内气温采用余弦函数描述其年演变规律,年平均值和变幅与隧洞长度、开挖是否贯通、地下电站施工热源、封闭洞口保温等 4要素的定量关系,可供没有隧洞气温检测数据时计算洞内温度参考。关键词:水工隧洞;施工期;气温;演变规律;衬砌混凝土中图分类号:TV221;TU91文献标识码:A文章编号:1673-0836(2022)增 2-0884-09Monitoring and Analysis of Temperature Evolution in Hydraulic Tunnel During Construction of ConcreteDuan Yahui1,2,Du Hongyan 1,Miao Ting1,Duan Xingping1,3,Zheng Bing3(1.School of Intelligent Construction,Wuchang University of Technology,Wuhan 430023,P.R.China;2.School of water resources and hydropower engineering,Wuhan University,Wuhan 430072,P.R.China;3.Baihetan Project Department,China Three Gorges Corporation,Chengdu,610094,P.R.China)Abstract:The temperature in the tunnel is one of the most important environment conditions for temperature control and crack prevention of lining concrete.Due to the lack of sufficient research data,its evolution law has not been mastered so far.At Xiluodu,Baihetan and other giant hydropower stations,the temperature in dozens of tunnels during concrete construction has been monitored for more than 10 years,and more than 10 000 groups of data have been obtained.It is recognized that the tunnel layout along the river direction is consistent with the wind direction of the river oxbow.During the construction period of lining concrete,there exist many access tunnels and adits,and the temperature in the tunnel is basically controlled by the ambient temperature.Through statistical analysis,the cosine function can be used to describe its annual evolution rule.The average value and amplitude of annual variation of temperature in the tunnel have quantitative relationship to the layout of tunnel,excavation condition,portal state,etc,which can be used as a reference for calculating the temperature in the tunnel without detection data.Keywords:hydraulic tunnel;construction period;temperature;evolution law;lining concrete收稿日期:2022-06-30(修改稿)作者简介:段亚辉(1957),男,湖北崇阳人,博士,教授,主要从事高坝与地下工程混凝土温度裂缝控制研究。E-mail:2336004327 基金项目:中国三峡建工(集团)有限公司重点资助项目(JG/18039B,JG/18040B)0引言衬砌混凝土温度裂缝控制是经济安全建设水利水电枢纽工程高流速大断面水工隧洞的难题,洞内气温是其重要的环境条件。浇筑期洞内气温越高,混凝土散热越慢,内部最高温度 Tmax越高;气温越低散热越快,最高温度越低,但表面温降快容易导致早期温度裂缝;洞内气温年变幅越大,年气温差越大,同期浇筑混凝土 Tmax与洞内冬季最低温度 Tmin的温差越大(即基础温差越大),越容易产生贯穿性温度裂缝1-3。对于洞内气温,苟彪等4通过对秦岭特长铁路隧道线平导施工洞内气温监测资料统计,分析了洞外温度与斜井下口处、齐头风管口下、齐头洞室气温,以及通风、供水、洒水保湿等降温措施的关系。针对寒区隧道温度场和冻融防护问题,美国陆军寒区工程实验室5,以阿拉斯加一寒区隧道为例开展了长期的隧道洞内气温观测,为多年冻土区隧道洞内气温分布规律研究提供了数据支持。乜风鸣6对位于大兴安岭一条非多年冻土隧道进行了洞内不同进深位置的气温观测,得到洞内洞外的气温分布曲线,结果表明洞内气温变温率为零地段约占隧道全长的一半。王方亮等7对甘肃省阿尔金山公路隧道工程,开展隧道进口段不同进深洞内气温的现场监测,结合有限元法计算分析认为:随进深不断增加,洞内气温年平均值逐渐增加,振幅逐渐减小,显著变化发生在洞口段 300 m 内。赖远明等8对青海 227 国道宁张段的大坂山公路隧道洞内和隧道洞壁的温度进行了现场测试和研究,并提出设置防寒保温门是多年冻土区公路隧道防冻害的首选对策。水利水电枢纽工程建设中,对于通风好的短隧洞,一般可认为气温变化与外界自然环境相当,但基本不受到日照、寒潮影响。对于长隧洞,工程界有不同的认识,以至于在衬砌混凝土温控防裂设计计算中采用的气温值有显著差异,表 1 是部分大型水工隧洞气温取值1,9-24。有些人认为四季温度变化不大9,甚至取气温和地温为常温10;有的则认为,隧洞 开 挖 贯 通,与 自 然 环 境 月 平 均 温 度 相当11-14。溪洛渡水电站泄洪洞在温控设计阶段取值 22 2515-17,施工过程观测洞内气温变幅要大得多1,18-19。有的则参考类似隧洞或者参考导流洞施工期检测洞内气温取值20-24。因此,至今对水工隧洞衬砌混凝土浇筑期洞内气温演变规律仍然缺乏深入研究,没有获得规律性认识。表 1水工隧洞衬砌混凝土温度裂缝控制中洞内气温取值Table 1Values of air temperature in hydraulic tunnel lining concrete temperature crack control水电站工程部位洞内气温/备注锦屏一级水工隧洞19.51.5设计,文献9-水工隧洞25.00.0科研,文献10小浪底水工隧洞13.67.0设计,文献11三峡船闸输水洞18.36.3施工,文献12溪洛渡导流洞泄洪、发电洞20.07.0施工,文献13-1423.51.5设计,文献15-1719.36.7设计文献18-19向家坝发电洞18.86.3实测,文献1三板溪泄洪洞19.51.5设计,文献20乌东德导流洞23.03.0科研泄洪、发电洞22.06.0科研白鹤滩导流洞泄洪、发电洞泄洪洞发电洞23.03.0科研23.05.0施工,文献2123.03.0科研20.56.5施工,文献2221.07.0施工,文献23江坪河水工隧洞17.26.0设计,文献241洞内气温年变化规律溪洛渡水电站地下洞室包括引水发电系统及其出线井、导流洞、泄洪洞、交通洞、排水洞等。泄洪洞和发电洞等是国内外最先全面采取制冷混凝土浇筑和通水冷却等严格温控措施的隧洞工程,并且冬季在进出洞口挂帘保温(图 1)。隧洞混凝土浇筑期,与仓位温控检测同步进行洞内气温跟踪监测。泄洪洞从 2009 年 10 月 28 日开始有压段混凝土浇筑,至 2011 年 12 月 31 日龙落尾混凝土浇筑完成,共完成 2 180 组气温监测。其中:有压段1 459 组,无压段 382 组,龙落尾段 339 组,如图2图 4。整个泄洪洞 2180 组检测数据如图 5。发电洞衬砌混凝土于 2010 年 7 月 4 日至 2011 年 4 月5882022 年增刊 2段亚辉,等:水工隧洞混凝土施工期气温演变规律监测分析图 1洞口冬季挂设保温防止穿堂风门帘Fig.1Thermal insulation door curtain is hung at the entrance in winter to prevent passing through the hall图 2泄洪洞有压段气温监测值与拟合曲线Fig.2Temperature monitoring values and fitting curve of pressure section of spillway tunnel图 3泄洪洞无压段气温监测值与拟合曲线Fig.3Temperature monitoring values and fitting curve of non-pressure section of spillway tunnel图 4泄洪洞龙落尾段气温监测值与拟合曲线Fig.4Temperature monitoring values and fitting curve of longluowei section of spillway tunnel17 日浇筑,共进行 112 组洞内气温检测,如图 6。整理泄洪和发电洞气温检测最高值、最低值列于表 2。图 5溪洛渡泄洪洞内气温监测值与统计曲线Fig.5Temperature monitoringvalue and statistical curve in Xiluodu spillway tunnel图 6发电洞洞内气温检测结果与变化曲线Fig.6Temperature detection results and change curve in power generation tunnel溪洛渡 中 心 气 象 站 至 1999 年 统 计 气 温 和20 cm 地下温度见表 3,在设计阶段结合地质勘探地温数据1,10,厂房围岩温度取夏季 27 28 、冬季 24 25 ,泄洪洞围岩温度,夏季 24 25 、冬季 21 22 。根据泄洪洞、发电洞实测洞内气温结果和当地自然环境气温、地温,对于长大水工隧洞衬砌混凝土浇筑期洞室气温年变化规律获得如下认识:(1)虽然隧洞长度达到 1 625.671 868.45 m,但由于施工支洞和交通洞较多,顺河向布置通风条件好,混凝土浇筑期隧洞开挖贯通,无地热情况洞内气温受自然环境影响显著,演变规律与自然环境气温年变 化 一 致,采 用 余 弦 函 数 公 式(1)描 述 较合适:Ta=A+Bcos2365(t-C)|(1)式中:t 为时间,d;Ta为洞内 t 时刻的环境气温,;A 为洞内多年平均气温,;B 为洞内688地 下 空 间 与 工 程 学 报第 18 卷表 2溪洛渡泄洪洞、发电洞洞内气温统计结果/Table 2Statistical results of temperature inXiluodu spillway tunnel and power generation tunnel/结构段最高气温日期温度最低气温日期温度最大温差统计曲线ABC泄洪洞有压段2010/7/3131.02011/1/177.123.919.427.0209无压段2010/8/930.52010/1/259.321.219.426.2210龙落尾2011/8/1229.42011/1/197.122.319.386.7207综合2010/7/131.02011/1.197.123.919.296.7209发电洞2010/8/1427.82011/1/309.817.820.516.5210表 3溪洛渡中心气象站气温、地温(地下 20cm)统计/Table 3Statistics of temperature of air and ground(20cm underground)atXiluodu Central Meteorological Station/月份123456789101112平均气温10.612.416.221.123.925.827.127.123.919.61712.219.7地温12.413.51721.124.225.827.829.225.720.818.614.320.9多年平均气温年变幅,;C 为洞内最高气温距 1月 1 日间隔天数,d。采用公式(1)进行洞内气温年周期变化统计分析,结果见表 2 和图 2图 6。(2)长大水工隧洞环境复杂:进出口自然环境气温影响;交通和施工支洞多,交叉通风影响;施工热源(人员、设备、灯光、混凝土水化热等)会导致洞内附近温度升高;混凝土养护段水温影响;等等。因此,洞内各段同一时刻的气温会有较大的差别,温度检测值离散,各公式统计值与实测值的最大误差达到 7.1 9.41 。(3)泄洪洞 3 个洞段环境气温有所差异,但统计平均值相差不大,中段(无压段)稍微平稳些,变幅最小。3 个洞段气温的监测值,最大值相差不大,龙落尾 29.37 最小,比有压段 31 最大值仅小 1.63 ,中段无压段 30.5 也居中;最小值相差稍微大些,进出口段(有压段、龙落尾段)低些,为 7.1 ,中段高些,为 9.3 。统计公式计算值,3 段 的 平 均 值 仅 相 差 0.4 ;最 大 值 也 仅 相 差0.8 ,中段的小些;最小值也是相差 0.8 ,中段的大些。说明泄洪洞中段变幅相对小些,但也受到交通和施工支洞的综合影响,与外界气流交换条件较好,使得隧洞中段的环境温度与进出口段差别很小。因此,也可以近似采用整个隧洞的气温统计曲线描述全泄洪洞气温变化规律。(4)发电洞洞内气温与泄洪洞相比,交通洞少些,平均埋深大些,通风条件差些,而且引水洞和尾水洞之间的地下电站施工热源强,检测气温的离散程度没有泄洪洞严重,最低温度和平均温度高些,而检测最高温度反而低些,检测年变化最大温差值17.95 比泄洪洞低 3.25 5.96 。2施工阶段对洞内气温影响白鹤滩水电站装机 16 000 MW,电站建成后将仅次于三峡水电站成为中国第二大水电站。白鹤滩气象站气温、地温统计见表 4,厂房探洞实测洞表 4白鹤滩气象站气温、地温统计表/Table 4Temperature and ground temperature statistics ofBaihetan meteorological station/月份123456789101112平均气温13.316.620.725.526.826.827.527.224.821.618.214.421.9地温13.414.618.120.823.323.825.325.123.520.817.414.820.0注:地温是 2007 年至 2010 年实测 20 cm 地下温度平均值;气温是 1994 年至 2009 年白鹤滩气象站实测气温平均值。7882022 年增刊 2段亚辉,等:水工隧洞混凝土施工期气温演变规律监测分析表 5不同施工时段地下厂房探洞气温观测成果/Table 5Temperature observation of underground powerhouse exploratory tunnel in different construction periods/编号洞内气温平均气温施工期气温施工时段施工结束气温PD61-T1 25.029.0 25.9727.562005.62005.12 25.02PD61-T2 25.029.0 25.9627.442005.62005.12 25.16PD61-T3 24.528.0 25.5227.802005.62005.12 25.93PD62-T1 25.028.5 25.9627.502005.62007.1 25.78PD62-T2 25.028.5 25.9727.432005.62007.1 25.97PD62-T3 24.528.0 25.1027.432005.62007.1 25.58表 6不同埋深地下厂房探洞地温观测成果/Table 6Ground temperature observation results of underground powerhouse exploratory tunnel with differentburied depths/编号埋深/m最低温度温度日期最高温度温度日期平均温度PD61-T1 主洞 510 25.502007/1/825.85 2007/1/1625.63PD61-T2 主洞 710 25.45 2005/7/2825.70 2007/8/3025.52PD61-T3 3#支 163 24.50 2007/1/1624.95 2007/4/2924.79PD62-T1 主洞 400 25.45 2005/7/1525.85 2005/9/2225.51PD62-T2 主洞 697 25.752005/8/525.90 2007/3/2025.85PD62-T3 3#支 200 24.302007/1/524.75 2007/5/1524.58内气温成果见表 5 至表 6。招标设计阶段,围岩温度多年平均取值:夏季 25 ,冬季 23 。导流洞自 2012 年 4 月开始隧洞开挖,2013 年10 月中旬出口逐渐打开形成贯通通风条件;至 11月中旬洞口完全打开贯通。导流洞采用低热水泥混凝土浇筑,洞身段混凝土从 2013 年 3 月 5 日开始浇筑试验,8 月份开始大规模浇筑,2014 年 3 月20 日完成浇筑。自 2013 年 8 月 28 日至 2014 年 4月 17 日对洞内气温进行跟踪检测,共 262 组,分阶段成果如图 7 至图 9。2013 年 10 月 20 日左右,当地遇第一次寒潮连续 3 天降温,洞内气温已经低至 16 左右,检查发现 8 月至 9 月份浇筑衬砌混凝土有的发生裂缝。10 月 24 日建设部紧急主持召开温控专题会,确定采取挂帘封闭洞口保温(图 10),防止穿堂风和减图 7截止 2013 年 12 月 20 日导流洞洞内气温Fig.7Temperature in diversion tunnel as of 20/12/2013图 8截止 2014 年 2 月 17 日最低温度期导流洞洞内气温Fig.8Temperature in diversion tunnel during the minimum temperature period as of 17/02/2014图 9截止 2014 年 4 月 17 日完工导流洞洞内气温Fig.9Temperature in diversion tunnel completed as of 17/04/2014少外界冷空气入侵。于 2013 年 12 月下旬完成封闭洞口设施安装。分为截止 2013 年 12 月 20 日保温前、2014 年 2 月 17 日洞内最低温度期前、2014年 4 月 17 日完工 3 个阶段采用公式(1)进行洞内气温统计分析,结果见表 7 和图 7图 9。根据洞内衬砌混凝土浇筑期气温变化特点,分为 3 个阶段进行分析:(1)2013 年 8 月 10 月隧洞开挖贯通前,进行导流洞出口开挖,浇筑进口段至中段衬砌混凝土。夏季自然环境温度较高,隧洞通风条件较弱,受到施工热源和地温影响,洞内温度较高,并随外界气888地 下 空 间 与 工 程 学 报第 18 卷图 10冬季封闭洞口保温和防止穿堂风Fig.10Thermal insulation of closed openings and prevention of ventilation in winter表 7白鹤滩导流洞洞内气温分阶段统计成果Table 7Phased statistical results of temperature inBaihetan diversion tunnel阶段ABC相关系数2013/12/20 日前20.858.242100.982014/2/17 日前21.216.612100.882014/4/17 日前21.676.402100.81温从 28 逐渐降至 25 (图 7)。高于地温、外界环境同 期 月 平 均 气 温(表 4)、地 下 厂 房 探 洞 气温(表 5)。说明主要受到外界气温、隧洞未贯通和施工热源影响。虽然地温也可能有影响,但没有明显的相关性,应该与混凝土浇筑没有在地温影响大的开挖段施工有关。(2)2013 年 10 月中旬隧洞逐渐开挖贯通至 12月 20 日保温前,出口逐渐打开形成沿河向贯通通风环境。此阶段混凝土浇筑虽然在中段进行,但沿河向通风导致洞内气温随外界自然环境温度迅速下降(图 7、图 8),量值和下降规律均一致。例如:10 月 13 日实测洞内气温 21.7 ,与表 4 自然环境 10 月平均气温 21.6 一致;11 月 7 日洞内气温17.2,低于表 4 自然环境 11 月平均气温 18.2;12 月 20 日洞内气温 14.2 ,与表 4 自然环境 12月平均气温 14.4 一致。说明,水工隧洞具有近似沿河向特点(图 11),与自然环境风向基本一致,开挖贯通后通风条件极好,洞内气温完全由自然环境温度控制。(3)2013 年 12 月 20 日冬季挂帘封闭洞口保温后,洞内气温明显回升(图 8、图 9)。例如:在外界环境温度低的 1 月,实测洞内平均气温比此前11 月气温测值还要高,说明冬季挂帘封闭洞口(图10)可以有效阻断外界冷空气直接入侵的“穿堂风”,提高洞内气温。图 11白鹤滩水电站枢纽布置Fig.11Layout of Baihetan hydropower station3全年严密封闭洞口保温效果白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土于 2017 年 4月 20 日开始浇筑,至 2020 年 6 月 24 日完成。借鉴溪洛渡泄洪洞和白鹤滩导流洞冬季洞口挂帘保温的成功经验,在 2017 年 10 月开始采取较严格的全年封闭洞口保温,如图 12。衬砌混凝土浇筑期共进行 7 598 次洞内气温检测,其中各仓混凝土气温检测“最大值、最小值、平均值”(共 1 152 组3=3 456 组)如图 13。温度检测平均值 20.96 。采用公式(1)统 计 分 析 得 到 A=20.12 ;B=4.696 ;C=210 d,曲线如图 13。统计公式最大误差 4.82 。图 12白鹤滩泄洪洞洞口封闭保温Fig.12Sealing and thermal insulation of Baihetan spillway tunnel portal与冬季 挂 帘 封 闭 洞 口 保 温 的 导 流 洞 2 比较,(1)冬季最低温度进一步提高,统计公式计算值从 15.27 提高至 15.42 ;而且夏季最高温度9882022 年增刊 2段亚辉,等:水工隧洞混凝土施工期气温演变规律监测分析明显降低,从 28.07 降低至 24.82 ;全年温度变幅从 6.4 减小至 4.696 。比导流洞 1,冬季最 低 温 度 提 高 2.81,夏 季 最 高 温 度 降 低4.27 ,年变幅减小 3.544 ,即全年温差减小7.088 ,显著提高混凝土温控防裂效果。图 13白鹤滩泄洪洞衬砌混凝土浇筑期洞内气温演变Fig.13Temperature evolution in Baihetan spillway tunnel during lining concrete pouring4洞内温度与自然环境气温的关系4.1洞内温度沿轴线变化规律白鹤滩泄洪洞,2019 年 5 月 22 日 27 日 2#洞进洞口上平段有 5 个结构段和进口外进水塔同时期浇筑,各进行了 4 7 次气温检测,最大值、最小值、平均值与进洞深度关系曲线如图 14。图中进洞深度 0 m 为进水塔混凝土浇筑检测洞外气温值。图 14气温与进洞深度关系曲线Fig.14Relation curves between temperature and tunnel depth图 14 表明,洞内温度昼夜随洞外气温变化,中午随之升高,夜间随之降低。外界日气温变化对洞内影响深度达到近 600 m,近洞口 50 m 范围内影响显著,深度超过 50 m 的日变幅小于 2.0 ,随进洞深度增加影响逐渐减小。由于长大隧洞有交通洞、施工支洞以及进出口等众多通风口,所以,事实上整个隧洞内温度均受自然环境气温影响。4.2年变化规律与自然环境气温的关系将上述各隧洞长度、自然环境多年平均气温Ah和变幅 Bh,以及 =A/Ah、=B/Bh汇总列于表8。以洞内点至任意洞口(包括交通洞、施工支洞、隧洞进出口等)的最小距离作为该点至洞口的距离,计算各洞段至洞口的平均距离 Lp(m),综合表达洞段长度、洞口数量的影响,列于表 8。同时将向家坝1发电尾水洞衬砌混凝土浇筑期自然环境和洞内年平均气温及变幅情况列于表 8。表 8 中,溪洛渡泄洪洞和白鹤滩导流洞 2 保温条件基本相同(图 1、图 10),以此作为冬季挂帘封闭洞口保温代表隧洞,进行不同长度隧洞洞内温度与自然环境温度关系,即参数、与 Lp关系统计分析(图 15、图 16)得到=0.991 9-1.42 10-5 Lp(2)=0.956 3-3.095 10-4 Lp(3)表 8洞内温度与自然环境气温关系Table 8Relationship between temperature in tunnel and natural ambient temperature工程部位L/mLp/mAh/Bh/溪洛渡泄洪有压609.7 324.9泄洪无压596.3 781.9泄洪龙落尾 384.7 192.4泄洪综合1563.8 390.9发电洞19.70.9860.9860.9840.9791.048.250.8490.7010.8120.8120.783白鹤滩导流洞 11801.9导流洞 21801.9 450.5泄洪洞2241.8 560.521.90.9490.9860.9197.101.1610.9010.661向家坝发电洞231.8115.917.91.0499.350.671导流洞 1 是截止 2013 年 12 月 20 日挂帘保温前的统计值;导流洞 2 是截止 2014 年 4 月 17 日挂帘保温后的统计值。图 15 与 Lp关系Fig.15Relationship between and Lp098地 下 空 间 与 工 程 学 报第 18 卷结果表明,参数、均小于 1.0。洞段越长,平均值 Lp越大,、越小,洞内温度越稳定,年温差越小,越有利于混凝土温度裂缝控制。图 16 与 Lp关系Fig.16Relationship between and Lp4.3洞内温度年变化规律要素影响分析(1)地下电站发电洞内温度。发电引水洞、尾水洞均具有单洞口临河(江),另一端伸入山内与发电厂房联接的特点。厂房内施工热源强,散热通风较差,内部温度高。受此影响,洞内年平均温度显著提高,=1.04 1.05;年变幅减小,=0.67 0.78。必须说明的是,泄洪洞和导流洞也存在这些施工热源,但强度小,相对分散,被均匀化,在通风条件较好情况下没有表现出明显关系。(2)隧洞开挖贯通前后的影响。白鹤滩导流洞 2013 年 3 月 5 日至 2013 年 10 月开挖贯通前,洞内通风条件差,施工热源和混凝土水化热等导致洞内温度高于自然环境月平均温度;2013 年 10 月中旬出口逐渐打开形成贯通通风条件,至 12 月 20日挂帘封闭洞口前,通风条件好,外界寒潮入侵导致洞内温度低于外界月平均温度。此种情况(导流洞 1)虽然年平均温度不高,=0.949;但 =1.161,年 温 度 变 幅 显 著 增 大,年 最 大 温 差 达 到16.49 ,对衬砌混凝土温度裂缝控制极为不利。(3)封闭洞口保温影响。根据上述分析,冬季挂帘封闭洞口,可以显著提高洞内冬季温度,降低年温度变幅,虽然 =0.979 0.986 变化不大,但=0.7010.901,年变幅(温差)显著减小;全年严格封闭洞口保温,既可以显著提高洞内冬季温度,又可以降低夏季温度,洞内温度平均值 =0.902降低,年变幅(温差)=0.666 显著减小。(4)此外,洞段与河床的高差、全年(特别是冬季)风向与洞口段轴线夹角等也存在很小的影响。如溪洛渡泄洪洞进口有压段与出口龙落尾段相比,值仅相差 0.2%;值仅相差 4.4%。在隧洞开挖贯通前,开挖端通风条件差,地温和施工热源的热量散发困难,对洞内温度有很大影响,但这时一般不会在开挖作业段浇筑混凝土。(5)有效控制衬砌混凝土温度裂缝,必须有效控制混凝土浇筑期洞内气温年变化温差(即变幅)。在隧洞开挖贯通前,高温季节要加强通风,甚至在浇筑仓利用钢模台车架设空调,降低洞内和仓面气温【1】;贯通后,要全年严格有效封闭洞口保温,降低洞内高温季节温度和提高冬季温度。5结论长大水工隧洞衬砌混凝土浇筑期洞内温度主要受自然环境气温控制,沿轴线影响深度可达600 m 以上,洞口 50 m 范围显著,50 m 以上洞内日变化小于 2.0 。隧洞长度(平均值 Lp)、地下电站施工热源、开挖是否贯通、封闭洞口保温(时间、严密性)等要素具有明显影响。此外,洞段与河床水面高差、风向与洞轴线夹角、地温(有热源情况除外)等的影响不明显。洞内温度年变化规律可采用余弦函数公式(1)科学描述,与各要素的关系在公式(1)中取A=Ah;B=Bh(4)冬季挂帘封闭洞口保温,不同长度隧洞的、值由式(2)、式(3)计算;隧洞贯通前后,尚未封闭洞口保温前,=0.949,=1.161;地下电站发电洞内温度,=1.04 1.05,=0.67 0.78;全年严格封闭洞口保温,=0.902,=0.666。可供没有隧洞气温检测数据时计算洞内温度参考采用。参考文献(References)1樊启祥,段亚辉.水工隧洞衬砌混凝土温控防裂创新与实践M.北京:中国水利水电出版社,2015.2段亚辉,彭亚,罗刚等.门洞形断面衬砌混凝土温度裂缝机理及其发生发展过程J.武汉大学学报(工学版),2018,51(10):847-852.3陈勤,段亚辉.洞室和围岩温度对泄洪洞衬砌混凝土温度和 温 度 应 力 影 响 研 究 J.岩 土 力 学,2010,31(3):986-992.4苟彪,张军平.秦岭特长隧道线平导施工降温措施的现场 监 测 和 研 究 分 析 J.铁 道 工 程 学 报,1999(1):54-57.1982022 年增刊 2段亚辉,等:水工隧洞混凝土施工期气温演变规律监测分析5Johansen N L,Huang S L,Aughenbaugh N B.Alaskas CRREL permafrost tunnel J.Tunnelling and Underground Space Technology,1988,3(1):19-24.6乜风鸣.寒冻地区铁路隧道气温状态J.冰川冻土,1988,10(4):450-453.7王方亮,张坤,朱小明,等.阿尔金山隧道洞口段气温与围岩冻融过程研究J.地下空间与工程学报,2020,16(增 1):465-471,505.8赖远明,吴紫汪,张淑娟,等.寒区隧道保温效果的现场观察研究J.铁道学报,2003,25(1):81-86.9蒋林魁,黄玮,阎士勤.锦屏一级水电站泄洪洞混凝土温控设计与实施 J.水电站设,2015,31(3):6-9.10 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