電子冷卻技術(shù)調(diào)研

1、電子冷卻技術(shù)的最新研究進(jìn)展近年來(lái), 隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子元件向微型化、集成化、高性能趨勢(shì)發(fā)展。與此同時(shí)，芯片集成度和封裝密度的提高、性能的增強(qiáng),最終導(dǎo)致單位體積上功耗急劇增加。而大部分功耗則轉(zhuǎn)換為熱能,導(dǎo)致芯片溫度的快速升高,這降低了芯片運(yùn)行的可靠性、縮短了其使用壽命。就CPU而言，熱量在芯片處的累積將嚴(yán)重影響其穩(wěn)定性和使用壽命。有研究表明，單個(gè)電子元件的工作溫度如果升高10，其可靠性則會(huì)減少50%，而CPU失效問(wèn)題的55都是由于過(guò)熱引起的1。研究表明,芯片表面溫度維持在50100 ,能有效避免物理?yè)p傷、計(jì)算速度的下降和邏輯錯(cuò)誤2。因此,在極其有限的空間內(nèi)進(jìn)行有效及時(shí)的散熱和維持芯片溫

2、度的穩(wěn)定已經(jīng)成為電子元件設(shè)計(jì)的問(wèn)題。本文將著重介紹電子冷卻技術(shù)的最新研究進(jìn)展。一、電子冷卻的原理及分類電子器件冷卻的目的是保證其工作的穩(wěn)定性和可靠性，常用的方法主要有：自然散熱或冷卻、強(qiáng)制散熱或冷卻、液體冷卻、制冷方式、能量疏導(dǎo)方式、熱隔離方式和PCM(相交材料)溫度控制方法等等。而根據(jù)冷源溫度與環(huán)境溫度的關(guān)系，可將各種冷卻方法分為兩大類即被動(dòng)式制冷和主動(dòng)式制冷。1.1被動(dòng)式冷卻被動(dòng)式散熱是指冷源溫度高于環(huán)境溫度的電子元件散熱方式。按照冷卻介質(zhì)的不同又可分為空氣冷卻和液體冷卻。（1）空氣冷卻 空冷是指通過(guò)空氣的流動(dòng)將電子元件產(chǎn)生豹熱量帶走的一種散熱方式。它又可分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。自然對(duì)流冷

3、卻散熱能力非常有限的，通常其對(duì)流換熱系數(shù)在020之間。這只能滿足發(fā)熱量較小的電子元件。強(qiáng)迫對(duì)流冷卻是指介質(zhì)在外力作用下的流動(dòng)，主要借助于風(fēng)扇等強(qiáng)迫器件周邊空氣流動(dòng)，將熱量帶走。這種散熱方式具有比自然對(duì)流強(qiáng)得多的散熱能力，通過(guò)與熱沉組合可使其對(duì)流換熱系數(shù)達(dá)10100。目前這種散熱方式已得到廣泛應(yīng)用。（2）液體冷卻液體制冷是通過(guò)液體的流動(dòng)帶走電子元件產(chǎn)生熱量的一種散熱方式，主要是針對(duì)芯片或芯片組件提出的概念。液體冷卻與空氣冷卻相比有很多優(yōu)勢(shì)，最突出的是液體具有比氣體大得多的比熱容，因此其熱負(fù)載能力很大。另外，它還其有噪聲小、溫度平穩(wěn)等特點(diǎn)，但是它也存在系統(tǒng)復(fù)雜、成本高和可靠性較低等缺點(diǎn)。1.2主動(dòng)

4、式冷卻主動(dòng)式冷卻是冷源溫度低于環(huán)境溫度的一種散熱方式。這種散熱方式可以獲得較低的芯片溫度，有利于芯片性能的提高；但是它需要消耗更多的能量，可靠性也較低。它可以分為制冷與低溫冷卻技術(shù)、熱電冷卻技術(shù)（TEC）、MEMS冷卻技術(shù)（微通道、微型泵、微熱管）等。在電子冷卻技術(shù)中應(yīng)該考慮的各種因素有：熱阻、尺寸、重量、維護(hù)要求、可靠性、成本、熱效能、耐環(huán)境度(沖擊、振動(dòng)及腐蝕等)、安全性、復(fù)雜性、功耗及對(duì)設(shè)備電性能的影響。需要指出的是：一個(gè)冷卻方案不限于一種冷卻方式，大多數(shù)方案都是根據(jù)具體情況，包含幾種冷卻方式，相互配合使用。二、微通道冷卻技術(shù)2.1微通道冷卻技術(shù)簡(jiǎn)介通常將水力學(xué)直徑在11 000m之間的

5、通道或管道定義為微通道5。研究表明，由于微通道尺寸微小，極大地增大了流體與散熱器的接觸面積，液體在微通道內(nèi)被加熱會(huì)迅速發(fā)展為核態(tài)沸騰，此時(shí)液體處于一種層狀結(jié)構(gòu)，其換熱能力和通道直徑成反比，但帶來(lái)明顯的壓降4。由于該技術(shù)的容積效率達(dá)20 W/cc，在許多場(chǎng)合甚至完全可以替代常規(guī)制冷系統(tǒng)。圖2-1微通道模型微通道熱沉(Microchannel Heat sink ,MCHS)概念最早由Tuckerman和Pease于1981年提出 ,并從理論上證明了水冷卻微通道的散熱能力可達(dá)1 000 。和常規(guī)管道內(nèi)比較后發(fā)現(xiàn)微尺度管道內(nèi)傳熱系數(shù)比常規(guī)管道內(nèi)傳熱系數(shù)高出30%200%,微尺度管道內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱是一

6、個(gè)很好的強(qiáng)化換熱方法。2.2常規(guī)微通道中液體流動(dòng) 根據(jù)Chien-Hsin Chen8的研究，影響微通道中強(qiáng)制對(duì)流流體散熱特性的四個(gè)主要工程參數(shù)為通道高寬比（ ）、慣性力（）、孔隙度（）、有效導(dǎo)熱系數(shù)比（ ）。研究發(fā)現(xiàn)，流體的慣性力對(duì)無(wú)量綱速度分布和液體溫度分布有明顯的影響，而對(duì)固體溫度分布幾乎沒(méi)有影響。此外，整體Nu數(shù)隨著和的增大而增大，而隨著的增大而減少。圖2-2通道熱沉示意圖Han-Chieh Chiu , Jer-Huan Jang, Hung-Wei Yeh, Ming-Shan Wu15研究了微通道水冷卻的冷卻特性，主要是通道尺寸（高寬比、孔隙度）和壓降。圖2-3為實(shí)驗(yàn)用的微通道熱

7、沉尺寸圖。微通道熱沉包括四個(gè)部分：進(jìn)口區(qū)、出口區(qū)、微通道模塊、頂蓋。圖2-4和2-5分別為微通道模型和實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)圖。實(shí)驗(yàn)裝置包括熱源、電源、泵、溫度計(jì)、蓄水池、水塔裝置、過(guò)濾器和管路系統(tǒng)。圖2-3實(shí)驗(yàn)用的微通道熱沉尺寸圖圖2-4微通道模型。圖2-5實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)圖研究表明壓降和高寬比一定時(shí)，孔隙度在53%75%之間時(shí)，有最小的熱阻。在高寬比較大時(shí)，提高壓力可以較大的提高冷卻效果。同時(shí)，當(dāng)?shù)嘏悹枖?shù)隨著高寬比的增加而減小。2.3樹(shù)狀微通道冷卻Xiang-Qi Wang, Arun S. Mujumdar , Christopher Yap6的研究表明常規(guī)平行管微通道和盤管微通道有一些固有的缺點(diǎn)，

8、如出入口壓降較大、溫度分布不均勻。他們研究發(fā)現(xiàn)樹(shù)狀的通道結(jié)構(gòu)有最小的通道阻力。與平行管微通道相比，樹(shù)狀微通道效率較高、需要的泵功較少，并且受堵塞的影響較小。圖2-6為一種典型的樹(shù)狀微通道模型。這個(gè)模型包括三個(gè)部分：底部的芯片、鑲嵌在熱沉中的樹(shù)狀微通道網(wǎng)絡(luò)和熱沉。圖2-6典型的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)微通道物理模型堵塞可能是微粒的壅塞引起，這在微通道冷卻系統(tǒng)中是很危險(xiǎn)的。由于流體不能被分流，在平行管微通道和盤管微通道中通道的堵塞可能會(huì)引起系統(tǒng)的癱瘓。溫度可能會(huì)升高超過(guò)芯片和熱沉的溫度限度。在平行管微通道中，因?yàn)闊崃靠梢杂上噜彽耐ǖ缼ё?，某些管道的堵塞并不一定?dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓，但是溫度還是會(huì)升高。Xiang-Qi

9、Wang, Arun S. Mujumdar , Christopher Yap6研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，盡管出口被堵塞，但是最高溫度并沒(méi)有上升。不同之處是，被堵塞的出口附近溫度有一點(diǎn)點(diǎn)的升高。這表明對(duì)于樹(shù)狀微通道尤其是當(dāng)分支次數(shù)較多時(shí)，部分通道的堵塞對(duì)冷卻性能的影響遠(yuǎn)比平行管微通道和盤管微通道的要小。這也意味著樹(shù)狀微通道冷卻系統(tǒng)的可靠性較高。圖2-7 當(dāng)某些出口堵塞時(shí)中間界面上的溫度分布（圖中黑色區(qū)域表示堵塞部分；單位：K）2.4葉頂間隙和通道內(nèi)部肋片Jung Yim Min,Seok Pil Jang,Sung Jin Kim7研究表明通道頂部間隙對(duì)微通道的冷卻性能也有影響。頂部間隙對(duì)熱沉

10、傳熱現(xiàn)象有兩個(gè)方面的影響，首先由于頂部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的增大導(dǎo)致傳熱效率的提高；其次，由于旁路效應(yīng)導(dǎo)致傳熱效率的降低。圖21為有頂部間隙微通道熱沉的示意圖?？偟臒嶙枋抢叩臒嶙韬土黧w熱阻之和。公式如下： (1)肋的熱阻包括肋表面的導(dǎo)熱熱阻和肋之間的對(duì)流熱阻。 (2)式中和分別是熱沉底部的最高溫度和體積平均溫度。流體熱阻導(dǎo)致了冷卻介質(zhì)從入口到出口的溫升，由能量守恒可得： (3)式中分別是進(jìn)口溫度、比熱容、質(zhì)流量。這里我們把泵功固定作為一個(gè)限定條件，在這個(gè)條件下，質(zhì)流量并不固定而是隨著系統(tǒng)的阻力變化而變化。圖2-8有頂部間隙的微通道熱沉示意圖（a）微通道熱沉；（b）計(jì)算范圍。從圖2-9中我們可以看出對(duì)于

11、不同通道高寬比、孔隙度的微通道，在各種不同的泵功下，在=0.6時(shí)都存在一個(gè)最佳的頂部間隙。當(dāng)泵功為2.27W，在=0.6時(shí)，最小的熱阻是0.058。在=0.6時(shí)，微通道熱沉冷卻性能與沒(méi)有頂部間隙的相比，大約可以提高3.5%。圖2-9 熱阻的變化示意圖Andrew J.L.Foong,N.Ramesh,Tilak T,Chandratillekep19研究發(fā)現(xiàn)帶內(nèi)部肋片的微通道的流體流動(dòng)和散熱特性更好。圖2-9為帶4個(gè)內(nèi)部肋片的微通道的示意圖，微通道的尺寸為200（W）200 (H)120mm(L)。微通道和肋片都是鋁制的，壁面和肋片厚度分別為10和20，肋片的相對(duì)高度為00.85。結(jié)果表明，對(duì)

12、于一個(gè)給定的微通道，有一個(gè)最佳的肋片高度。圖2-9中的微通道的最佳相對(duì)高度為0.67。圖2-9 帶4個(gè)內(nèi)部肋片的微通道的示意圖2.5微通道系統(tǒng)構(gòu)成微流體系統(tǒng)作為MEMS的一個(gè)重要分支，是指能在微觀尺寸下實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜流體控制、操作和檢測(cè)的系統(tǒng)，包括微傳感器、微泵、微閥、微混合器和微通道等元件16。微通道中的流體流動(dòng)行為與人們?cè)谌粘Ｉ钪兴?jiàn)的宏觀流體流動(dòng)行為有著本質(zhì)的差別,因此微泵、微閥、微混合器、微過(guò)濾器、微分離器等微型器件往往都與相應(yīng)的宏觀器件差別甚大,應(yīng)用在電子芯片冷卻方面,特別適合電子芯片向小體積、高集成度發(fā)展趨勢(shì)。2.5.1微泵通常微通道驅(qū)動(dòng)器采用所謂電動(dòng)力泵。電動(dòng)力泵是一種利用靜電引力

13、原理設(shè)計(jì)的液體泵，也稱電容泵，液體在靜電場(chǎng)作用下獲得維持循環(huán)流動(dòng)的充足動(dòng)力。這種電動(dòng)力泵完全擺脫了機(jī)械結(jié)構(gòu)，無(wú)活動(dòng)部件，因此，工作時(shí)幾乎完全沒(méi)有噪聲，可靠性極高，壽命也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)水泵。于翮，張強(qiáng)，喬大勇，俞堅(jiān)14研究離子拖曳電液動(dòng)力微泵，運(yùn)用MEMS技術(shù)在硅片上加工了離子拖曳微泵，微泵由一組平面電極組成，電極的寬度為40m，發(fā)射極和集電極之間的間距為50m，共有90對(duì)電極對(duì)，每組電極對(duì)之間的距離為100zm。微泵靜壓力實(shí)驗(yàn)以HFETl00和無(wú)水乙醇作工作流體，通過(guò)施加直流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)工作流體，當(dāng)輸入電壓為200 V時(shí)，微泵可以得到250 Pa的靜壓力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：微泵的靜壓力與施加的輸入電壓

14、成二次方關(guān)系，同微流道的高度成反比。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)工作介質(zhì)的物性參數(shù)也是決定泵性能的一個(gè)重要因素，選擇合適的流體可以提高整個(gè)微泵冷卻系統(tǒng)的性能。研究還表明，微泵的性能與工作壽命和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的潔凈度以及工作流體提純密切相關(guān)。2.5.2微閥微閥作為微流體系統(tǒng)的主要元件之一，其作用包括徑流調(diào)節(jié)、開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換以及密封生物分子、微納粒子、化學(xué)試劑等，其性質(zhì)包括無(wú)泄漏、死體積小、功耗低、壓阻大、對(duì)微粒玷污不敏感、反應(yīng)快、可線性操作的能力等16。目前，微閥主要被分為有源微閥和無(wú)源微閥。有源微閥需要在某種驅(qū)動(dòng)能的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體的控制，無(wú)源微閥則不需要從外部輸入能量，通常在順壓與逆壓作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)微流體的控制。此外，按照

15、最初的狀態(tài)，微閥可分為常開(kāi)型和常閉型兩種(1)壓電微閥壓電驅(qū)動(dòng)能夠產(chǎn)生很大的驅(qū)動(dòng)力、反應(yīng)時(shí)間快，但即使有很高的電壓，隔膜也只能產(chǎn)生很小的偏移量。J.Kruckow等人17利用體微加工的方法，通過(guò)硅熔融鍵合，將兩層硅結(jié)構(gòu)鍵合在一起，研制了一種由壓電驅(qū)動(dòng)的自封鎖常閉型微閥，其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2-10所示。在沒(méi)有施加電壓時(shí)，該微閥具有良好的密封性能，當(dāng)電壓為100時(shí)，氣體流速為0.38min。圖2-10壓電硅微閥原理圖J.M.Park等人18研制了一種用于低溫下流速調(diào)制的常開(kāi)型壓電微閥，它包括由絕緣體上硅（2）制成的芯片、玻璃片、壓電堆棧驅(qū)動(dòng)器和玻璃陶瓷封殼。該閥的反應(yīng)時(shí)間低于，帶寬可達(dá)820。在

16、室溫下，入口壓力為55時(shí)，若微閥全開(kāi)（），流速可達(dá)980，當(dāng)施加60驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，流速為，當(dāng)溫度為80，入口壓力為104時(shí)，該閥能成功地將氣體流速?gòu)?50調(diào)至20。E.H.Yang等人研發(fā)了一種應(yīng)用于微飛船的常閉型壓電微閥，其結(jié)構(gòu)如圖-11所示。當(dāng)輸入電壓為10，入口壓力為2068.5時(shí)，層流速率為52。為使該閥完全打開(kāi)，輸入電壓須為30，微閥消耗的功率為。由于閥座上含有窄邊座套環(huán)和受張應(yīng)力的硅支鏈，因而具有很好的防泄漏能力，當(dāng)壓力為5516時(shí)，泄漏速率為。圖2-11防泄漏壓電微閥的原理圖（2）磁微閥C.H.Cheng等人在PDMS中摻入鐵粉，將該混合物填充在硅KOH各向異性刻蝕后的型腔中，作為

17、閥塞及閥塞支撐。這是一種常閉型微閥，當(dāng)外加磁場(chǎng)時(shí)，閥塞和支撐被抬起，閥被打開(kāi)。M.Duch等人提出了一種低功耗、使用方便的磁微閥。這種微閥由上部型懸臂梁和下部硅隔膜組成，型懸臂梁上電鍍一層合金。當(dāng)分別在微閥的上部和下部施加磁場(chǎng)時(shí)，閥相應(yīng)地被打開(kāi)和關(guān)閉，如圖2-12所示。圖2-12磁驅(qū)動(dòng)微流量調(diào)節(jié)器原理圖C.Fu等人利用直徑為鐵球作為可由外部磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的部件研制了一種常開(kāi)型微球閥。該微球閥由三個(gè)熱壓聚合物層和三個(gè)金屬層組成，各層通過(guò)黏附薄膜連接，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)30，開(kāi)關(guān)時(shí)間為10。當(dāng)電流為200，壓力為50時(shí)，微閥被關(guān)閉，泄流速度為0.5。此外，這種微閥還可用作比例閥來(lái)調(diào)節(jié)出口壓力，當(dāng)入口壓力為20

18、0時(shí)，調(diào)節(jié)范圍為112.5。（3）靜電驅(qū)動(dòng)微閥靜電驅(qū)動(dòng)反應(yīng)時(shí)間快、功率低，但是驅(qū)動(dòng)力較小。此外，由于靜電驅(qū)動(dòng)微閥通常是以二進(jìn)制的模式工作，所以需要使用閥陣列來(lái)控制流動(dòng)。等人提出了一種由空氣驅(qū)動(dòng)無(wú)死體積的微分配系統(tǒng)，其中主要元件就是由微螺線管驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)方向轉(zhuǎn)換的出口多方向微開(kāi)關(guān)閥。這種開(kāi)關(guān)閥包含帶有硅樹(shù)脂橡膠環(huán)的旋轉(zhuǎn)裝置和帶鋼球的自定位閉鎖裝置。定位裝置能精確地自動(dòng)定位出口并檢測(cè)當(dāng)前選中的出口，因而不需要其他傳感器和控制器。為使芯片能在以上的高壓下快速轉(zhuǎn)換，硅膠環(huán)的高度應(yīng)為，轉(zhuǎn)子壓縮力為，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)力為。當(dāng)在螺線管上施加電壓為時(shí)，吸引力為，開(kāi)關(guān)時(shí)間為0.1。在基體上用光刻或其它刻蝕法制成截面尺寸僅

19、有幾十到上百微米的槽道,換熱介質(zhì)在這些小槽道中流過(guò)換熱器基體并通過(guò)基體與別的換熱介質(zhì)進(jìn)行換熱的技術(shù)。微通道制作的材料有硅、銅、鋁及其合金等，換熱介質(zhì)除水外還有液氮、乙醇、硅油、氟利昂等液體。典型的微通道結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。電子芯片的可靠性主要取決于其內(nèi)部組件本身及組件間的溫度高低，微管道由于具有很高的傳熱系數(shù)，因此可利用其設(shè)計(jì)電子芯片內(nèi)部冷卻用的水冷式散熱器，并已成為芯片液冷研究的一個(gè)重點(diǎn)。2.5.3微混合器2.6微通道制冷劑沸騰冷卻微通道熱沉中常用工作介質(zhì)有空氣、水和致冷劑。當(dāng)冷卻水在短期內(nèi)似乎是首選的解決方案，但它具有大溫度梯度、高的凝固點(diǎn)和使用水與電氣連接點(diǎn)緊密接觸危險(xiǎn)。而在微通道制冷劑

20、沸騰冷卻中沒(méi)有這些問(wèn)題。Bruno Agostini,John Richard Thome,Matteo Fabbri,Bruno Michel,Daniele Calmi, Urs Kloter20研究了冷卻劑R236在較大的熱通量、速度和質(zhì)量蒸汽品質(zhì)范圍內(nèi)在硅微通道中的局部傳熱系數(shù)。在低熱流密度、低蒸汽品質(zhì)、低質(zhì)量流速時(shí)，傳熱系數(shù)隨蒸汽質(zhì)量的增加而增加，而且與熱通量和質(zhì)流量無(wú)關(guān)。在中熱通量的傳熱系數(shù)幾乎蒸氣質(zhì)量無(wú)關(guān)，而和熱流密度有關(guān)。此外，傳熱系數(shù)和質(zhì)流量幾乎無(wú)關(guān)。在非常高的熱通量時(shí)，傳熱系數(shù)隨著質(zhì)流量增加速度減慢，而隨著熱通量的增加而下降。這些結(jié)果與宏觀流動(dòng)沸騰的趨勢(shì)明顯不同。特別是，似

21、乎并不存在對(duì)流沸騰區(qū)域。散熱器是由67個(gè)并行通道，寬223，高680，長(zhǎng)為20。底面熱通量變化范圍為3.6至221 ，質(zhì)量流速為281到1501 ，出口蒸汽品質(zhì)為2至75。工作壓力和飽和度的溫度分別設(shè)定在273千帕和25。圖2-13為實(shí)驗(yàn)裝置圖，它包括測(cè)試部分、一個(gè)帶冷卻池的冷凝器、液體泵（Fluidotech模型MGBR2）、預(yù)加熱器、一個(gè)7的過(guò)濾器和一個(gè)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（科隆Optimass3050F）。蓄水池是用來(lái)儲(chǔ)存制冷劑并準(zhǔn)確地控制工作壓力，它連接在過(guò)濾器和流量計(jì)之間。圖2-13實(shí)驗(yàn)裝置圖圖2-14硅芯片的測(cè)試照片。左圖：微通道右圖：（a）加熱器；（b）熱電阻連接器；（c）五個(gè)熱電

22、阻單行多層電阻加熱器（10納米鈦，1黃金，30納米的鎳和黃金）為通過(guò)光刻在芯片表面的。如圖所示 2-14，它是由六個(gè)0.5毫米寬的平行帶組成，從而形成6個(gè)3毫米寬的加熱器。59 的熱電阻（如與加熱器成分相同，寬10）已存放于在五個(gè)不同地點(diǎn)。這些RTD的敏感長(zhǎng)度約為寬度的三分之一，溫度沿通道在5個(gè)地點(diǎn)測(cè)量。五個(gè)RTD是放置在3.267，6.534，9.801，13.068和16.335處的。如圖2-15，Lexan顯板（1毫米厚）被粘在硅芯片上，有0.5毫米寬進(jìn)口和一個(gè)1毫米寬的出口。圖2-15測(cè)試部分：（a）組裝圖；（b）分開(kāi)圖：集成塊和提供流量的狹縫板；（c）RTD的連接后視圖：加熱器的結(jié)構(gòu)

23、和RTD的位置。三、熱電冷卻技術(shù)（TEC）3.1熱電冷卻技術(shù)簡(jiǎn)介 熱電冷卻是利用半導(dǎo)體材料的溫差電效應(yīng)帕爾貼效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷的一種技術(shù)，也稱為半導(dǎo)體制冷。帕爾貼效應(yīng)是當(dāng)直流電通過(guò)兩種不同導(dǎo)體材料構(gòu)成的回路時(shí)結(jié)點(diǎn)將產(chǎn)生吸熱和放熱的現(xiàn)象，由法國(guó)人帕爾貼最早發(fā)現(xiàn)。圖24為熱電冷卻器制冷原理示意圖。圖3-1 熱電制冷原理示意圖熱電效應(yīng)由塞貝克效應(yīng)、帕爾貼效應(yīng)、湯姆孫效應(yīng)、焦耳效應(yīng)和傅里葉效應(yīng)五個(gè)不同的效應(yīng)組成。熱電冷卻是熱電效應(yīng)主要是帕爾貼效應(yīng)在制冷技術(shù)方面的應(yīng)用。熱電冷卻的冷卻效率與制冷器冷端溫度、冷端和熱端之間的溫差有關(guān)。，溫差越大制冷量越小，制冷系數(shù)越低。對(duì)于特定的熱電冷卻器，怎樣及時(shí)散去熱端的熱

24、量是提高熱電冷卻系數(shù)和增大熱電冷卻量的關(guān)鍵。在制冷片工作期間，只要冷、熱面出現(xiàn)溫差熱量便不斷地通過(guò)晶格能的傳遞，將熱量移動(dòng)到熱面并通過(guò)散熱設(shè)備散發(fā)出去。因此，冷卻片對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)是主動(dòng)制冷的裝置，而對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只能算是主動(dòng)的導(dǎo)熱裝置。熱電冷卻的效果與許多因素有關(guān)，如冷端溫度、熱端溫度、熱傳導(dǎo)率、電傳導(dǎo)率、冷端與裝置表面的接觸熱阻、熱端的熱阻及電流。這些可調(diào)節(jié)的參數(shù)為熱電冷卻的廣泛應(yīng)用提供了有利條件。例如在提供冷卻空間和除濕裝置中，熱電冷卻被用來(lái)提供一個(gè)溫度比周圍溫度低的環(huán)境。在電子冷卻中，熱電冷卻作為一個(gè)從溫度比環(huán)境溫度高的表面及時(shí)把熱量帶走的裝置，它的目的是維持電子元件的溫度在安全溫度范

25、圍內(nèi)。熱電冷卻也許不能滿足未來(lái)電子冷卻的需求，但是它有諸多優(yōu)點(diǎn)，如高可靠性、良好的適應(yīng)性、方便組裝、質(zhì)量輕和可維持較低的溫度。熱電冷卻能力和可靠性取決于與芯片接觸的冷卻裝置。TEC工作時(shí)熱端需要一個(gè)冷卻裝置及時(shí)把熱量從冷卻器帶走?，F(xiàn)在，熱電冷卻與空氣制冷或水或其它液體制冷技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)引起越來(lái)越多的關(guān)注。這種發(fā)展趨勢(shì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)負(fù)的溫度梯度和較小的熱阻。3.2熱電水冷卻Hsiang-Sheng Huang, Ying-Che Weng, Yu-Wei Chang , Sih-Li Chen, Ming-Tsun Ke10探討了電子熱電水冷卻裝置的散熱性能。熱負(fù)荷的熱電冷卻器的影響和對(duì)現(xiàn)有

26、的冷卻性能熱電裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論上確定。本研究發(fā)展了一種新的熱比喻網(wǎng)絡(luò)分析模型預(yù)測(cè)的熱電裝置熱能力。該模型的預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)吻合的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)從20W到100瓦，熱負(fù)荷增加了最低的總體熱指標(biāo)來(lái)增加從.0.75 KW.1在最佳電0.627答：除了KW.1目前，這項(xiàng)研究證實(shí)，熱性能傳統(tǒng)的水冷卻裝置，可有效提高熱電結(jié)合，它冷卻器的熱負(fù)荷時(shí)低于57瓦特圖3-2熱電水冷卻裝置示意圖3.3熱電冷卻的系統(tǒng)優(yōu)化熱電冷卻器冷卻能力的增加受到冷端和熱端熱阻的限制。這里圖28和29為兩種不同的系統(tǒng)示例。圖28 液體冷卻熱沉的熱電冷卻器圖29 空氣冷卻熱沉的熱電冷卻器我們知道具體的熱電參數(shù)如很難從熱電冷卻器生產(chǎn)

27、商那里得到。為了使得熱電冷卻器的運(yùn)行優(yōu)化在設(shè)計(jì)上更加直觀，我們采用新的分析方法，所以熱電冷卻器的熱平衡公式可以轉(zhuǎn)變?yōu)門EC標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)可以從以下公式中知道： （17） （18） （19）式中、分別代表標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)熱導(dǎo)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)塞貝克系數(shù)?；谶@些標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)公式（10）（11）（15）可以轉(zhuǎn)化為下列形式： （20） （21） （22）同樣地，公式（15）變?yōu)椋?（23）在這個(gè)階段用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表示的熱平衡公式中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和電流都是已知的。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)、和可以從熱電冷卻器的具體參數(shù)如、和得到。這里是在一個(gè)給定的熱端溫度下熱端與冷端的最大溫差；是通過(guò)熱電冷卻器產(chǎn)生最大溫差時(shí)的輸入電流；是最大溫差時(shí)的直

28、流電壓；是在帶電流在最大值且溫差為零時(shí)冷端吸收的最大熱量。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)與具體參數(shù)的關(guān)系如下： (24) (25) (26)表4 各種熱電冷卻器的給定參數(shù)和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)圖36 熱電冷卻器示意圖3.2熱電冷卻與微通道冷卻的結(jié)合如圖25所示，芯片產(chǎn)生的熱量為，這是當(dāng)芯片溫度在維持不變時(shí)由熱電冷卻器帶走的熱量。熱電冷卻器與芯片接觸，其接觸熱阻為。冷端溫度和熱端溫度分別為和。當(dāng)熱電冷卻器運(yùn)行時(shí)，需要外部輸入的功為。在熱端，需要被帶走的熱量為，這部分熱量通過(guò)使用一個(gè)表面熱阻為的熱沉來(lái)實(shí)現(xiàn)。假惹熱量傳遞連續(xù)，可以得到的計(jì)算式； （10） （11） （12）式中N為熱電元件的對(duì)數(shù)；S為塞貝克系數(shù)；I為電流；r為電

29、阻；G為幾何因子；K為熱電元件的熱導(dǎo)率。由傳熱學(xué)知識(shí)得溫度關(guān)系為 （13） （14）熱電冷卻器的Z因子為： （15）直流電壓為： （16）從公式10可知，熱電冷卻器的制冷能力有三部分組成，帕爾貼熱量、Joulean熱量損失和導(dǎo)電熱損失。帕爾貼熱量與電流I和冷端溫度有關(guān)。Joulean熱量損失總是降低冷卻能力并且與電流的平方成正比。我們可以通過(guò)提高或者降低溫差來(lái)提高制冷能力，同時(shí)還可以在強(qiáng)制區(qū)域0的區(qū)域運(yùn)行時(shí)，微通道空氣制冷已能滿足熱阻需求，但是當(dāng)0時(shí)，只有微通道水制冷系統(tǒng)可以滿足其熱阻需求。圖27 微通道水制冷的熱阻，泵功=4W。參考文獻(xiàn)1高翔，凌惠琴，李明，毛大立.CPU散熱技術(shù)的最新研究進(jìn)

30、展.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，4：48-52.2王長(zhǎng)宏，朱冬生.電子封裝熱管理的熱電冷卻技術(shù)研究進(jìn)展.電子元件與材料，2008，11：4-7.3國(guó)建鴻，李振國(guó)，傅德平.大功率電力電子器件蒸發(fā)冷卻技術(shù)研究.電力電子技術(shù)，2005，10：138-140.4陳建業(yè)，吳文偉.大功率變流器冷卻技術(shù)及其進(jìn)展.大功率變流技術(shù)，2010，01：15-30.5何葉，李磊民，楊濤.基于MEMS技術(shù)的新型微冷卻方式.儀表技術(shù)與傳感器，2004：43-45.6雷俊禧，朱冬生，王長(zhǎng)宏，胡韓瑩. 電子芯片液體冷卻技術(shù)研究進(jìn)展. 科學(xué)技術(shù)與工程，2008，8：4258-4263.6Xiang-Qi Wang,Arun S

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39、ng in silicon multi-microchannels-Part I: Heat transfer characteristics of refrigerant R236fa. International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 54005414調(diào)研的內(nèi)容應(yīng)包括所研究領(lǐng)域的原理、種類、各自的優(yōu)缺點(diǎn)、目前的研究現(xiàn)狀（包括誰(shuí)做了什么，取得了哪些成績(jī)，還需要克服什么困難等，特別注明是用到了哪些儀器、制備的過(guò)程等）、將來(lái)的發(fā)展方向等。整個(gè)調(diào)研要多圖多表，有利于配合文字進(jìn)行說(shuō)明。并做好文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)出處。附錄資料：不需要的可以自行刪除

40、超寬超深地下連續(xù)墻施工工藝一、概述武林廣場(chǎng)站位于杭州市中心廣場(chǎng)武林廣場(chǎng)東北角，是地鐵1號(hào)線與3號(hào)線的換乘車站，車站長(zhǎng)161.75m，標(biāo)準(zhǔn)段寬36.6 m,底板埋深約26.4m, 車站為地下三層四柱五跨三層結(jié)構(gòu)，采用蓋挖逆作法施工。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1200mm厚地下連續(xù)墻，墻幅寬度為6.0m，深度為48m左右，十字鋼板接頭形式，單幅鋼筋籠重約70t，設(shè)計(jì)要求進(jìn)入中風(fēng)化巖0.5m。二、工法特點(diǎn)地下連續(xù)墻工法問(wèn)世以來(lái)，迅速的占有了廣闊的市場(chǎng)，地下連續(xù)墻工法主要有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)。1、施工時(shí)振動(dòng)小，噪聲低，非常適于在城市施工；2、墻體剛度大，用于基坑開(kāi)挖時(shí)，極少發(fā)生地基沉降或塌方事故；3、防滲性能好；

41、4、可以貼近施工，由于上述幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，我們可以緊貼原有建筑物施工；5、可用于逆作法施工；6、適用于多種地基條件；7、可用作剛性基礎(chǔ)；8、占地少，可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益；9、功效高、工期短，質(zhì)量可靠。當(dāng)然，所有的事物都有兩面性，地連墻工法也存在以下缺點(diǎn)：1、在一些特殊的地質(zhì)條件下（如很軟的淤泥質(zhì)土，含漂石的沖積層和超硬巖石等），施工難度很大；2、如果施工方法不當(dāng)或地質(zhì)條件特殊，可能出現(xiàn)相鄰槽段不能對(duì)齊和漏水的問(wèn)題。3、地下連續(xù)墻如果用作臨時(shí)的擋土結(jié)構(gòu)，比其他方法的費(fèi)用高；4、在城市施工時(shí)，廢棄泥漿的處理比較麻煩。三、施工方法及操作控制要點(diǎn)1、施工優(yōu)化控制的要點(diǎn)1

42、.1 地下連續(xù)墻一般寬為6m，墻厚1.2m屬于超寬地連墻，在施工技術(shù)方面還不是很成熟，機(jī)械方面相應(yīng)的成槽機(jī)、反力箱、大型起重設(shè)備等的應(yīng)用都是經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算在經(jīng)濟(jì)安全的前提下確定的。1.2 在成槽過(guò)程中機(jī)械自身的垂直控制系統(tǒng)1.3 由于采用十字鋼板對(duì)刷壁造成一定難度，在經(jīng)過(guò)研究后采用在成槽機(jī)抓斗上安裝側(cè)鏟進(jìn)行刷壁然后再用鋼刷刷壁器進(jìn)行刷壁。1.4 在地連墻施作過(guò)程中要穿越承壓水層，為防止開(kāi)挖過(guò)程中承壓水繞流，在地連墻內(nèi)預(yù)埋注漿管，在地連墻全部達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行墻趾注漿1.5 本工程反力箱放置深度達(dá)到4352m，混凝土澆筑時(shí)間也長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)左右，反力箱自重、混凝土的握裹力和土體的摩擦力極大，為順利拔出反力

43、箱在混凝土澆筑完34小時(shí)后，先用液壓油頂對(duì)其進(jìn)行松動(dòng)，在混凝土初凝后在進(jìn)行起拔。2、關(guān)鍵工序施工方法及控制要點(diǎn)2.1 道路硬化因地下連續(xù)墻施工過(guò)程中，成槽機(jī)械及吊運(yùn)鋼筋籠的大型履帶式起重機(jī)需要在場(chǎng)地內(nèi)來(lái)回行走，我單位根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合本工程的實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)及導(dǎo)墻外側(cè)1m的范圍內(nèi)澆筑30cm厚C20鋼筋混凝土路面，配筋采用16的螺紋鋼橫向間距200 mm、縱向200mm，雙層雙向布置，并與導(dǎo)墻筑成一體。2.2 導(dǎo)墻的施工導(dǎo)墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚20cm，配筋為單層雙向14200mm，導(dǎo)墻凈寬1250mm，導(dǎo)墻應(yīng)和附近路面一體澆搗.導(dǎo)墻溝（放坡比為1:0.5）采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，人工配合修

44、整清底，導(dǎo)墻開(kāi)挖好一段后，在溝槽底按地連墻尺寸制作木模，架立模板，經(jīng)測(cè)量檢查位置符合規(guī)范偏差要求后，進(jìn)行C20混凝土灌筑，泵送入倉(cāng)。如果導(dǎo)墻施作過(guò)程中遇到障礙物、軟弱地層或其它廢棄管線導(dǎo)致開(kāi)挖深度過(guò)大，則可把導(dǎo)墻加深以滿足施工要求。導(dǎo)墻施工工藝流程圖見(jiàn)下圖。平整場(chǎng)地測(cè)量定位挖 槽綁扎鋼筋澆 灌 砼支立模板拆 模設(shè)橫支撐 導(dǎo)墻施工工藝流程圖導(dǎo)墻施工注意要點(diǎn)A. 在導(dǎo)墻施工全過(guò)程中，保持導(dǎo)墻溝內(nèi)不積水。B. 橫貫或靠近導(dǎo)墻溝的廢棄管道需封堵密實(shí)，以免成為漏漿通道。C. 導(dǎo)墻溝側(cè)壁土體是導(dǎo)墻澆搗混凝土?xí)r的外側(cè)土模，防止導(dǎo)墻溝寬度超挖或土壁坍塌。D. 現(xiàn)澆導(dǎo)墻分段施工，水平鋼筋應(yīng)預(yù)留連接鋼筋與鄰接段導(dǎo)

45、墻的水平鋼筋相連接。E. 必須保證導(dǎo)墻的內(nèi)凈寬度尺寸與內(nèi)壁面的垂直精度達(dá)。F. 導(dǎo)墻立模結(jié)束之后，應(yīng)對(duì)導(dǎo)墻放樣成果進(jìn)行最終復(fù)核。G. 導(dǎo)墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到50時(shí)，方可進(jìn)行成槽作業(yè)，在此之前禁止車輛和起重機(jī)等重型機(jī)械靠近導(dǎo)墻。2.3泥漿制備與管理泥漿在地下連續(xù)墻成槽過(guò)程中起到護(hù)壁作用，泥漿護(hù)壁是地下連續(xù)墻施工的基礎(chǔ)，其質(zhì)量好壞直接影響到地下連續(xù)墻的質(zhì)量與施工安全，泥漿系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)下圖。新鮮泥漿貯存施 工 槽 段新鮮泥漿配制加料拌制再生泥漿回收槽內(nèi)泥漿凈化泥漿劣化泥漿再生泥漿貯存振動(dòng)篩分離泥漿沉淀池分離泥漿旋流器分離泥漿粗篩分離泥漿劣化泥漿廢棄處理凈化泥漿性能測(cè)試泥漿系統(tǒng)工藝流程圖A. 泥漿配合比

46、根據(jù)地質(zhì)條件，泥漿采用膨潤(rùn)土制備，泥漿配合比如下：（每立方米泥漿材料用量Kg）膨潤(rùn)土:80 純堿:4 水:950 CMC:5上述配合比在施工中根據(jù)試驗(yàn)槽段及實(shí)際情況可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。泥漿制備的性能指標(biāo)如下泥漿性能新配制循環(huán)泥漿廢棄泥漿檢驗(yàn)方法比重（g/cm3）1.06-1.081.151.35比重法粘度（s）25-303560漏斗法含砂率（%）4711洗砂瓶PH值8-9814PH試紙泥漿配制的方法見(jiàn)下圖“泥漿配制流程圖”。原 料 試 驗(yàn)稱 量 投 料CMC和純堿加水?dāng)嚢?分鐘膨潤(rùn)土加水沖拌5分鐘混合攪拌3分鐘泥漿性能指標(biāo)測(cè)定溶脹24小時(shí)后備用泥漿配制流程圖B. 泥漿儲(chǔ)存泥漿儲(chǔ)存采用半埋式磚砌泥漿

47、池儲(chǔ)存。C. 泥漿循環(huán)泥漿循環(huán)采用3LM型泥漿泵輸送，4PL型泥漿泵回收，由泥漿泵和軟管組成泥漿循環(huán)管路。D. 泥漿的分離凈化在地下墻施工過(guò)程中，因?yàn)槟酀{要與地下水、泥土、砂石、混凝土接觸，其中難免會(huì)混入細(xì)微的泥沙顆粒、水泥成分與有害離子，必然會(huì)使泥漿受到污染而變質(zhì)。因此，泥漿使用一個(gè)循環(huán)之后，要對(duì)泥漿進(jìn)行分離凈化，提高泥漿的重復(fù)使用率。槽內(nèi)回收泥漿的分離凈化過(guò)程是：先經(jīng)過(guò)土碴分離篩，把粒徑大于10mm的泥土顆粒分出來(lái)，防止其堵塞旋流除碴器下泄口，然后依次經(jīng)過(guò)沉淀池、旋流除碴器、雙層振動(dòng)篩多級(jí)分離凈化，使泥漿的比重與含砂量減小，如經(jīng)第一循環(huán)分離后的泥漿比重仍大于1.15，含砂量仍大于4%，則用

48、旋流除碴器和雙層振動(dòng)篩作第二、第三循規(guī)蹈矩環(huán)分離，直至泥漿比重小于1.15，含砂量小于4%為止。E. 泥漿池設(shè)計(jì)泥漿池容量設(shè)計(jì)（以成槽開(kāi)挖寬度6m計(jì)）地下墻的標(biāo)準(zhǔn)槽段挖土量：V1=長(zhǎng)6m深47m厚1.2m=339m3新漿儲(chǔ)備量：V2=V180%=271m3泥漿循環(huán)再生處理池容量：V3=V11.5=509m3砼灌筑產(chǎn)生廢漿量：V4=6m4m1.2m =29m3泥漿池總?cè)萘浚篤V3+V4=538m32.3 連續(xù)墻成槽施工成槽是地連續(xù)墻施工的關(guān)鍵工序，成槽約占地下連續(xù)墻工期的一半，因此提高成槽的效率是縮短工期的關(guān)鍵。同時(shí)，槽壁形狀決定墻體的外形，所以成槽的精度和質(zhì)量是保證地下連續(xù)墻質(zhì)量的關(guān)鍵，單元槽

49、段之間的接頭盡量避免設(shè)在轉(zhuǎn)角處。A. 成槽施工連續(xù)墻施工采用跳槽法，施工根據(jù)槽段長(zhǎng)度與成槽機(jī)的開(kāi)口寬度，確定出首開(kāi)幅和閉合幅，保證成槽機(jī)挖土?xí)r兩側(cè)鄰界條件的均衡性，以確保槽壁垂直，部分槽段采取兩鉆一抓。成槽后用超聲波檢測(cè)儀檢查成槽質(zhì)量。在成槽過(guò)程中，嚴(yán)格控制抓斗的垂直度和平面位置，在開(kāi)挖槽段時(shí)，操作手要仔細(xì)觀察成槽機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)X，Y軸任一方向偏差超過(guò)允許值時(shí)，立即進(jìn)行糾偏，抓斗貼基坑側(cè)導(dǎo)墻入槽，機(jī)械操作要平穩(wěn),抓斗出入導(dǎo)墻口時(shí)要輕放慢提，防止泥漿掀起波浪，影響導(dǎo)墻下面和后面的土層穩(wěn)定,并及時(shí)補(bǔ)入泥漿，維持槽段中泥漿液面穩(wěn)定。成槽施工見(jiàn)下圖“成槽施工圖”。成槽施工圖： B. 成槽注意事項(xiàng)及操

50、作要領(lǐng)a根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定的地連墻位置，在導(dǎo)墻頂面上測(cè)量放線并按編號(hào)分段。b將抓斗就位，就位前要求場(chǎng)地平整堅(jiān)實(shí)，以滿足施工垂直度要求，吊車履帶與導(dǎo)墻垂直，抓斗要對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)墻中心線,為減少抓斗施工的循環(huán)時(shí)間，提高功效，每臺(tái)成槽機(jī)配置2臺(tái)短駁車，將泥渣運(yùn)至堆料場(chǎng)暫存。c成槽垂直度控制是關(guān)鍵，成槽施工中注意觀察車載測(cè)斜儀器圖形，發(fā)現(xiàn)偏斜隨時(shí)采用糾偏導(dǎo)板來(lái)糾偏，遇到嚴(yán)重不均勻的地層，或糾偏困難的地層時(shí)，回填槽孔，重新挖掘。d邊開(kāi)挖邊向?qū)?nèi)泵送泥漿，保持液面在導(dǎo)墻頂面下30cm-50cm，挖槽過(guò)程中隨著孔深的向下延伸，要隨時(shí)向槽內(nèi)補(bǔ)漿，使泥漿面始終位于泥漿面標(biāo)高，直至成槽完成。e灌筑砼前，要測(cè)定泥漿面下1m

51、及槽底以上1m處泥漿比重和含砂量，若比重大于1.20，則采取置換泥漿清孔，成槽后沉淀30分鐘，然后用抓斗直接撈渣清淤。f為避免對(duì)新澆槽段的混凝土產(chǎn)生擾動(dòng)，開(kāi)挖采取跳槽施工。g成槽過(guò)程中，導(dǎo)桿應(yīng)垂直槽段，抓斗張開(kāi)，照準(zhǔn)標(biāo)志徐徐入槽抓土，嚴(yán)禁迅速下斗，快速提升，以防破壞槽壁和坍塌，垂直度應(yīng)控制在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，抓斗挖出土直接卸到自卸車上，轉(zhuǎn)運(yùn)到堆土場(chǎng)。隨著開(kāi)挖深度增加，連續(xù)不斷向槽內(nèi)供給新鮮泥漿，保證泥漿高度，各項(xiàng)泥漿指標(biāo)要符合技術(shù)要求，使泥漿起到良好的護(hù)壁作用，防止槽壁坍塌，在遇到含砂量較大的土層，槽壁易塌時(shí)，注意加大泥漿比重，適當(dāng)加入加重劑，當(dāng)接近槽底時(shí)，放慢開(kāi)挖速度，仔細(xì)測(cè)量槽深，防止超挖和欠

52、挖。h挖槽機(jī)操作要領(lǐng)抓斗出入導(dǎo)墻口時(shí)要輕放慢提，防止泥漿掀起波浪，影響導(dǎo)墻下面、后面的土層穩(wěn)定。不論使用何種機(jī)具挖槽，在挖槽機(jī)具挖土?xí)r，懸吊機(jī)具的鋼索不能松馳，定要使鋼索呈垂直張緊狀態(tài)，這是保證挖槽垂直精度必需做好的關(guān)鍵動(dòng)作。挖槽作業(yè)中，要時(shí)刻關(guān)注測(cè)斜儀器的動(dòng)向，及時(shí)糾正垂直偏差。單元槽段成槽完畢或暫停作業(yè)時(shí)，即令挖槽機(jī)離開(kāi)作業(yè)槽段。C. 成槽開(kāi)挖精度槽段開(kāi)挖精度表項(xiàng)目允許偏差檢驗(yàn)方法槽段厚度10mm5m精密鋼尺墻體垂直度L/300超聲波測(cè)斜儀槽段長(zhǎng)度50mm超聲波測(cè)斜儀墻頂中心線允許偏差30mm全站儀2.5 刷壁施工成槽完成后在相鄰一幅已經(jīng)完成地下墻的接頭上必然有黏附的淤泥，如不及時(shí)清除會(huì)產(chǎn)

53、生夾泥現(xiàn)象，造成基坑開(kāi)挖過(guò)程中地下墻滲水，為此必須采取刷壁措施，首先采用成槽機(jī)上的側(cè)鏟進(jìn)行清除，然后采用刷壁器，用吊車吊入槽內(nèi)緊貼接頭混凝土面上下刷2-3遍，認(rèn)真仔細(xì)地清刷干凈，清刷應(yīng)在清槽換漿前進(jìn)行，使新老混凝土接合處干凈，確保砼密實(shí)。成槽完成后利用履帶吊，起吊專用的刷壁器，在接頭上上下反復(fù)清刷，確保接頭干凈，防止?jié)B漏水現(xiàn)象的發(fā)生。十字鋼板接頭刷壁器及施工2.4 清底換漿清槽先采用泵吸反循環(huán)法清底，而后采用導(dǎo)管吸泥漿，循環(huán)清底，確保清槽質(zhì)量，清底后槽底泥漿比重小應(yīng)于1.20，沉渣厚度不大于100mm。 清槽結(jié)束后1h，測(cè)定槽底沉淀物淤積厚度不大于10cm，槽底0.5-1.0cm處泥漿密度不大于1.2為合格。在清底換漿全過(guò)程中，控制好吸漿量和補(bǔ)漿量的平衡，不能讓泥漿溢出槽外或讓漿面落低到導(dǎo)墻頂面以下30厘米，清槽結(jié)束后，需請(qǐng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)槽深和泥漿比重，合格后方可下鋼筋籠。2.5 鋼筋籠施工鋼筋籠根據(jù)地下連續(xù)墻墻體設(shè)計(jì)配筋和單元槽段的