[發明專利]一種寒區隧道施工縫雙源供熱排水防凍方法

有效

• 申請號: 200910043575.0
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101566073A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 伍毅敏;傅鶴林
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21F16/02
• 分類號: E21F16/02;E21F17/00;F24D5/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種用于寒冷地區的地下工程，特別是交通隧道的施 工縫處的雙源供熱排水防凍方法。

背景技術

在隧道與地下工程中，由于防水板在鋪設和運營過程中常出現破 損，導致地下水進入防水板和二次襯砌之間，并通過二次襯砌結構的 薄弱環節滲出，如施工縫、伸縮縫和沉降縫(簡稱三縫)，以及混凝 土的裂縫和不密實部位，其中在三縫處的滲漏占80％以上。在寒冷地 區，當隧道內氣溫低于零度時，滲漏部位就會出現凍結引起各種的凍 害。

防水和保溫是目前防止寒區隧道凍害的主要方法。隧道與地下工 程三縫防水常用方法有設置中埋式止水帶、中埋式止水條和背貼式止 水帶等。為了做到無壓止水，隨著研究的深入，目前工程中逐步推廣 各種類型的可排水止水帶，如中埋式可排水止水帶、背貼式可排水止 水帶等。可排水止水帶的特點是在止水帶的中部設有與隧道排水系統 相通的排水通道，可快速排泄滲水，防止滲水從襯砌表面滲出。但是， 在寒區隧道，這些排水通道仍存在冰凍堵塞的問題。目前隧道多采用 設置保溫層防止隧道凍害。采用保溫層防凍存在的問題是：(1)在保 溫層的作用下，隧道防排水體系必然后凍后融，導致春融期隧道拱腳 排水系統堵塞，引起拱圈大面積滲漏；(2)保溫層造價很高，施工質 量要求很高，稍有不慎，即可能導致保溫層局部失效，并在凍融循環 作用下迅速擴大，導致全部失效；(3)保溫層耐久性不理想，運營養 護成本很高。

總的來說，供熱防凍是解決寒區隧道凍害的根本方法。國內外曾 有采用暖氣在隧道內全面供暖的報道。這種全面供暖方法，一方面僅 適用于靠近市區具備供暖條件的隧道，另一方面，由于隧道斷面大， 空氣不斷流動，全面供暖能耗極高。而實際上，隧道防凍只需保證隧 道排水系統下游比上游后凍結先融化即可。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種防止排水通道凍結堵塞， 實現有效排水，以較低的能耗避免寒區隧道施工縫出現凍害的寒區隧 道施工縫雙源供熱排水防凍方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供的寒區隧道施工縫雙源供熱 排水防凍方法，采用熱氣和電能兩種能源形式對施工縫處的排水通道 進行小范圍供熱排水，熱氣和電能單獨使用或組合使用。

將雙源供熱管設置于背貼式可排水止水帶和中埋式可排水止水 帶的排水通道的背水面，雙源供熱管是梯形、矩形或圓形的橡膠或聚 氯乙烯軟管，雙源供熱管中間的空腔供熱氣通過，從而對排水通道進 行供熱。同時，雙源供熱管內穿入電熱帶，連通電源后發熱，能對排 水通道進行供熱。

將隧道橫斷面劃分為左拱腳加熱區段、拱圈加熱區段和右拱腳加 熱區段，通過供熱控制系統的控制指令，實現只對左拱腳加熱區段和 右拱腳加熱區段供熱，或對整個橫斷面加熱。控制的要求是保證隧道 拱腳和邊墻處排水通道比拱圈處排水通道后凍結先融解。在凍結期或 春融期，拱腳部分進入負溫而拱圈仍為正溫時，可以只對兩側邊墻加 熱區段進行加熱。當隧道全斷面都為負溫時，可以對整個橫斷面進行 加熱。

自隧道洞口開始，每3～5個襯砌循環劃分為1個加熱區段，通 過供熱控制系統的控制指令，控制每個區段供熱系統的開啟和關閉。 每個區段設置有溫度傳感器用以采集拱頂、拱腰和拱腳的溫度，并設 有程控繼電器，通過程序控制電熱帶的開啟和關閉。

根據實時監測不同區段拱頂、拱腰和拱腳處襯砌表面的溫度，通 過單片機的判斷，決定相應區段供熱系統的運行工況。

采用上述技術方案的寒區隧道施工縫雙源供熱排水防凍方法，采 用熱氣和電能兩種能源形式對施工縫處的排水通道進行小范圍供熱 排水，以達到寒區隧道防凍目的，熱氣和電能可以單獨使用，也可組 合使用。熱氣可直接來源于隧道中間段的暖空氣，也可以在圍巖或地 下通過循環系統獲取地熱來生成。電能可直接由隧道供配電系統獲 得。本發明采用熱空氣和電能兩種能源對隧道施工縫進行小范圍、分 區段、分時段供熱解凍，防止施工縫處排水通道凍結堵塞，實現有效 排水，從而避免寒區隧道施工縫出現凍害。

本發明的優點在于：通過對施工縫處可排水止水帶的排水通道附 近的小區域進行加熱，保證排水通道在凍結期和春融期的通暢，加熱 時間短，加熱范圍小，可以顯著降低能耗；以隧道中部的暖空氣和圍 巖地熱形成熱空氣為主要熱源，經濟環保，輔以分區段分時段電能加 熱，確保效果，便于控制。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。