[發明專利]季節凍土區隧道凍害預防的一種方法

在審

• 申請號: 201410247027.0
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104234725A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 凌賢長;唐亮;陳宏偉;熊欽武;張紅衛;張鋒;羅軍;耿琳;王子玉
• 申請（專利權）人: 凌賢長
• 主分類號: E21D11/38
• 分類號: E21D11/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及隧道工程領域、凍土工程領域和防護工程領域的一種有效用于季節凍土區隧道凍害預防的方法。

技術背景

我國是一個凍土大國，在世界四大凍土國中位居第三，多年凍土與季節凍土累計分布面積達7.29×10⁶km²，其中季節凍土面積達5.14×10⁶km²(占國土面積54％)、凍深超過0.5m且對工程有重要影響的季節凍土面積達4.46×10⁶km²、凍深超過1.5m且對工程有嚴重影響的深季節凍土面積達3.67×10⁶km²。近年，我國日益加快高等級公路、高速公路、重載鐵路、高速鐵路、快速客運專線等建設，而這些重大交通基礎設施足有2/3-1/2均位于季節凍土區。由于我國多山地、多丘陵，致使很多分布于季節凍土區公路或鐵路沿線均存在不少隧道，運行中的隧道經常發生凍融病害與病害致災。然而，迄今國內外一致缺乏季節凍土區隧道凍害預防的經濟節減的有效方法，其中一些來自多年凍土區工程防凍害經驗的凍害預防方法不符合季節凍土的“凍、融”實際。目前，由于任何保溫材料在長達3個月-6個月的寒冷冬季勢必在隧道近洞圍巖-襯砌-洞內空氣-洞外空氣形成平衡的統一負溫場，季節凍土區隧道凍害預防較多采用“保溫”措施收效很小，且防凍費用增加顯著。

發明內容

本發明的目的是提供一種有效用于季節凍土區隧道止水防凍的方法，它可以作為季節凍土區隧道施工期凍害預防與工程處理的有效技術途徑，有效地用于指導季節凍土區隧道的凍害預防工程的設計與施工。

與多年凍土區隧道采用保溫措施顯著不同，本發明方法針對季節凍土區的凍脹與融沉的基本規律，采用物理方法消除隧道中土體的水分，從根本上避免隧道的凍害問題，形成一套止水防凍綜合技術。

本發明方法包括：充分利用高度密實的生石灰層的止水性能，封堵圍巖中地下水向襯砌(二襯)滲流的通道，從而大幅度減輕或避免隧道發生凍融破壞；在生石灰層之外鋪設一層防水板，目的在于增加一個止水層，進一步提高止水的可靠度；在防水板之外設置一層苯板，一方面起止水作用，而更重要的是消減因生石灰層反應體積微膨脹而對二襯產生的膨脹壓力。當圍巖中水滲入生石灰層時，水便與生石灰、二氧化碳發生化學反應而生成微溶性且強度較高、密實度較大的碳酸氫鈣，碳酸氫鈣進一步分解(脫水)而形成難溶性且強度更高、密實度更大的碳酸鈣，由于所生成的碳酸氫鈣與碳酸鈣的體積微大于生石灰的體積，并且碳酸氫鈣、碳酸鈣的密實度也大于生石灰，因此不僅顯著密實了生石灰層，而且大大提高了生石灰層的強度與穩定性、耐久性，從而達到隧道長期止水防凍的目的。

本發明具有以下有益效果：

本發明的工程應用能夠解決長期困擾凍土工程界的隧道凍融病害與病害致災控制的棘手難題，可有效地指導季節凍土區隧道凍害預防的設計與施工，并可以用于隧道凍害綜合防治的設計優化和施工方案合理確定，保證植被護坡用于強降雨條件下邊坡加固的科學性與合理性。并且具有理念先進、原理科學、技術可靠、設計簡單、施工快捷、經濟節減等諸多優勢。本發明在國內外均擁有極其廣泛的推廣應用前景。

附圖說明

圖1是本發明中涉及到的季節凍土區隧道止水防凍綜合技術示意圖。

具體實施方式

本發明還給出了季節凍土區隧道止水防凍方法的實施步驟，如下。

(1)隧道開挖之后，按照設計要求，及時施做一襯，以控制圍巖變形與破壞。

(2)在一襯之外，支填筑生石灰層的模(凈寬20cm-30cm，即生石灰層的厚度)。

(3)向生石灰層的模中分層填筑生石灰。填筑要求：每一層生石灰的虛厚度30cm-35cm，振搗密實至厚度18cm-23cm。

(4)生石灰層填筑完成之后，妥善拆除模板。拆模要求：小心動作，避免破壞生石灰層。

(5)生石灰層之外，鋪一層防水板。

(6)在防水板之外，黏貼一層10cm厚的苯板。

(7)在苯板之外，及時施做二襯。