[發明專利]基于相變調溫混凝土的隧道防凍保溫結構及施工和運行方法

有效

• 申請號: 201610410100.0
• 申請日: 2016-06-12
• 公開（公告）號: CN106089264B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 張國柱;高源;劉松玉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E21D11/38
• 分類號: E21D11/38;E21D11/10;E21F5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉

1.一種基于相變調溫混凝土的隧道防凍保溫結構，包括隧道洞壁由外到內依次布設的隧道初襯、防水板、隧道二襯和防火板，其特征在于：所述隧道二襯的混凝土中含有多孔輕骨料和相變膠囊，在隧道二襯和防水板之間夾設有加熱裝置；所述隧道二襯的混凝土在環向上由多個區域組成，相鄰區域的二襯混凝土的熱物性均不相同；位于頂部區域的二襯混凝土多孔輕骨料含量最高，從頂部區域至拱腳區域輕骨料的含量依次降低；拱頂區域的隧道二襯中相變膠囊相變溫度不高于-3℃，拱腰區域、邊墻區域和拱腳區域的隧道二襯中的相變膠囊的相變溫度不低于5℃。

2.根據權利要求1所述的基于相變調溫混凝土的隧道防凍保溫結構，其特征在于：每個區域的隧道二襯混凝土內預埋塑料管，在隧道軸線方向預埋的塑料管呈水平單U型布置，塑料管內鋪設有供熱裝置。

3.根據權利要求2所述的基于相變調溫混凝土的隧道防凍保溫結構，其特征在于：每個區域的隧道二襯與防水板之間安裝溫度傳感器，用于檢測地下水的溫度，智能控制供熱裝置的開啟時機和運行時間。

4.根據權利要求1所述的基于相變調溫混凝土的隧道防凍保溫結構的施工方法，其特征在于：

在隧道施工時依次布設隧道初襯、防水板、隧道二襯和防火板，所述隧道二襯的混凝土中含有多孔輕骨料和相變膠囊，在隧道二襯和防水板之間鋪設加熱裝置；

其中，隧道二襯混凝土在環向上有多個區域組成，相鄰區域的隧道二襯混凝土的熱物性均不相同；位于頂部區域的隧道二襯混凝土多孔輕骨料含量最高，從頂部區域至拱腳區域輕骨料的含量依次降低；

在隧道拱頂區域隧道二襯中添加相變溫度不高于-3℃的相變膠囊，拱腰區域、邊墻區域和拱腳區域的隧道二襯中添加相變溫度不低于5℃的相變膠囊；

在每個區域的隧道二襯混凝土內預埋塑料管，在隧道軸線方向預埋的塑料管呈水平單U型布置，塑料管內鋪設供熱裝置；

在每個區域的隧道二襯與防水板之間安裝溫度傳感器，檢測地下水的溫度，智能控制供熱裝置的開啟時機和運行時間。

5.根據權利要求1所述的基于相變調溫混凝土的隧道防凍保溫結構的運行方法，其特征在于：

在入冬時期，以隧道二襯與防水板之間的監測溫度0℃為控制指標，從拱腳至拱腰區域依次開啟加熱裝置，待拱頂區域的地下水全部凍結后，關閉拱腰區域的供熱裝置；待拱腰區域的地下水全部凍結后，關閉拱腳區域的供熱裝置，最終實現隧道全斷面由上至下依次凍結，形成封閉的天然止水屏障；

在春融時期，先加熱隧道拱腳區域，隨后依次從下至上實現全斷面融化。