[發明專利]一種高地溫公路隧道隔熱、散熱支護結構及施工方法

在審

• 申請號: 202011618861.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112727494A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 許島;張丙文;潘海波;胡文喜;張昱;王習進;陳斯玨;祁義輝;何利佳
• 申請（專利權）人: 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/38;E21D11/10;E21F1/00;E21F3/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李余江

本發明公開了一種高地溫公路隧道隔熱、散熱支護結構及施工方法，包括圍巖和其表面的隔熱層，所述隔熱層是通過噴涂硬質聚氨酯隔熱材料封閉圍巖表面形成的；在所述隔熱層上設有初期支護，所述初期支護為噴射鋼纖維混凝土覆蓋隔熱層表面形成的；在初期支護上鋪設有無紡布和耐熱防水卷材構成的防水層，在防水層上設有二次襯砌，二次襯砌內布置通風散熱結構。本發明通過直接噴涂硬質聚氨酯隔熱材料封閉圍巖，從源頭上阻斷或減少熱量傳輸至初期支護；通過二次襯砌通風散熱結構，實現二次襯砌內高溫氣體與洞內常溫氣體交換，將熱量疏導出襯砌結構，克服溫度應力對二次襯砌混凝土的不利影響，提高隧道襯砌結構耐久性。

技術領域

本發明屬于隧道襯砌結構技術領域，具體涉及一種高地溫公路隧道隔熱、散熱支護結構及施工方法。

背景技術

隧道工程的建設需求不斷增多，不可避免會穿越高地熱地層，而高地溫問題也逐漸成為亟待解決的重大問題。襯砌結構在高溫環境下，混凝土硬化過程中水化熱不易散發，不利于混凝土凝結，進而混凝土力學性能降低，無法充分發揮承載作用；二次襯砌結構內外側溫度分布不均，所引起的溫度應力導致二襯混凝土開裂，影響二襯結構耐久性，無法滿足使用壽命。此外，未采取有效的隔熱措施減少或阻斷熱量傳輸，施工階段人員和機械無法承受高溫環境作業，運營階段機電設備效率低下，故障頻發；未采取有效的散熱措施，運營階段襯砌結構承載能力無法保證。因此，高地熱公路隧道隔熱、散熱支護結構的研究極為重要。

目前對于隧道隔熱、散熱支護結構已經有了部分創新型研究，公開號為CN104594921A的發明公開了一種高地溫隧道隔熱散熱襯砌結構，它包括多孔泡沫混凝土、少孔泡沫混凝土、錨桿、環向管道、縱向管道、散熱片。然而通風散熱管道設置于隔熱泡沫混凝土中，并依靠溫差傳熱和煙囪效散熱，效率低下降溫效果不明顯。公開號為CN110145345A的發明專利公開了一種超高地溫隧道通風散熱支護結構及使用方法，它包括包括初期支護結構、防水層結構、隔熱層結構、二次襯砌結構、通風散熱結構、結構溫度量測系統和橫向連接管，所述的初期支護結構包括初噴結構、復噴結構，所述通風散熱結構位于初噴結構內，所述的橫向連接管將通風散熱結構與隧道內氣體交換系統相連。然而隔熱層夾雜于初期支護與二次襯砌之間，未對初期支護發揮隔熱作用，通風散熱結構的環向中空鋼架開孔較難且與縱向中空鋼架焊接難度較大。

發明內容

本發明旨在提供一種高地溫公路隧道隔熱、散熱支護結構，秉承“熱源封堵，內部散熱”理念，通過直接噴涂硬質聚氨酯隔熱材料封閉圍巖，從源頭上阻斷或減少熱量傳輸至初期支護，保證初期支護及二次襯砌混凝土在高地溫環境下承載能力不降低，具有良好的抗熱、耐熱性能；通過二次襯砌通風散熱結構，實現二次襯砌內高溫氣體與洞內常溫氣體交換，將熱量疏導出襯砌結構，克服溫度應力對二次襯砌混凝土的不利影響，提高隧道襯砌結構耐久性。從而解決高地溫狀態下公路隧道洞內施工環境較高和運營階段隧道支護結構安全性問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高地溫公路隧道隔熱、散熱支護結構，包括圍巖和其表面的隔熱層，所述隔熱層是通過噴涂硬質聚氨酯隔熱材料封閉圍巖表面形成的；在所述隔熱層上設有初期支護，所述初期支護為噴射鋼纖維混凝土覆蓋隔熱層表面形成的；在初期支護上鋪設有無紡布和耐熱防水卷材構成的防水層，在防水層上設有二次襯砌，二次襯砌內布置通風散熱結構。

進一步的，所述隔熱層由聚氨酯硬泡組合聚醚酯和異氰酸按照1:1質量比混合，通過噴漿機械手將混合料噴涂于圍巖表面，發泡形成。

進一步的，所述防水層采用無紡布固定于初期支護表面，再采用耐高溫防水卷材緊貼無紡布。

進一步的，所述通風散熱結構是將二次襯砌鋼筋替換為鋼管，采用焊接鋼管接頭連接鋼管，使其組成通風管道，按照梅花形預留通風口并安裝空壓機和抽氣泵，實現氣體交換。