[发明专利]一种季节冻土区隧道冻害防治装置及安装方法

说明书

本发明公开了一种季节冻土区隧道冻害防治装置及安装方法，本发明通过在隧道内表面设置初期支护和二次衬砌，并在初期支护和二次衬砌内设置冷浴管，冷浴管连接制冷仓，本装置能使使季节冻土隧道围岩始终保持负温，减小围岩冻融循环作用对隧道衬砌造成的损伤，与现有季节冻土隧道防冻方法有所区别，不只是一味地升高温度，确保隧道围岩不冻结；本装置设置有与中控室连接的温度传感器，能够实时采集隧道内温度，并及时调整制冷量，提高了整体效率。

技术领域

本发明属于寒区隧道工程病害防治领域，具体涉及一种季节冻土区隧道冻害防治装置及安装方法。

背景技术

随着我国高速公路网不断完善，季节冻土区也修建了很多隧道工程。目前调研资料表明，季节冻土区隧道常常出现衬砌酥碎剥落，衬砌开裂漏水等病害，严重威胁隧道行车安全。与多年冻土区隧道不同，季节冻土区隧道冻害更加明显，究其原因就是隧道外气温周期性变化，导致隧道衬砌与围岩也发生周期性变化，夏季气温较高时，围岩融化，隧道汇水作用导致围岩周边地下水向隧道处汇集，冬季温度降低，围岩冻结，由于夏季的汇水作用会发生更大的冻胀力，一个冻融循环周期使衬砌发生了明显的卸载和再加载作用，长此以往，就回导致隧道衬砌混凝土发生裂损。目前季节冻土区隧道病害防治思路一般包括，主动保温方式和被动保温方式两种，主动保温方式是指通过电加热的方法给隧道提供热能，保证隧道围岩在冬季不发生冻结，被动保温方式是指设置一定厚度的保温层，减少隧道环境与围岩的热交换，避免围岩发生冻胀。目前两种方式各有缺点，如主动保温方式耗能太大，在某些年温度较低的季节冻土隧道显然适用性比较局限，而被动保温方式，短时间效果尚可，但长时间保温效果常常不佳，当然目前还发展了主动被动保温方式相结合的方法，但实践效果来看仍然不是很好，尤其在年平均温度较低的季节冻土区隧道时常会发生衬砌冻裂漏水情况。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种季节冻土区隧道冻害防治装置及安装方法，通过设置衬砌和围岩之间的制冷系统，保证隧道在夏季温度较高的时候不发生融化，从而保证隧道围岩自建成后始终处于冻结状态，这样既避免了隧道围岩裂隙水在融化时向隧道处汇集，也避免了冻融循环作用造成的衬砌疲劳破坏。

为了达到上述目的，一种季节冻土区隧道冻害防治装置，包括设置在隧道内的支护系统，支护系统内设置有制冷系统，制冷系统连接控制系统，制冷系统和控制系统均连接供电系统；

支护系统包括初期支护和二次衬砌，初期支护与隧道内表面接触，初期支护和二次衬砌间具有内腔，内腔内设置有防水层和保温层，防水层与初期支护接触，保温层与二次衬砌接触；

制冷系统包括置于防水层和保温层之间的冷浴管，冷浴管连接制冷仓，冷浴管与制冷仓组成回路，冷浴管中充填冷浴液，冷浴管的输出管路上设置有增压泵；

控制系统包括设置在隧道内的温度传感器，温度传感器连接信号解调仪，信号解调仪连接中控室，中控室连接制冷仓；

中控室用于接收温度传感器的信号，并判断是否开启制冷系统。

防水层采用EVA防水板，保温层采用聚氨酯保温板。

冷浴管沿隧道纵向环形布置，冷浴管为直径5mm的金属管。

冷浴管上设置有阀门。

温度传感器设置在隧道拱顶处的防水层和保温层之间。

供电系统采用太阳能发电板发电或交流电供电。

一种季节冻土区隧道冻害防治装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤一：隧道的掌子面开挖到所需距离后，在掌子面上制作初期支护，然后在初期支护表面敷设防水板；

步骤二：将冷浴管预制成隧道断面形状，敷设于防水板表面；

步骤三：在冷浴管相同断面的隧道拱顶处安装温度传感器，并将引线导出备用；