[发明专利]一种季节冻土区隧道防冻系统及安装方法

说明书

本发明公开了一种季节冻土区隧道防冻系统及安装方法，本发明在初期支护上设置若干压力传感器，能够实时监测各点的压力变化情况，当冻胀力发生时，压力传感器数值会增大，控制系统接收信息，并以此控制各点的电加热板工作状态，实现了智能化精确控制，有效减小冻胀力及冻害的发生概率，本防冻型式能够实现定点工作，精确定位出现冻胀力的位置，并对该位置进行加热，避免隧道全长加热，造成电能浪费，本发明还设置带进水孔的排水管，能及时拍走冻胀点融化产生的水，避免二次冻胀的发生。本发明结构明确，可操作性强，绿色环保，具有良好的推广前景。

技术领域

本发明属于防冻保温领域，具体涉及一种季节冻土区隧道防冻系统及安装方法。

背景技术

随着基础交通设施的不断完善，高速公路网逐渐延伸到西部高海拔地区和东北高纬度地区，高海拔和高纬度地区多属于季节冻土区，应高速公路建设要求，不可避免的要修建许多季节冻土区隧道。季节冻土区气候变化明显，冬季和夏季温差大，常常出现冻融循环现象，目前研究表明，季节冻土区隧道受到季节性冻融作用多出现衬砌开裂，衬砌漏水，衬砌挂冰等冻害，一方面是由于早期隧道建设经验不足，未采取合理的防冻保温措施，另一方面是冻胀力成因复杂，现有技术还难以避免冻胀力产生，究其原因上述季节冻土区隧道冻害均是由冻胀力作用引起的。

目前业内公认的冻胀力发生有三个必备条件：围岩破碎，水源充足，持续低温，只要避免三个条件同时发生，就可以避免冻胀力的不利影响。为了减小或消除冻胀力，研究人员也做了许多工作，提出了许多措施，但围岩和水源属于衬砌背后问题，具有不可控性，目前的思路多以避免围岩低温为手段来减小冻胀力，提出了多种保温措施，常用的保温方式有防风门、敷设保温层和电加热等，防风门影响正常行车，对车流量较小的隧道才适用，且保温效果不是太好；在衬砌表面或初支和二衬之间设置保温层，但保温层的保温效果难以达到预期效果；另外还有主动保温的电伴热加热保温防水，但电伴热费用太高，未得到广泛应用。可以看出目前针对季节冻土区隧道的防冻问题还没有一种较好的方法，而季节冻土区隧道的冻害问题是一个亟待解决的现实问题。

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防冻系统及安装方法，能够有效减小季节冻土区隧道的冻害问题。

为了达到上述目的，一种季节冻土区隧道防冻系统，包括设置在隧道内壁上的初期支护，初期支护上设置有若干测点，测点处设置有压力传感器，初期支护外沿隧道环向设置有若干集水管，集水管上开设有若干进水孔，所有集水管均连接排水管，集水管外设置有防水层，防水层外设置有若干电加热板，电加热板外设置有保温层，保温层外具有二次衬砌，压力传感器和电加热板均连接控制系统；

控制系统用于采集所有压力传感器的参数，并与预设阈值进行对比，并控制电加热板开启或关闭，每个电加热板均能通过控制系统独立控制。

初期支护上的测点具有若干组，每组测点等间距设置在初期支护的轴向内表面上，每组测点中具有六个测点，六个测点等间距设置在初期支护的环向内表面上。

集水管首先预制成隧道断面形状，集水管上分布有进水孔，进水孔上覆盖有过滤网。

排水管设置正在隧道的仰拱处。

集水管与排水管采用直角接头连接。

控制系统、压力传感器和电加热板的电源通过太阳能发电和风力发电中的一种或共同提供。

一种季节冻土区隧道防冻系统的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，随着隧道开挖过程，施作完初期支护之后，依次安装各个测点的压力传感器，并导出引线；

步骤二，沿隧道环向安装若干集水管，径向安装排水管，将所有集水管与排水管连接；

步骤三，在集水管外安装防水层，防水层安装完毕后，依次分块安装电加热板，并导出引线，每一块电加热板分别连接一根导线，实现独立控制；