專利名稱：一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧道工程裝置，尤其是涉及一種用于多年凍土隧道的 隔熱保溫層。二、 背景技術(shù)隧道穿越多年凍土層，由于施工、列車散熱及氣溫等外界條件的影響，凍 土層的邊界條件發(fā)生改變，隧道周圍處于多年凍結(jié)狀態(tài)的圍巖就要發(fā)生融化， 變成凍土活動層，亦即形成凍融圈。凍融圈的循環(huán)使襯砌結(jié)構(gòu)處在凍脹力往復(fù) 作用的不利環(huán)境中，往往造成襯砌嚴(yán)重開裂甚至破壞。因此，凍融圈是多年凍 土地區(qū)影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的一個極其重要的因素，對其范圍、動態(tài)變化的控制 十分必要。我國己建嚴(yán)寒地區(qū)及多年凍土地區(qū)隧道主要集中在牙林線、嫩林線及南疆 線。由于氣候嚴(yán)寒，大多數(shù)隧道內(nèi)較為普遍地發(fā)生襯砌開裂，酥碎，剝落、掛 冰和線路冒水、積水、結(jié)冰等病害，嚴(yán)重威脅行車安全，降低隧道使用壽命， 養(yǎng)護(hù)工作繁重，治理十分困難。國外，日本、俄羅斯、北歐、北美等國的凍害 也十分嚴(yán)重。如日本曾對國鐵全線進(jìn)行了一次調(diào)查，在總數(shù)3819座隧道中，漏水的占56%(2135座)，總延長1834km中占71X(1296km)。其中，在嚴(yán)寒地區(qū) 發(fā)生凍害者約占34%(130座)，凡是漏水的隧道幾乎100%地形成凍害。 國內(nèi)外大量學(xué)者也進(jìn)行過一些研究，在國外，主要是在防凍保暖的措施方 面做了一些研究工作，在蘇聯(lián)，采用管式電力加熱器對隧道供暖，用新型高效 的保溫材料對水溝保溫。日本在北海道上羽幌隧道襯砌表面覆上絕熱材料，盡 量防止地?zé)岱懦?，借以保持隧道襯砌表面的溫度不致降到冰點(diǎn)以下(0kada，1990)。但這些研究用于嚴(yán)寒地區(qū)隧道，對于多年凍土隧道并不適應(yīng)， 且運(yùn)營成本太高。三、實(shí)用新型內(nèi)容-本實(shí)用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種用于多年凍土 隧道的隔熱保溫層，其可以以較小的厚度起到較大的隔熱效果，保溫效果良好， 自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，材料耐久性好，施工方便，在暖季時有效阻止了熱量向圍巖的 傳遞。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層，隧道包括一次襯砌和二次襯砌，其 特征在于所述一次襯砌與二次襯砌之間設(shè)置有隔熱保溫層。 上述隔熱保溫層的厚度按以下公式計算式中Z為水結(jié)冰或融化潛熱， 一般工程熱工計算中取334. 56kJ/kg; A為土體的干密度，kg/m3;Ff為土中的總含水量，以小數(shù)計； ^為凍土中的未凍水含量，以小數(shù)計； r。為空氣平均溫度，單位°C; ^為空氣溫度年較差之半，單位°C; 仏為混凝土厚度。上述隔熱保溫層的厚度為5厘米。 上述隔熱保溫層內(nèi)外兩面加鋪有防水層。 上述隔熱保溫層采用聚胺酯板材。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1、 本實(shí)用新型首次在多年凍土隧道中應(yīng)用了隔熱保溫技術(shù)，保證了凍土的 穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)的安全。為了最大限度地減小圍巖與外界環(huán)境的熱量交換，在多年 凍土隧道中應(yīng)用了隔熱保溫技術(shù)，在一、二次襯砌間設(shè)隔熱保溫層，作為導(dǎo)熱 系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他介質(zhì)的材料，可以以較小的厚度起到較大的隔熱效果?，F(xiàn)場 地溫測試資料表明，施工期間隧道背后被破壞的凍土在逐漸恢復(fù)，隔熱保溫層 在暖季時有效阻止了熱量向圍巖的傳遞，多年凍土隧道表現(xiàn)出良好的回凍趨勢。2、 本實(shí)用新型解決了多年凍土隧道在設(shè)計和施工中遇到的凍害防治措施、 隔熱保溫設(shè)計等一系列關(guān)鍵問題，保證了凍土隧道的成功修建，對于今后類似 工程的建設(shè)具有借鑒意義。因此，本實(shí)用新型的社會及經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為隔熱保溫層厚度為5cm時的最佳導(dǎo)熱系數(shù)與年平均氣溫之間的關(guān)系；圖3為隔熱保溫層導(dǎo)熱系數(shù)為0. 03 W/(m. °C)時的最佳厚度與年平均氣溫之 間的關(guān)系。圖中，l-一次襯砌，2-復(fù)合防水板，3-隔熱保溫層，4-防水層，5-二次襯 砌。五具體實(shí)施方式
參見圖1，隧道包括一次襯砌1和二次襯砌5， 一次襯砌1與二次襯砌5之間設(shè)置有隔熱保溫層3，在一次襯砌l支護(hù)后，就鋪設(shè)隔熱保溫層3，以緩沖二 次襯砌5承受的凍脹力，并延緩保溫材料的老化，減少維修養(yǎng)護(hù)的工作量。在 隔熱保溫層3內(nèi)外兩面還要加鋪防水層4，然后澆注二次襯砌5。兩座隧道的隔 熱層構(gòu)造形式為"一次襯砌1+防水板2+隔熱保溫層3+防水層4+二次襯砌5"， 同時，考慮隔熱材料的老化問題，在二次襯砌5內(nèi)輪廓預(yù)留了保溫層3補(bǔ)強(qiáng)的 空間。當(dāng)隧道鋪設(shè)的保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)一定時，可以通過以下公式計算隔熱 保溫層的設(shè)計厚度<formula>formula see original document page 6</formula>式中丄為水結(jié)冰或融化潛熱， 一般工程熱工計算中取334. 56kJ/kg; A為土體的干密度，kg/m3;『為土中的總含水量，以小數(shù)計； R為凍土中的未凍水含量，以小數(shù)計； r。為空氣平均溫度，單位°C;^為空氣溫度年較差之半，單位°C; H。為混凝土厚度。本實(shí)用新型中隔熱保溫層采用聚胺酯板材，厚度為5厘米，圖2顯示了隔 熱保溫層3厚度為5cm時的最佳導(dǎo)熱系數(shù)與年平均氣溫之間的關(guān)系。圖3為隔 熱保溫層3導(dǎo)熱系數(shù)為0.03 W/(mZC)時的最佳厚度與年平均氣溫之間的關(guān)系。
權(quán)利要求1、一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層，隧道包括一次襯砌(1)和二次襯砌(5)，其特征在于所述一次襯砌(1)與二次襯砌(5)之間設(shè)置有隔熱保溫層(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層，其特征在于所述隔熱保溫層的厚度按以下公式計算丄為水結(jié)冰或融化潛熱， 一般工程熱工計算中取334. 56kJ/kg; A為土體的干密度，kg/m3;W為土中的總含水量，以小數(shù)計； ^為凍土中的未凍水含量，以小數(shù)計；r。為空氣平均溫度，單位°C;^為空氣溫度年較差之半，單位°C; //。為混凝土厚度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層，其特 征在于所述隔熱保溫層(3)的厚度為5厘米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層，其特征在于所述隔熱保溫層(3)內(nèi)外兩面加鋪有防水層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層，其特征在于所述隔熱保溫層(3)采用聚胺酯板材。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于多年凍土隧道的隔熱保溫層，其可以以較小的厚度起到較大的隔熱效果，保溫效果良好，自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，材料耐久性好，施工方便，在暖季時有效阻止了熱量向圍巖的傳遞。本實(shí)用新型隧道包括一次襯砌和二次襯砌，一次襯砌與二次襯砌之間設(shè)置有隔熱保溫層，采用聚氨酯板材。隔熱保溫層內(nèi)外兩面加鋪有防水層，隔熱保溫層的厚度按以上公式計算。∴
文檔編號E21D9/14GK201041044SQ200720032560
公開日2008年3月26日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者劉小剛, 劉赤貞, 李國良, 楊國柱, 梁文灝, 蘇新民, 黃雙林 申請人:鐵道第一勘察設(shè)計院