一種寒區(qū)隧道防凍保溫系統(tǒng)及防凍保溫施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道工程災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種寒區(qū)隧道防凍保溫系統(tǒng)及防凍保溫施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國交通建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，高速公路隧道所面臨的氣象水文、地質(zhì)地貌、圍巖類型等情況越來越復(fù)雜，滲漏水病害已成為公路隧道所面臨的最主要問題之一。在滲漏水的長期作用下，隧道襯砌結(jié)構(gòu)會發(fā)生侵蝕破壞，造成路面積水，惡化行車環(huán)境，同時，滲漏水將影響隧道內(nèi)機(jī)電、通風(fēng)、照明等設(shè)備的安全性及使用性能。尤其在運(yùn)營年限較久的寒區(qū)隧道，在反復(fù)凍融循環(huán)作用下，隧道防水材料長期性能急劇下降，導(dǎo)致滲漏水極易透過防水層進(jìn)入襯砌中，促使混凝土襯砌風(fēng)化、剝蝕，造成結(jié)構(gòu)破壞；而對于襯砌背后的排水系統(tǒng)，則極易因結(jié)冰、凍脹、凍裂等原因而產(chǎn)生排水性能下降，導(dǎo)致襯砌背后排水不暢，滲漏水從襯砌薄弱地方滲出，進(jìn)行而引發(fā)邊墻掛冰、路面結(jié)冰、襯砌凍脹開裂等病害，嚴(yán)重威脅到行車安全。
[0003]現(xiàn)有寒區(qū)隧道病害處治方法主要有圍巖注漿、埋設(shè)導(dǎo)水管、表面噴涂保溫材料等措施。在寒區(qū)隧道中使用圍巖注漿，其漿液滲透系數(shù)、凝結(jié)時間、擴(kuò)散半徑等因素極易受低溫的影響，防水效果并不理想，且圍巖注漿作業(yè)工期較長、成本較高；埋設(shè)導(dǎo)水管僅用于寒區(qū)隧道施工縫滲漏水處治方面，而對于隧道襯砌大面積滲水、慢滲情況的適用性較差，且由于導(dǎo)水管埋設(shè)深度一般較淺，極易發(fā)生結(jié)冰堵塞；表面噴涂保溫材料方法受噴涂厚度、材料性能等方面的限制，其保溫效果并不理想，且工程費(fèi)用較高?？傊瑥姆乐涡Ч?、經(jīng)濟(jì)效益等方面綜合考慮，現(xiàn)有寒區(qū)隧道防凍保溫技術(shù)已不能適應(yīng)隧道工程建設(shè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有寒區(qū)隧道防凍保溫技術(shù)中存在的問題，提供一種針對性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、施工簡便、可操作性強(qiáng)以及工程造價低的寒區(qū)隧道防凍保溫系統(tǒng)及防凍保溫施工方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種寒區(qū)隧道防凍保溫系統(tǒng)，其特征在于:所述寒區(qū)隧道防凍保溫系統(tǒng)包括鋁膜、輕骨料保溫混凝土、鋼波紋板、排水裝置、鋁膜固定裝置以及加熱裝置；所述鋁膜整體呈弓形并與寒區(qū)隧道的二次襯砌的內(nèi)側(cè)相匹配；所述鋁膜通過鋁膜固定裝置固定在寒區(qū)隧道的二次襯砌上；所述鋁膜與寒區(qū)隧道的二次襯砌之間設(shè)置有間隙；所述鋁膜與寒區(qū)隧道的二次襯砌之間所形成的間隙的底部連接有帶有承接口的排水裝置；所述鋁膜與寒區(qū)隧道的二次襯砌之間設(shè)置有間隙的寬度小于或等于排水裝置的承接口的寬度；所述鋁膜的內(nèi)側(cè)設(shè)置有鋼波紋板；所述鋼波紋板與鋁膜之間填充有輕骨料保溫混凝土 ；所述加熱裝置埋設(shè)在鋼波紋板與鋁膜之間的輕骨料保溫混凝土中。
[0007]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的鋁膜固定裝置包括鋁合金龍骨架、輕質(zhì)纖維水泥砂漿以及自攻螺絲；所述鋁合金龍骨架整體呈U型；所述鋁合金龍骨架的開口面向寒區(qū)隧道的二次襯砌，并通過自攻螺絲與寒區(qū)隧道的二次襯砌固定；所述鋁膜與鋁合金龍骨架固定；所述鋁合金龍骨架與寒區(qū)隧道的二次襯砌之間填充有輕質(zhì)纖維水泥砂漿。
[0008]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的輕質(zhì)纖維水泥砂漿由快硬水泥、玻璃纖維和珍珠巖按照質(zhì)量比是快硬水泥:玻璃纖維:珍珠巖=1:0.1:0.5的配比組成，所述輕質(zhì)纖維水泥砂漿的3d齡期時的抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于25Mpa。
[0009]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的加熱裝置包括PVC管以及設(shè)置在PVC管內(nèi)部的電加熱帶；所述PVC管預(yù)埋在鋼波紋板與鋁膜之間的輕骨料保溫混凝土中；所述PVC管的下端埋至排水裝置上，所述PVC管的上端從寒區(qū)隧道拱肩部位處彎出鋼波紋板。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的電熱帶包括電熱絲、玻璃纖維絕緣層、硅橡膠絕緣層以及金屬母線；所述金屬母線與電熱絲相連；所述玻璃纖維絕緣層環(huán)繞設(shè)置在電熱絲外部；所述硅橡膠絕緣層設(shè)置在玻璃纖維絕緣層外部。
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的電熱帶的輸出功率不小于50W/m，最高維持溫度為110°C，最高承受溫度為135°C。
[0012]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的排水裝置包括鋁合金集水槽、豎向排水管、縱向排水管、橫向排水管以及中心排水溝；所述鋁合金集水槽是整體呈U型的承接口 ；所述鋁合金集水槽依次通過豎向排水管、縱向排水管以及橫向排水管與中心排水溝相貫通；所述鋁合金集水槽與鋁膜和寒區(qū)隧道的二次襯砌之間所形成的間隙的底部相對接；所述鋁膜與寒區(qū)隧道的二次襯砌之間設(shè)置有間隙的寬度小于或等于鋁合金集水槽的寬度。
[0013]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的鋁膜是整體結(jié)構(gòu)或分體結(jié)構(gòu)；所述鋁膜的厚度不大于0.3mm;所述鋁膜是分體結(jié)構(gòu)時，所述鋁膜由多片鋁膜疊加支撐；所述每片鋁膜的幅寬是I?3m ;所述鋼波紋板是Q235-A熱軋鋼板，所述鋼波紋板的厚度不大于1.2mm，所述鋼波紋板的波峰高度為18mm。
[0014]一種基于如前所述的寒區(qū)隧道防凍保溫系統(tǒng)的寒區(qū)隧道防凍保溫施工方法，其特征在于:所述寒區(qū)隧道防凍保溫施工方法包括以下步驟:
[0015]I)對于在役寒區(qū)隧道，拆除隧道上部的照明設(shè)施以及電纜，鑿除隧道原有電纜溝，清除碎渣，平整基底，澆筑混凝土基座，基座厚度為30cm，寬度為1.2m ;對于新建寒區(qū)隧道，在二次襯砌施作前澆注混凝土基座；
[0016]2)根據(jù)寒區(qū)隧道斷面情況彎制鋁合金龍骨架，所述鋁合金龍骨架呈環(huán)形布設(shè)，相鄰兩個鋁合金龍骨架之間的縱向間距為1.0m，鋁合金龍骨架上端自拱頂起，下端設(shè)置在混凝土基座上，環(huán)向間隔50cm在鋁合金龍骨架兩側(cè)用自攻螺絲將鋁合金龍骨架固定在寒區(qū)隧道二次襯砌上；所述鋁合金龍骨架整體呈U型，所述鋁合金龍骨架的凹槽內(nèi)用輕質(zhì)纖維水泥砂漿進(jìn)行填充，所述輕質(zhì)纖維水泥砂漿由快硬水泥、玻璃纖維和珍珠巖按照質(zhì)量比是快硬水泥:玻璃纖維:珍珠巖=1:0.1:0.5的配比組成，輕質(zhì)纖維水泥砂漿的3d齡期時的抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于25MPa ；
[0017]3)從鋁膜卷上裁剪鋁膜片，鋁膜的厚度是0.3mm，幅寬是I?3m，在鋁膜片上標(biāo)出橫向中線，將該中線與隧道拱頂中線重合，自拱頂起向兩側(cè)鋪設(shè)鋁膜，鋁膜與寒區(qū)隧道二次襯砌之間留置有間隙，兩片鋁膜壓茬10cm，接茬位置應(yīng)與鋁合金龍骨架位置重合，環(huán)向間隔30cm布設(shè)一個自攻螺絲將鋁膜固定在鋁合金龍骨架上；
[0018]4)在鋁膜與寒區(qū)隧道二次襯砌之間所形成的間隙的底部設(shè)置鋁合金集水槽，所述鋁合金集水槽橫截面尺寸應(yīng)為5cmX 1cm ;在鋁合金集水槽下端混凝土基座上每隔1m鉆設(shè)一直徑為55mm的孔，插入i>50PVC管作為豎向排水管，豎向排水管下端接入縱向排水管中；
[0019]5)利用螺栓對鋼波紋板進(jìn)行環(huán)向拼裝成型后，再進(jìn)行縱向連接，其拱腳部位坐落于混凝土基座上；在鋼波紋板與鋁膜間預(yù)埋PVC管，該管下端埋至縱向排水管，上端自寒區(qū)隧道拱肩部位處彎出鋼波紋板；
[0020]6)利用人造陶粒、輕砂、硅酸鹽水泥、水、減水劑按質(zhì)量比是3:2.5:1.3:1:0.03的配比配制輕骨料保溫混凝土，其干表觀密度應(yīng)小于1950kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.84w/m.k ;利用注漿管將其填充入鋼波紋板與鋁膜間；輕骨料保溫混凝土填充應(yīng)自拱腳開始，逐步向上填充，在填充過程中應(yīng)采用表面振動器在鋼波紋板上進(jìn)行振實(shí)；
[0021]7)在PVC管內(nèi)插入電加熱帶。
[0022]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟5)中還包括對成型的鋼波紋板進(jìn)行防銹處理，所述防銹處理的方式是在鋼波紋板的外壁涂刷RPA型薄層防銹油。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0024]本發(fā)明提供了一種寒區(qū)隧道防凍保溫系統(tǒng)及防凍保溫施工方法，該防凍保溫系統(tǒng)利用鋁合金龍骨架和輕質(zhì)纖維水泥砂漿在原隧道襯砌表面敷設(shè)鋁膜，在鋁膜下部設(shè)置鋁合金集水槽、豎向排水管，從而將鋁膜與二襯之間的滲漏水集中導(dǎo)排至中心排水溝；并通過在鋼波紋板與鋁膜