浅谈寒区隧道防冻保暖技术.pdf

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1、2013年11月建材与装饰施工技术浅谈寒区隧道防冻保暖技术王斌（中铁十一局集团第二工程有限公司湖北十堰442000）摘要：冻害防治长期困扰寒区隧道，传统方法主要从加强支护衬砌结构、改善防排水效果、采取保温隔热措施等几方面着手，效果仍不理想。论文通过梳理以往寒区隧道冻害防治的基础理论与工程措施，提出供热防冻是解决寒区隧道冻害问题的根本方法，并对衬背U型供热管方法和施工缝衬背双源供热排水防冻方法进行了探讨，供相关人员参考。关键词：寒区隧道；防冻保暖；技术探讨中图分类号：U455.4文献标识码：B文章编号：1673-0038（2013

2、）33-0055-021引言隧道防水防冻压力。长期以来，渗漏水及其引发的冻害问题一直困扰着我国北方（3）设置防寒泄水洞地区和高海拔地区的隧道。渗漏水会造成路面湿滑衬砌结构侵对于严寒地区的富水隧道，在隧道正下方开凿防寒泄水洞，蚀、机电设施损毁或效率降低等不良后果在寒冷地区，渗漏水与隧道和泄水洞通过竖向和斜向的钻孔连接，全面降低隧道周边冻害互为因果，进一步引起衬砌开裂、剥落、挂冰和路面冒水、结地下水的高度，疏排地下水，从而减轻隧道防水防冻压力。冰以及洞口边仰坡热融滑塌，严重时导致隧道报废，显著降低隧（4）全断面设置衬砌隔热保温层道服

3、务水平，威胁行车安全，大大增加隧道运营养护成本。近年在隧道衬砌表面或二次衬砌与初期支护之间铺设泡沫等隔来我国投入到寒区隧道冻害治理的费用不断增加，即便如此，仍热保温材料，使隧道衬砌温度不降至零度以下，防止隧道冻害发有多座隧道饱受冻害困扰，甚至废弃。生。（5）拱脚局部设置岩棉保温层2寒区隧道冻害防治主要措施根据隧道拱脚温度低于拱圈这一特点，在隧道衬砌拱脚设置寒区隧道冻害是由液态水冻结、体积膨胀而引起，液态水冻岩棉保温层，使隧道拱脚温度高于拱圈，便于疏排渗水，改善防结成冰直接造成衬砌挂冰和路面结冰等病害；液态水冻结过程水防冻效果。发

4、生的体积膨胀则会引起很大的冻胀力，一旦冻胀力超出混凝（6）设置保温出水口土的强度，破坏就随之发生。理论研究表明，无论是衬砌背后水出水口处于隧道排水系统最下游，并暴露于外界空气中，如体，还是混凝土内部孔隙中水体，冻结时产生的冻胀力都十分可不采取措施，往往最早被冻结。因此，寒区隧道出水口应设置在观。不考虑冻胀时算出衬砌表面的应力比考虑冻胀时的粘弹解迎风、向阳的位置，表层涂黑或用保温材料覆盖，防止或减缓出小50%以上，正因为如此，单纯提高支护衬砌强度，很难解决寒水口的冻结，使隧道内液体水能及时排出。区隧道冻害问题，国内外隧道冻害防止都

5、立足于防止冻结现象（7）设置保温排水沟的发生。为防止隧道排水沟冻结，在排水沟上覆盖隔热保温层，防止防止冻结现象出现有三种手段：排水、保温和供热。水是引起排水沟过早冻结，导致上部排水不畅。冻害的根本原因，如果通过改善隧道防排水系统，使衬砌和围岩（8）设置深埋中心水沟在气温降到零度之前完全疏干，则冻害不会发生。保温是通过在对于冻深不大的季冻区隧道，可以将中心水沟埋置于冻结深衬砌内部或表面排水沟表面铺设保温隔热层，防止围岩、衬砌和度以下，利用地温使水沟内水流不冻结。排水沟进入负温，从而防止冻害发生；供热则是通过在衬砌内部（9）设置防寒

6、保温门或表面以及排水沟表面铺设供热系统，通过外部提供热能使围在夜间交通量不大时，可在隧道两端设置防寒保温门，夜间岩、衬砌和排水沟始终保持正温，防止冻害发生。根据上述理论，无车辆通行时，将洞门关闭以保持隧道洞内温度，防止冻结现象国内外曾采用的具体工程措施如下：发生。（1）加强注浆堵水（10）全面供热防冻在施工过程中，从地表或洞内向围岩内压注浆液充填围岩裂全面供热防冻是指通过热水或蒸汽，向隧道内供热，使洞内隙，封堵渗水通道，在隧道周围形成隔水保护圈，防止地下水流衬砌温度不低于冻结温度。此方法早期应用于城市或靠近城市向隧道，由此减轻隧

7、道防水、防冻压力。的短隧道，要求具有供热条件、隧道规模小。（2）加强支护衬砌排水在围岩表面和初期支护中设置足够密度的半圆排水管，在初3寒区隧道防冻研究新进展期支护与防水层之间设置足够密度的环向排水盲管或三维排水3.1寒区隧道防冻新思路板，在衬砌施工缝处使用可排水止水带，调整排水管路的坡度和尽管保温方法是目前国内外隧道防冻较常用的方法，但是从连接可靠度，全面提高排水系统的可靠性和排水效率，从而减轻大量工程实践来看，实施了保温措施的隧道在建成后的几年内·55·施工技术建材与装饰2013年11月有一定效果，时间一长，各种冻害仍不可避免

8、。笔者分析认为其程。据此，提出了施工缝衬背双源供热解冻排水防冻方法。主要原因在于：为了实现环保和节能的目的，可以采取以下措施：（1）实施隔热保温措施，只能延缓衬砌背后温度降低，在负温（1）能量来源持续时间很短的情况具有一定效果，但只要洞内空气负温时间供热系统的能