[发明专利]一种寒区隧道施工缝双源供热排水防冻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于寒冷地区的地下工程，特别是交通隧道的施 工缝处的双源供热排水防冻方法。

背景技术

在隧道与地下工程中，由于防水板在铺设和运营过程中常出现破 损，导致地下水进入防水板和二次衬砌之间，并通过二次衬砌结构的 薄弱环节渗出，如施工缝、伸缩缝和沉降缝(简称三缝)，以及混凝 土的裂缝和不密实部位，其中在三缝处的渗漏占80％以上。在寒冷地 区，当隧道内气温低于零度时，渗漏部位就会出现冻结引起各种的冻 害。

防水和保温是目前防止寒区隧道冻害的主要方法。隧道与地下工 程三缝防水常用方法有设置中埋式止水带、中埋式止水条和背贴式止 水带等。为了做到无压止水，随着研究的深入，目前工程中逐步推广 各种类型的可排水止水带，如中埋式可排水止水带、背贴式可排水止 水带等。可排水止水带的特点是在止水带的中部设有与隧道排水系统 相通的排水通道，可快速排泄渗水，防止渗水从衬砌表面渗出。但是， 在寒区隧道，这些排水通道仍存在冰冻堵塞的问题。目前隧道多采用 设置保温层防止隧道冻害。采用保温层防冻存在的问题是：(1)在保 温层的作用下，隧道防排水体系必然后冻后融，导致春融期隧道拱脚 排水系统堵塞，引起拱圈大面积渗漏；(2)保温层造价很高，施工质 量要求很高，稍有不慎，即可能导致保温层局部失效，并在冻融循环 作用下迅速扩大，导致全部失效；(3)保温层耐久性不理想，运营养 护成本很高。

总的来说，供热防冻是解决寒区隧道冻害的根本方法。国内外曾 有采用暖气在隧道内全面供暖的报道。这种全面供暖方法，一方面仅 适用于靠近市区具备供暖条件的隧道，另一方面，由于隧道断面大， 空气不断流动，全面供暖能耗极高。而实际上，隧道防冻只需保证隧 道排水系统下游比上游后冻结先融化即可。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止排水通道冻结堵塞， 实现有效排水，以较低的能耗避免寒区隧道施工缝出现冻害的寒区隧 道施工缝双源供热排水防冻方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的寒区隧道施工缝双源供热 排水防冻方法，采用热气和电能两种能源形式对施工缝处的排水通道 进行小范围供热排水，热气和电能单独使用或组合使用。

将双源供热管设置于背贴式可排水止水带和中埋式可排水止水 带的排水通道的背水面，双源供热管是梯形、矩形或圆形的橡胶或聚 氯乙烯软管，双源供热管中间的空腔供热气通过，从而对排水通道进 行供热。同时，双源供热管内穿入电热带，连通电源后发热，能对排 水通道进行供热。

将隧道横断面划分为左拱脚加热区段、拱圈加热区段和右拱脚加 热区段，通过供热控制系统的控制指令，实现只对左拱脚加热区段和 右拱脚加热区段供热，或对整个横断面加热。控制的要求是保证隧道 拱脚和边墙处排水通道比拱圈处排水通道后冻结先融解。在冻结期或 春融期，拱脚部分进入负温而拱圈仍为正温时，可以只对两侧边墙加 热区段进行加热。当隧道全断面都为负温时，可以对整个横断面进行 加热。

自隧道洞口开始，每3～5个衬砌循环划分为1个加热区段，通 过供热控制系统的控制指令，控制每个区段供热系统的开启和关闭。 每个区段设置有温度传感器用以采集拱顶、拱腰和拱脚的温度，并设 有程控继电器，通过程序控制电热带的开启和关闭。

根据实时监测不同区段拱顶、拱腰和拱脚处衬砌表面的温度，通 过单片机的判断，决定相应区段供热系统的运行工况。

采用上述技术方案的寒区隧道施工缝双源供热排水防冻方法，采 用热气和电能两种能源形式对施工缝处的排水通道进行小范围供热 排水，以达到寒区隧道防冻目的，热气和电能可以单独使用，也可组 合使用。热气可直接来源于隧道中间段的暖空气，也可以在围岩或地 下通过循环系统获取地热来生成。电能可直接由隧道供配电系统获 得。本发明采用热空气和电能两种能源对隧道施工缝进行小范围、分 区段、分时段供热解冻，防止施工缝处排水通道冻结堵塞，实现有效 排水，从而避免寒区隧道施工缝出现冻害。

本发明的优点在于：通过对施工缝处可排水止水带的排水通道附 近的小区域进行加热，保证排水通道在冻结期和春融期的通畅，加热 时间短，加热范围小，可以显著降低能耗；以隧道中部的暖空气和围 岩地热形成热空气为主要热源，经济环保，辅以分区段分时段电能加 热，确保效果，便于控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。