[发明专利]一种高地温隧道隔热散热衬砌结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道衬砌结构，具体涉及一种高地温隧道隔热散热衬砌结构。

背景技术

随着国民经济的飞速发展和隧道施工技术的不断进步，与交通建设和水资源开发有关的隧道工程和其它地下工程逐渐向长大深埋方向发展，高地温病害也逐渐成为地下工程的一大难题。比如国外的瑞士辛普伦隧道最大埋深2136米，施工期最高地温55.4℃；我国的西康铁路秦岭隧道最大埋深1600米，施工期最高地温40℃；云南高黎贡山铁路隧道最大埋深1155米，最高地温达到了60℃；新疆公格尔一布仑口水电站发电引水隧洞高地温洞段实测掌子面最高环境温度67℃、钻孔内最高温度82℃，为国内罕见的高地温条件下的水工隧洞工程。

高地温会对隧道工程产生各种不利的影响和危害。高温会影响隧道支护结构的物理力学参数(强度、弹模等)；由于温度的不均匀分布，而在衬砌结构内会产生的温度应力会降低隧道衬砌结构体系的承载能力和耐久性；洞室内的高温高湿将导致机械设备的工作条件恶化、效率降低、故障增多；隧道建成运营后，由于洞内温度过高，将造成隧道养护维修困难，从而导致运营成本大幅提高。而且在考虑高地温影响时，围岩内外的温差产生了温度场，而衬砌结构应力主要由温度场产生，根据衬砌厚度的敏感性分析，增大衬砌厚度并不能明显改善衬砌应力。而且温度场产生的拉应力值大，如将其作为不可消除荷载，结构所需的配筋量也十分大，但在温度作用下配置大量的钢筋并不能抑制混凝土自身收缩产生裂缝。所以，对于高地温隧道结构的隔热散热研究显得尤为必要。而目前国内高地温隧道衬砌支护结构主要是采取隔热方式减轻围岩表面温度应力的影响，如专利号201110148520.3公开的高地温隧道抗防热衬砌结构，其主要作用是抗热和耐热，而且施工工艺过于复杂，其整体稳定可靠性难以保证；专利号201220214957.2公开的一种地热侵蚀条件下的隧洞衬砌用双层结构混凝土，仅仅是采用双层混凝土结构隔热，没有采用隔热层与防水层，关于散热方面仅仅是布置了Φ50mm的钢管用于临时散热。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明目的在于提供一种高地温隧道隔热散热衬砌结构，旨在解决现有的隧道衬砌结构隔热散热效果不佳，影响隧道衬砌结构体系的承载能力和耐久性能的问题。

(二)技术方案

一种高地温隧道隔热散热衬砌结构，其特征在于：包括初衬、锚杆、环向管道、纵向管道、散热片；其中所述的环向管道和纵向管道均设置于少孔泡沫混凝土中；所述的初衬由多孔泡沫混凝土和少孔泡沫混凝土组成；所述锚杆的端部与环向管道相连；所述的纵向管道与环向管道相连；所述散热片设置于环向管道底部并设置于纵向排水管道中；所述防水板通过粘结性隔热涂料粘贴在少孔泡沫混凝土表面，所述防水板表面粘贴有一层隔热卷材。

进一步的，所述的所述多孔泡沫混凝土为初喷，厚度约为5-10cm，并全面覆盖围岩；所述少孔泡沫混凝土为复喷，厚度约为15cm，并全面覆盖和包裹环向管道和纵向管道构成的散热管网。

进一步的，所述的多孔泡沫混凝土中加入了钢纤维。

进一步的，所述的锚杆是中空的。

进一步的，所述的环向管道和纵向管道均为钢管，管道直径均约为40mm-60mm；所述的钢管上开有微小孔洞，所述孔洞位于贴近多孔泡沫混凝土一侧的钢管表面并随机布设，孔径约为1-3mm。

进一步的，所述的环向管道与锚杆采用焊接方式连接；所述的纵向管道与环向管道采用三通接头连接，其中环向管道底端伸入纵向管道中，纵向管道伸出隧道外并向上弯折，其伸出部分均套有多个紧密相贴的散热片；所述环向管道的布置间距为2-4m，所述纵向管道交错布置连接贯通环向管道。

进一步的，所述散热片为圆环形，外边缘具有翻边。

进一步的，所述的少孔泡沫混凝土表面涂抹一层粘结性隔热涂料。

进一步的，所述的隔热卷材采用离心玻璃纤维棉或者陶瓷耐火纤维纸。

(三)有益效果