CN103410530A - 隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法，在二次衬砌浇筑前，将包裹有石蜡的伴热电缆环向安装于初期支护或防水板的表面，然后浇筑二次衬砌混凝土，待混凝土凝固后，对伴热电缆通电使其发热，将石蜡熔化、流出，形成混凝土背后的排水孔；在没有防冻需要的一般隧道中，石蜡熔化流出后，伴热电缆抽出重复使用；在有防冻需要的隧道中，直接将伴热电缆保留在排水孔内，在外部联通电源及其控制装置，随时对排水孔进行加热，有效防止渗漏水和冻害。本发明是一种在隧道二次衬砌背后人工形成比较密集、直径适中的排水孔，解决隧道初期支护与二次衬砌的排水及防冻问题且低成本、高效率的隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法。

Description

隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法
技术领域
本发明涉及隧道与地下工程的排水方法，具体的讲是涉及一种用于隧道防水防冻工程，特别是通过在隧道二次衬砌背后采用电热熔蜡方法造孔排水及供热防冻的方法。
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，导致围岩地下水进入防水板和二次衬砌之间，并穿过二次衬砌结构的薄弱环节渗出。目前隧道渗漏水病害十分普遍，约有70%的运营隧道存在渗漏水问题。这一现状表明隧道围岩中的地下水透过初期支护和防水板的现象是普遍存在的。在这样的技术条件下，仅通过二次衬砌混凝土及其止水条（带）的堵水，很难达到二次衬砌表面不出现渗水的效果。因此，加强二次衬砌背后的排水被认为是解决隧道防排水难题的主要途径。
目前隧道初期支护与二次衬砌之间的排水措施主要有三种：土工布、环向排水盲管和毛细透排水管。设置于初期支护与防水板之间的土工布，主要起到保护防水板不被顶破的衬垫作用，在一定程度能利用其毛细作用将渗水引排至隧道拱脚排水系统。但由于压力作用和泥沙淤塞，其实际排水能力极小，且随着时间增加而不断降低。环向排水盲管是目前隧道初期支护与二次衬砌之间的主要排水措施，一般间隔10-25米设置一环，水量较大时可以加密。环向排水盲管直径4-5厘米，考虑其对隧道结构受力的影响及管材成本，一般不能密集设置，因而其排水效果也比较有限。另外，较大直径的环向排水盲管在混凝土浇筑过程中经常被挤压变形而影响其排水效果。毛细透排水管则由于管路直径过小（通常为1-2毫米）、主要利用毛细作用排水，其排水能力也十分有限，大面积铺设也存在成本过高的问题。除了排水能力十分有限之外，在寒冷地区隧道中，上述排水措施都会因冰冻而导致排水管路堵塞，无法起到排水作用，由此引起渗漏水和冻害交互作用。
综合上述背景，现有技术手段尚不能低成本、高效率地解决隧道初期支护与二次衬砌的排水及防冻问题。如何在隧道二次衬砌背后形成具有宏观（非毛细作用）排水能力的人造排水孔道，并能通过供热防止其冬季冻结，是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在隧道二次衬砌背后人工形成比较密集、直径适中的排水孔，解决隧道初期支护与二次衬砌的排水及防冻问题的隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法，在二次衬砌浇筑前，将包裹有石蜡的伴热电缆环向安装于初期支护或防水板的表面，然后浇筑二次衬砌混凝土，待混凝土凝固后，对伴热电缆通电使其发热，将石蜡熔化、流出，形成混凝土背后的排水孔；在没有防冻需要的一般隧道中，石蜡熔化流出后，伴热电缆抽出重复使用；在有防冻需要的隧道中，直接将伴热电缆保留在排水孔内，在外部联通电源及其控制装置，随时对排水孔进行加热，有效防止渗漏水和冻害。
所述的石蜡的厚度为2～5毫米。
所述的石蜡的熔点在60～90℃。
采用上述技术方案的隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法，包括衬砌背后的电热熔蜡造孔方法和衬背排水孔内使用伴热电缆供热排水的防冻方法，二次衬砌背后的排水孔是通过伴热电缆加热熔化石蜡形成的，当温度低于零度时，可以通过伴热电缆供热防止衬背排水孔结冰、堵塞而影响排水效果，达到隧道初期支护和二次衬砌之间有效的防水防冻目的。
本发明的优点在于：通过采用包裹有石蜡的伴热电缆造孔，石蜡的熔化既给伴热电缆抽拔提供了空间，石蜡本身又起到润滑作用；在没有防冻需要的隧道中，伴热电缆可以反复使用，显著降低造孔成本；在有防冻需要的隧道中，伴热电缆则可以直接用于隧道衬背供热，不仅施工方便，还解决了以往直接使用伴热电缆供热时虽有热源但无排水通道的问题。本发明在隧道二次衬砌背后人工形成比较密集（沿隧道纵向30～50厘米设置一环）、直径适中（1～2厘米）的排水孔。对于一般山岭隧道，可以利用初期支护与二次衬砌之间的排水孔将渗水快速排走而不引起渗漏；对于寒冷地区隧道，可以进一步地采用伴热电缆对排水孔进行供热防止冰冻堵塞排水孔，有效防止渗漏和冻害。
综上所述，本发明是一种在隧道二次衬砌背后人工形成比较密集、直径适中的排水孔，解决隧道初期支护与二次衬砌的排水及防冻问题且低成本、高效率的隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法。
附图说明
图1是衬砌混凝土浇筑时熔蜡伴热电缆的安装示意图；
图2是通电熔蜡后伴热电缆在隧道二次衬砌中的状态示意图；
图3是抽出伴热电缆后隧道二次衬砌背后的成孔示意图；
图4是一般地区隧道二次衬砌背后的人工造孔排水示意图；
图5是寒冷地区隧道二次衬砌背后的人工造孔排水示意图；
图6是隧道二次衬砌背后造孔的横断面示意图。
图7是隧道二次衬砌背后造孔的三维立体示意图。
图中：1-伴热电缆，2-石蜡，3-复合防水层，4-初期支护，5-二次衬砌，6-衬背排水孔，7-围岩，8-渗水裂隙，9-排水边沟。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
参见图1所示，用于衬背造孔的材料为包裹有石蜡2的伴热电缆1，石蜡2的厚度为2～5毫米，具体根据衬背排水孔6的设计尺寸和伴热电缆1的尺寸确定。石蜡2的熔点在60～90℃，以利于伴热电缆1对其进行加热熔化。伴热电缆1为防水防爆型伴热电缆，伴热最高温度为120～150℃。在二次衬砌5的混凝土浇筑前，将包裹有石蜡2的伴热电缆1安装在复合防水层3上，然后浇筑混凝土。参见图2所示，待二次衬砌5的混凝土凝固后，给伴热电缆1通电发热，当伴热电缆1及周边温度超过石蜡2的熔点后，石蜡2熔化从衬背排水孔6流出，伴热电缆1和二次衬砌5之间形成一个空隙，可以供渗水排出。在没有防冻需要的隧道中，可以将伴热电缆1从衬背排水孔6中抽出，重复使用，参见图3所示。
图4～图7为本发明在隧道工程中的使用状态图。参见图4所示，在没有防冻需要的隧道中，通过采用本发明，沿隧道纵向每间隔30-50厘米形成一道沿隧道环向的衬背排水孔6（参见图7所示），隧道周边围岩7中的地下水沿着初期支护4的渗水裂隙8向复合防水层3渗透。当复合防水层3破损后，渗水与二次衬砌5接触，由于复合防水层3与二次衬砌5之间有密集的衬背排水孔6，渗水可以很快流向拱脚进入隧道排水系统，如图6中的排水边沟9，避免了渗水透过二次衬砌5出现在隧道表面。参见图5，当隧道具有防冻需求时，一旦二次衬砌5的温度低于0℃，衬背排水孔6就会结冰堵塞。在这类隧道中，可以将伴温电缆2留在衬背排水孔6中，当温度接近0℃时，联通电源，通过加热衬背排水孔6中的渗水排出，避免冻结和堵塞。

Claims (3)

1.一种隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法，其特征是：在二次衬砌浇筑前，将包裹有石蜡的伴热电缆环向安装于初期支护或防水板的表面，然后浇筑二次衬砌混凝土，待混凝土凝固后，对伴热电缆通电使其发热，将石蜡熔化、流出，形成混凝土背后的排水孔；在没有防冻需要的一般隧道中，石蜡熔化流出后，伴热电缆抽出重复使用；在有防冻需要的隧道中，直接将伴热电缆保留在排水孔内，在外部联通电源及其控制装置，随时对排水孔进行加热，有效防止渗漏水和冻害。
2.根据权利要求1所述的隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法，其特征是：所述的石蜡的厚度为2～5毫米。
3.根据权利要求1或2所述的隧道衬背电热熔蜡造孔排水及供热防冻方法，其特征是：所述的石蜡的熔点在60-90℃。
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