CN104963698A - 用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置及其施工方法，养生装置包括：在衬砌表面由内至外依次铺设的保湿层、电热层和充气隔热层；所述充气隔热层置于台车车架上；所述充气隔热层充气后，使隔热层、电热层、保湿层之间紧密贴合，且紧紧附着在所述衬砌外侧，通过保湿层和电热层的作用，达到对衬砌混凝土的保温保湿的养生功效。施工包括以下步骤：在台车的钢管上依次铺设充气隔热层、电热层和保湿层，调节台车支撑钢架的高度和弧形钢架的长度，使所述保湿层贴合所述衬砌混凝土的表面；对所述充气隔热层充气使其膨胀，将所述电热层通电加热，实行对所述衬砌混凝土的保湿保温养护；当到达设定的养护时间后，停止加热，养护完毕。

Description

用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置及其施工方法

技术领域

本发明属于混凝土养护技术领域，特别涉及一种用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置及其施工方法。

背景技术

隧道工程是典型的大体积混凝土工程，因为水泥水化放热的原因，会有明显的温度升高，并在温度下降过程中因体积收缩受约束而产生裂缝；另外大体积混凝土结构在浇筑后会失水收缩，也会导致明显的裂缝；又因为严寒地区的隧道由于环境温度过低，衬砌混凝土内外温度差异过大，极易因为裂缝的发生。如果在衬砌混凝土施工期就因为温度应力而产生原生裂缝，无论是隧道的渗水问题，还是因为隧道中偏压应力、环境温度等二次作用，最终必然导致原生裂缝的加大或次生裂缝的发生，不仅是对国家财产的严重损失，更留下工程安全隐患。

目前根据施工经验，隧道工程中常采用潮湿覆盖养护、浇水、掺火山灰等预防措施，此类方法在一定程度上避免了隧道衬砌混凝土的温度湿度变化过大，但其变化程度无法做到精确控制，且施工手段较为简陋，难以保证大体积衬砌混凝土温度湿度控制的整体性和稳定性。

综上可知，针对隧道衬砌混凝土这种大体积混凝土工程，主要存在以下问题：

1.水泥水化放热严重，并进而导致裂缝发生；

2.混凝土结构在浇筑后失水收缩，会导致明显的裂缝；

3.在温度过低的外部环境下，混凝土内外温差过大，导致裂缝发生；

4.隧道的衬砌绝大部分处于临空面，大面积的临空衬砌无法进行常规的地面式混凝土养护作业；

5.不同隧道具有不同的轮廓形状，没有适合各种断面形状尺寸的养护装置；

6.隧道衬砌混凝土的温度湿度变化过大，但其变化程度无法做到精确控制。

发明内容

为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置及其施工方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，包括：在衬砌表面由内至外依次铺设的保湿层、电热层和充气隔热层；所述充气隔热层置于截面外形与隧道截面轮廓相适应、且沿隧道纵向有一定长度的台车车架上；所述充气隔热层充气后，使隔热层、电热层、保湿层之间紧密贴合，且紧紧附着在所述衬砌外侧，通过保湿层和电热层的作用，达到对衬砌混凝土的保温保湿的养生功效。

利用保湿层可保持衬砌湿度，避免衬砌浇筑后失水收缩，避免了对衬砌的反复施水，节省人工和管理成本。电热层可对衬砌提供热量；通过电热层对混凝土的温度控制，可维持混凝土的温度，避免衬砌水化放热后温度下降过程中因体积收缩而产生裂缝。隔热层可避免衬砌混凝土内外温度差异过大而产生裂缝。隔热层通过充气膨胀，可使保湿层与衬砌外侧紧密附着，且保湿层、电热层、隔热层之间紧密贴合，提高衬砌的热吸收率，保养效果好，效率高。

台车车架的利用，使对大面积处于临空面的衬砌混凝土的养护成为可能，解决了无法对衬砌进行保湿保温养护的传统难题。

所述保湿层为立面型保湿养护膜，一侧环向附着在所述衬砌混凝土的外表面，另一侧与电热层紧密贴合。

立面型保湿养护膜，以新型可控高分子吸水材料为核心，以塑料薄膜为载体，此材料能吸收自身重量的200倍的水分，并且可以把液态水变为固态水。具有吸水快放水慢的特点，可以起到高倍节水，持久保湿，有效保温，促进早强，有效抑制微裂缝，提高耐磨度等作用。

所述电热层为带有自动温控器的低温辐射电热膜；所述低温辐射电热膜的边缘粘贴在所述隔热层上。

使用带有自动温控器的低温辐射电热膜，可以做到对衬砌混凝土温度的精确控制，确保养护效果。将电热膜粘贴在隔热层上，一方面起到对电热膜的固定作用，另一方面也可以减少热损失，提高热转化率。

所述充气隔热层为充气隔热垫，所述充气隔热垫充气后可膨胀，一侧与所述电热层贴合，另一侧铺设在所述台车车架上。

所述台车车架包括两个弧形钢架，在两个所述弧形钢架之间，沿隧道纵向连接有若干根用于铺设所述充气隔热层的钢管；所述弧形钢架与置于台车上的用于支撑固定所述弧形钢架的支撑钢架刚性连接。

台车车架的结构设计，可以很好的适应隧道的形状特点，为保温保湿层的铺设提供方便。利用台车便于移动的特点，方便施工。

所述支撑钢架包括竖向支撑钢架和横向支撑钢架，所述竖向支撑钢架的顶端与所述弧形钢架连接，底端固定于所述台车上；所述横向支撑钢架的一端与所述竖向支撑钢架连接，另一端与所述弧形钢架的端部连接。

所述弧形钢架由若干弧形钢架单元组成，所述弧形钢架单元之间设有用以调节所述弧形钢架长度的伸缩支架；所述竖向支撑钢架和所述横向支撑钢架上设有用以调节长度的伸缩连杆；所述伸缩支架和所述伸缩连杆配合工作，使所述弧形钢架与所述隧道轮廓相匹配，进而使置于所述钢管上的各层装置与所述衬砌混凝土紧密贴合。

在弧形钢架和支撑钢架上设置伸缩支架和伸缩杆，使台架高度可调，方便保湿保温层的铺设；此外，通过调节伸缩装置，可以适应于不同尺寸和截面形状的隧道，使用方便灵活，适用范围广泛。

用于隧道衬砌混凝土的自动保湿保温养生装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：使台车的支撑钢架处于收缩状态，在所述台车的钢管上依次铺设充气隔热层、电热层和保湿层，各层的铺设面积与所需保养的衬砌混凝土面积相同；

步骤2：调节台车支撑钢架的高度和弧形钢架的长度，使所述保湿层贴合所述衬砌混凝土的表面；

步骤3：对所述充气隔热层充气使其膨胀，并使所述隔热层、所述电热层、所述保湿层、和所述钢管之间紧密接触；

步骤4：将所述电热层通电加热，实行对所述衬砌混凝土的保湿保温养护；当到达设定的养护时间后，停止电热层的加热，并收起装置，养护完毕。

支撑钢架处于收缩状态，方便对保温保湿层的铺放；利用钢管铺设保温保湿隔热层，可以很好的与衬砌混凝土面相贴合；使用充气隔热层，能使各层紧密接触，避免空气介质的干扰，提高了对衬砌混凝土的温度和湿度的控制精度。

其中，步骤1中，在铺设所述电热层时，将所述电热层的边缘粘贴在所述隔热层上，保证各幅电热层接电端压接对齐，通过导线并接，再连接到自动温控器上，所述自动温控器固定于所述台车上。

步骤4中，将所述电热层的加热温度设置在20-30℃之间，所述设定的养护时间为7天。

温度设定在20-30℃之间，使混凝土的保温保湿养护效果达到最佳，养护时间设为7天，在保湿保温的条件下，使混凝土的早期强度充分发挥，提供衬砌混凝土的早期强度。

步骤4中，在停止电热层的加热后，收缩所述支撑钢架，对所述衬砌进行质量检测；如果衬砌质量不满足规范要求，继续进行保湿保温养护2-3天；如果衬砌质量满足规范要求，则养护完毕，移动所述台车至下个工作段，开展下个工作段的衬砌养护工作。

对衬砌进行质量检测，不满足时继续养护2-3天，确保衬砌在养护条件下的质量保证。

本发明的有益效果如下：

养生台车高度可以调节，便于上覆物的铺设，隔热层通过充气膨胀，可使保湿层与衬砌外侧紧密附着，且保湿层、电热层、隔热层之间紧密贴合。电热层充电后可维持混凝土的温度，避免衬砌水化放热后温度下降过程中因体积收缩而产生裂缝。保湿层可保持衬砌湿度，避免衬砌浇筑后失水收缩。隔热层可避免衬砌混凝土内外温度差异过大而产生裂缝。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是本发明保湿层、电热层、隔热层结构放大图；

图3是本发明养生台车立体图；

其中1.保湿层，2.电热层，3.隔热层，4.二次衬砌，5.钢管，6.竖向支撑支架，7.钢架，8.连杆，9.横向支撑支架

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1～图3所示，本发明包括保湿层1、电热层2、隔热层3和养生台车，所述养生台车由钢管5、竖向支撑支架6、钢架7、连杆8和横向支撑支架9组成，竖向支撑支架6、横向支撑支架9和连杆8可以伸缩，调节钢架7作用范围，钢管5焊接在钢架7上。

收缩养生台车的支架竖向支撑支架6、横向支撑支架9和连杆8，降低养生台车高度，使钢架7与二次衬砌4之间留有一定的工作空间，在养生台车的钢管5上方沿隧道方向铺满隔热层3，在每块隔热层3上方铺设电热层2，然后在电热层2上方铺设保湿层1，伸长养生台车的竖向支撑支架6、横向支撑支架9和连杆8，提高养生台车高度，使保湿层1与二次衬砌4外表面紧密接触，向隔热层3充气，使得保湿层1、电热层2和隔热层3之间紧密贴合，向电热层2通电，实现本发明保湿保温的目的。

所述保湿层1为立面型保湿养护膜，一侧环向紧密附着在衬砌混凝土外表面，另一侧与电热层2紧密贴合，长度为20m，幅宽为1m，厚度为3mm。

所述电热层2由低温辐射电热膜、导线、自动温控器组成，低温辐射电热膜一侧与保湿层1贴合，另一侧与隔热层3贴合，电热膜边缘用耐温90℃的热熔胶粘贴型料绝缘胶带粘贴在隔热层3上，长度为20m，幅宽为1m，厚度为1mm，各幅电热膜接电端的上装有专用导线连接卡，压接时对齐并通过导线并接，再与自动温控器连接。

所述隔热层3为充气隔热垫，一侧与电热层2紧密贴合，另一侧铺设在养生台车的钢管5上方，充气后可膨胀，长度为20m，幅宽为1m，厚度为100mm。

所述养生台车长度为10m，台车顶部沿钢拱架环向均匀焊接钢管5,养生台车的支架6和连杆8可以伸缩使钢管5与隔热层3紧密接触，同时隔热层3、电热层2、保湿层1之间紧密贴合且紧密附着在衬砌外侧。

用于隧道衬砌混凝土的自动保湿保温养生装置施工方法，如下：

步骤1.根据隧道轮廓调节养生台车竖向支撑支架6、横向支撑支架9和连杆8，使钢架7远离衬砌表面，在养生台车的钢管5上方沿台车长度方向铺满隔热层3。

步骤2.在隔热层3上方铺设电热层2，电热膜边缘用耐温90℃的热熔胶粘贴型料绝缘胶带粘贴在隔热层3上，各幅电热层2接电端压接对齐，通过导线并接，再连接到自动温控器上，自动控温器固定于台车上。

步骤3.在电热层2上方铺设保湿层1。

步骤4.伸长养生台车竖向支撑支架6、横向支撑支架9和连杆8，提高钢架7高度，使得保湿层1上侧与二次衬砌4外侧紧密接触。

步骤5.向隔热层3充气使其膨胀，并使隔热层3、电热层2、保湿层1和养生台车钢管5之间紧密接触，然后把电热层2接通电源，一般设置自动温控器温度在20-30℃之间，向衬砌提供稳定的热量。

步骤6.养生台车养护时间7天后，关闭电源，缩短养生台车竖向支撑支架6、横向支撑支架9和连杆8，降低钢架7高度，对衬砌进行质量检测。若不满足规范强度，则需再次提高钢架7贴紧衬砌，开通电源继续养护2-3天；如果衬砌质量满足规范要求，则可移动养生台车至下个工作段，开展下个工作段的衬砌养护工作。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，其特征在于：包括在衬砌表面由内至外依次铺设的保湿层、电热层和充气隔热层；所述充气隔热层置于截面外形与隧道截面轮廓相适应、且沿隧道纵向有一定长度的台车车架上；所述充气隔热层充气后，使隔热层、电热层、保湿层之间紧密贴合，且紧紧附着在所述衬砌外侧，通过保湿层和电热层的作用，达到对衬砌混凝土的保温保湿的养生功效。

2.根据权利要求1所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，其特征在于：所述保湿层为立面型保湿养护膜，一侧环向附着在所述衬砌混凝土的外表面，另一侧与电热层紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，其特征在于：所述电热层为带有自动温控器的低温辐射电热膜；所述低温辐射电热膜的边缘粘贴在所述隔热层上。

4.根据权利要求1所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，其特征在于：所述充气隔热层为充气隔热垫，所述充气隔热垫充气后可膨胀，一侧与所述电热层贴合，另一侧铺设在所述台车车架上。

5.根据权利要求1所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，其特征在于：所述台车车架包括两个弧形钢架，在两个所述弧形钢架之间，沿隧道纵向连接有若干根用于铺设所述充气隔热层的钢管；所述弧形钢架与置于台车上的用于支撑固定所述弧形钢架的支撑钢架刚性连接。

6.根据权利要求5所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，其特征在于：所述支撑钢架包括竖向支撑钢架和横向支撑钢架，所述竖向支撑钢架的顶端与所述弧形钢架连接，底端固定于所述台车上；所述横向支撑钢架的一端与所述竖向支撑钢架连接，另一端与所述弧形钢架的端部连接。

7.根据权利要求6所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，其特征在于：所述弧形钢架由若干弧形钢架单元组成，所述弧形钢架单元之间设有用以调节所述弧形钢架长度的伸缩支架；所述竖向支撑钢架和所述横向支撑钢架上设有用以调节长度的伸缩连杆；所述伸缩支架和所述伸缩连杆配合工作，使所述弧形钢架与所述隧道轮廓相匹配，进而使置于所述钢管上的各层装置与所述衬砌混凝土紧密贴合。

8.用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使台车的支撑钢架处于收缩状态，在所述台车的钢管上依次铺设充气隔热层、电热层和保湿层，各层的铺设面积与所需保养的衬砌混凝土面积相同；

步骤2：调节台车支撑钢架的高度和弧形钢架的长度，使所述保湿层贴合所述衬砌混凝土的表面；

步骤3：对所述充气隔热层充气使其膨胀，并使所述隔热层、所述电热层、所述保湿层、和所述钢管之间紧密接触；

步骤4：将所述电热层通电加热，实行对所述衬砌混凝土的保湿保温养护；当到达设定的养护时间后，停止电热层的加热，并收起装置，养护完毕。

9.根据权利要求8所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置的施工方法，其特征在于：步骤1中，在铺设所述电热层时，将所述电热层的边缘粘贴在所述隔热层上，保证各幅电热层接电端压接对齐，通过导线并接，再连接到自动温控器上，所述自动温控器固定于所述台车上。

10.根据权利要求8所述的用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置的施工方法，其特征在于：步骤4中，将所述电热层的加热温度设置在20-30℃之间，所述设定的养护时间为7天；在停止电热层的加热后，收缩所述支撑钢架，对所述衬砌进行质量检测；如果衬砌质量不满足规范要求，继续进行保湿保温养护2-3天；如果衬砌质量满足规范要求，则养护完毕，移动所述台车至下个工作段，开展下个工作段的衬砌养护工作。