CN109763844A - 隧道伸缩式保温隔热结构及隧道保温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道伸缩式保温隔热结构，该结构包括骨架、柔性面料、导轨、气囊和气管，骨架是由若干拱形框架组成，各拱形框架由内、外两层柔性面料连接，骨架底端与导轨滑动配合，气囊布置在骨架的前、后两端和下端，当气囊充气时，在内、外层柔性面料与前、后两端和下端的充气气囊之间形成第一封闭空间，在裸露围岩、外层柔性面料与前、后两端和下端的充气气囊之间形成第二封闭空间。应用该结构可对隧道进行保温。本发明可快速收放、反复使用，可根据需求伸长、收缩以及转向，既可有效避免爆破对于保温结构的不可恢复性的破坏，又能根据实际施工条件调节，具有经济、环保、高效率等优势。

Description

隧道伸缩式保温隔热结构及隧道保温方法

技术领域

本发明应用于高地温隧道围岩隔热和冻土隧道的保温隔热领域，具体涉及一种伸缩式的隧道保温隔热结构及移动式隧道保温方法。

背景技术

川藏铁路隧道施工过程中，高地温问题难以很好解决。裸露岩体会向隧道内释放热量，导致隧道内空气温度过高，最高可达80度，采用现有的降温手段，如：通风降温、江水降温等，仅能将温度控制在40度左右。并且现阶段降温时，未对裸露的围岩进行隔热，未能从源头上隔绝热源。热源仍旧存在对其他手段降温起到干扰，如何进行有效降温成为一大难题。

此外，有的隧道还存在高温地热水，地热水会灼伤人的皮肤。在高地温环境下施工，不但危机人员的身体健康和人身安全，还会导致工作效率下降，频繁更换班次；机械设备在高地温环境下运行事故频出，工作效率低下，运行和维护成本非常高。

另一方面，对于永久冻土隧道，由于施工时产生大量热量，使环境温度升高，极易导致冰冻体融化，出现围岩失稳、塌落的问题。而目前也并没有有效手段对围岩采取保温隔热措施。

现有保温隔热材料为：（1）固体保温板（2）密闭空气气囊，但上述保温材料均无法满足要求的原因如下：

（1）由于施工期存在围岩漏水现象，洞内环境较为潮湿，现有的固体保温材料极易吸水后导致保温性能下降。同时，施工爆破后的围岩断面凹凸不平，无法铺设适合的固体保温材料与岩壁保持紧密贴合；施工爆破本身也会对于现有的固体保温结构造成不可恢复性破坏。因此铺设固体保温材料时无法近距离的靠近掌子面，工人作业环境难以得到改善。

（2）密闭空气气囊存在一定缺陷，需要额外架设约束气囊体积的装饰板，在施工现场难以满足这样的构造要求，无法安装。

综上所述，亟需开发满足高地温隧道及冻土隧道施工环境需求的保温隔热技术，解决上述技术难题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种隧道伸缩式保温隔热结构。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供隧道伸缩式保温隔热结构，包括骨架、柔性面料、导轨、气囊和气管，所述骨架是由若干拱形框架组成，各拱形框架由内、外两层柔性面料连接，骨架底端与导轨滑动配合，所述气囊布置在骨架的前、后两端和下端，当气囊充气时，在内、外层柔性面料与前、后两端和下端的充气气囊之间形成第一封闭空间，在裸露围岩、外层柔性面料与前、后两端和下端的充气气囊之间形成第二封闭空间。

具体地，所述导轨是两条平行布置的U型截面的轨道。

具体地，所述轨道的凹槽内侧开有滑槽，骨架底端具有横杆，所述横杆装入滑槽，令整个移动骨架可使横杆沿导轨方向伸缩。

具体地，骨架两侧的气囊与气管连接。

上述结构在隧道保温施工中的应用，包括以下步骤：

步骤1，隧道地面铺设导轨；

步骤2，安装骨架，骨架底部具有横杆，将横杆扭转一定角度后装进滑槽，后旋转至垂直于导轨，形成限位；

步骤3，根据所需保温长度移动骨架，调整保温隔热结构的整体长度；

步骤4，经气管向气囊充气，气囊将骨架前、后端、底端以及围岩与该结构外侧密封。

具体地，所述步骤1的隧道地面经过爆破整平处理。

具体地，在隧道爆破、转向及更改保温位置时，打开气阀、放空气囊，移动骨架

使用时，本发明的隧道伸缩式保温隔热结构由轻型骨架、柔性面料、导轨、气囊和气管组成。其中骨架为具有一定宽度和厚度的轻型结构，柔性面料铺设于骨架内、外两侧；两层柔性面料之间为空气层；骨架与导轨进行承插式连接；气囊位于骨架底部及两端，由气管进行充气，充气后气囊使内、外两层柔性面料之间以及裸露围岩和骨架外层铺设的柔性面料间均形成封闭空间。隧道伸缩式保温隔热结构实行分段控制，每段有多组半椭圆形骨架，利用上部铺设的柔性材料及下部钢架进行整体连接。利用轨道实现其整体移动及伸缩。U型导轨凹槽内侧开有滑槽，双侧骨架下侧连有横杆，使用时横杆可组装进滑槽中。移动骨架可使横杆沿导轨方向前进。

发明原理：利用密闭空气层的保温原理，对保温结构做双层设计，填充在双层结构内的空气作为保温层。使用柔性面料与气囊将骨架间的空间形成密闭结构，充满空气的保温层将外界围岩与洞内施工环境隔开。利用导轨可实现保温结构的伸缩及移动。伸缩式保温结构可根据需求在其伸缩范围内进行伸长或缩短。当二衬距掌子面距离较长且需保温时，该结构可伸长；当前方进行爆破时，该结构可收缩并沿轨道后移；当掌子面向前推进时，该结构也可随之前移。

有益效果：本发明针对既有隧道保温隔热材料无法同时满足隧道施工期的保温隔热需求，设计出伸缩式隔热保温结构。该结构利用空气层作为保温层，并采用轻型柔性材料。具备以下突出的实质性特点和显著的进步：

（1）既能解决高地温隧道内热灾的问题和冻土隧道的围岩融化塌落问题，又能有效避免环境潮湿对于保温结构的影响。同时该结构可反复使用，具有经济、环保、构造简单和便于运输、组装和拆卸等优点；

（2）可伸缩的柔性材料可根据需求伸长、收缩以及转向，既可有效避免爆破对于保温结构的不可恢复性的破坏，又能根据实际施工条件进行调节。还可以随施工进度在隧道内前移，在最大程度上适用于隧道的各种施工环境条件。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例的隧道伸缩式保温隔热结构横断面示意图；

图2是本发明实施例的隧道伸缩式保温隔热结构的俯视图；

图3是本发明实施例的隧道伸缩式保温隔热结构的纵断面示意图；

图4是图3的伸缩状态示意图；

图5是图1中导轨凹槽的局部机构示意图；

图中：柔性面料1，气囊2，围岩3，骨架竖杆4，横杆5，U型轨道6，空气7，密闭空气层8，骨架9，安装紧固件10。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施进行详细的描述。

本实施例的隧道伸缩式保温隔热结构如图1、图2、图3和图4所示，主要由柔性面料1、骨架9、U型轨道6及气囊2组成。其中骨架9呈拱形，柔性面料1铺设在骨架上；骨架9底部具有骨架竖杆4和横杆5， 与U型轨道6进行承插式连接；在骨架9底部的两端布置气囊2和气管，由气管对气囊2进行充气，充气后气囊使内、外两层柔性面料之间以及裸露围岩和骨架外层铺设的柔性面料间均形成封闭空间。U型导轨6的凹槽内侧开有滑槽，骨架9两侧底端的骨架竖杆4和横杆5装入滑槽中，令整个移动骨架可使横杆沿导轨方向伸缩。

在隧道内设定空间直角坐标系，X轴作为隧道宽度方向，Y轴作为隧道高度方向，Z轴作为隧道掘进（深度）方向，则每一个骨架布置在XY平面内，导轨布置在XZ平面内。骨架沿导轨沿Z轴方向移动。

隧道伸缩式保温隔热结构实行分段控制，每段有多组拱形（半椭圆形）骨架，相邻分段可以利用上部铺设的柔性面料及下部钢架进行整体拼接。利用轨道实现其整体移动及伸缩。

上述保温隔热结构的安装部署步骤如下：

（1）在爆破整平后的隧道地面架设轨道；

（2）将骨架下部横杆扭转一定角度，装进滑槽，后旋转至垂直于轨道，即可组装到轨道中；

（3）根据所需保温长度移动骨架，调整长度；

（4）经气管向气囊充气，气囊将骨架前、后端、底端以及围岩与该结构外侧密封；

（5）爆破、转向及更改保温位置时打开气阀、放空气囊，即可移动。

本实施例的隧道伸缩式保温隔热结构包括骨架、柔性面料、导轨和气囊，骨架是间隔一定距离布置的若干拱形框架，骨架内具有用于容纳气囊的双层结构，柔性面料铺设在骨架上；骨架两端与导轨滑动配合，所述气囊布置在骨架的两端，当气囊充气时，在骨架内形成第一封闭空间，在裸露围岩与骨架外层铺设的柔性面料之间形成第二封闭空间。应用该结构对隧道进行保温，可快速收放、反复使用，可根据需求伸长、收缩以及转向，既可有效避免爆破对于保温结构的不可恢复性的破坏，又能根据实际施工条件调节，具有经济、环保、高效率等优势。

Claims (7)

1.一种隧道伸缩式保温隔热结构，其特征在于：包括骨架、柔性面料、导轨、气囊和气管，所述骨架是由若干拱形框架组成，各拱形框架由内、外两层柔性面料连接，骨架底端与导轨滑动配合，所述气囊布置在骨架的前、后两端和下端，当气囊充气时，在内、外层柔性面料与前、后两端和下端的充气气囊之间形成第一封闭空间，在裸露围岩、外层柔性面料与前、后两端和下端的充气气囊之间形成第二封闭空间。

2.根据权利要求1所述的隧道伸缩式保温隔热结构，其特征在于：所述导轨是两条平行布置的U型截面的轨道。

3.根据权利要求2所述的隧道伸缩式保温隔热结构，其特征在于：所述轨道的凹槽内侧开有滑槽，骨架底端具有横杆，所述横杆装入滑槽。

4.根据权利要求3所述的隧道伸缩式保温隔热结构，其特征在于：骨架两端及底部的气囊与气管连接。

5.一种隧道保温方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，隧道地面铺设导轨；

步骤2，安装骨架，骨架底部具有横杆，将横杆扭转一定角度后装进滑槽，后旋转至垂直于导轨，形成限位；

步骤3，根据所需保温长度移动骨架，调整保温隔热结构的整体长度；

步骤4，经气管向气囊充气，气囊将骨架前、后端、底端以及围岩与该结构外侧密封。

6.根据权利要求5所述的隧道保温方法，其特征在于：所述步骤1的隧道地面经过爆破整平处理。

7.根据权利要求5所述的隧道保温方法，其特征在于：在隧道爆破、转向及更改保温位置时，打开气阀、放空气囊，移动骨架。