CN115095343B - 高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构及系统，所述保温结构包括平整场地、装配式支撑龙骨、顶端横向支撑、侧向可拼装充气式地热循环膜、弧形可拼装充气膜、顶端可拼装充气膜、透明可拼装树脂板。本发明的高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构在冬季时可在出现冻胀问题的隧道洞口处进行充气后拼装到一起，并结合绿色环保的地源热泵系统，给保温结构提供热源，使得冬季较低的冷空气无法侵入到隧道洞口结构，可有效的保护隧道洞口结构。而冬季过后，气温回升，装配可充气膜结构又可泄压后折叠收起，这样既可有效的避免资源过度浪费，又能很好的保护隧道洞口结构。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程灾害防治技术领域，涉及一种季节性冻土区隧道洞口地源热泵充气式装配膜保温结构及系统。
背景技术
在我国已建成的高海拔寒区特长隧道中，受浅埋隧道洞口段季节性冻土及环境低温大风环境共同作用，当洞外冷空气进入隧道后会与隧道壁面发生热交换，使得寒区隧道洞内将出现正负温交替变化现象，而隧道二次衬砌混凝土结构位于季冻土冻结深度内，最终使隧道围岩和结构反复经历冻融冻胀，从而在冻胀力作用下使结构遭受冻害。
处于寒冷地区的隧道工程，由于日常气温较低，且隧道洞口部位风速较大，在冬季极端天气的影响下，洞口段排水沟内的水流普遍会产生冻结形成涎流冰，使洞口排水沟沟底抬高甚至形成堰塞现象，导致隧道内的渗水不能顺利排出洞外并最终溢出排水沟，溢出的流水在洞口附近路面结冰，给行车带来巨大的安全隐患。目前寒区隧道的洞口排水通常采用保温和加热两种方式，但仍存在如下问题：采取保温措施的排水管出水口水流接触外部冷空气，难免仍会出现冻堵的情况；采取电加热措施虽效果显著，但电能消耗较大，设备维护费用高。
发明内容
针对背景技术存在的上述不足，本发明提供了一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构及系统，可方便、快捷、有效的解决冬季隧道洞口保温的难题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构，包括平整场地、装配式支撑龙骨、顶端横向支撑、侧向可拼装充气式地热循环膜、弧形可拼装充气膜、顶端可拼装充气膜、透明可拼装树脂板，其中：
所述装配式支撑龙骨为由上支撑杆、下支撑杆、竖杆组成的Z型龙骨；
所述平整场地延其长度方向设置有两列装配式支撑龙骨，每列装配式支撑龙骨之间等间距设置，两列装配式支撑龙骨的上支撑杆依次相对设置且通过顶端横向支撑连接在一起；
所述顶端横向支撑之间拼装有透明可拼装树脂板；
所述每列装配式支撑龙骨的竖杆之间拼装有侧向可拼装充气式地热循环膜，上支撑杆之间拼装有顶端可拼装充气膜，上支撑杆与竖杆的连接面之间拼装有弧形可拼装充气膜；
所述侧向可拼装充气式地热循环膜上设置有地源热水循环管，相邻侧向可拼装充气式地热循环膜之间的地源热水循环管相互串联；
所述顶端可拼装充气膜上设置有顶端可拼装充气膜充气孔，弧形可拼装充气膜上设置有弧形可拼装充气膜充气孔，侧向可拼装充气式地热循环膜上设置有侧向可拼装充气式地热循环膜充气孔。
一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温系统，包括上述保温结构、地源热泵系统，其中：所述地源热泵系统与地源热水循环管相连通。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
本发明的高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构在冬季时可在出现冻胀问题的隧道洞口处进行充气后拼装到一起，并结合绿色环保的地源热泵系统，给保温结构提供热源，使得冬季较低的冷空气无法侵入到隧道洞口结构，可有效的保护隧道洞口结构。而冬季过后，气温回升，装配可充气膜结构又可泄压后折叠收起，这样既可有效的避免资源过度浪费，又能很好的保护隧道洞口结构。
附图说明
图1为高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构的整体视图；
图2为可拼装支撑龙骨结构；
图3为侧向可拼装充气式地热循环膜结构；
图4为弧形可拼装充气膜结构；
图5为顶端可拼装充气膜结构；
图6为透明可拼装树脂板结构；
图7为顶端横向支撑为；
图8为高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温系统各结构安置图；
图中，1：平整场地；2：装配式支撑龙骨；3：顶端横向支撑；4：侧向可拼装充气式地热循环膜；5：弧形可拼装充气膜；6：顶端可拼装充气膜；7：透明可拼装树脂板；8：拼装膜充气孔；8-1：侧向可拼装充气式地热循环膜充气孔；8-2：弧形可拼装充气膜充气孔；8-3：顶端可拼装充气膜充气孔；9-1：顶端可拼装充气膜定位孔；9-2：侧向可拼装充气式地热循环膜定位孔、9-3：侧向拼装膜定位孔、10：脚肋；11：固定螺栓孔；12：顶端插销孔；13：地源热水循环管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
对于一些位于季节性冻土区的隧道洞口结构，由于漫长的冬季，隧道洞内温度由于围岩等存在，使得隧道洞内温度较高，而洞口处由于缺乏有效的保温措施与结构，且来回进出的车辆使得洞外较低的寒冷空气不断侵入隧道洞口区域，使得洞口区域内的排水系统等结构出现冻结与冻胀现象，甚至出现隧道衬砌结构冻胀，甚至出现衬砌脱落，危害来往车辆。季节性冻土区，冬季之外的其他季节，由于温度较适，隧道又不会出现结冰与冻胀的现象，如果采用大量的保温措施与昂贵的保温结构，又会使得资源大量浪费。针对问题，本发明提供了一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构，如图1-7所示，所述保温结构包括平整场地1、装配式支撑龙骨2、顶端横向支撑3、侧向可拼装充气式地热循环膜4、弧形可拼装充气膜5、顶端可拼装充气膜6、透明可拼装树脂板7，其中：
所述装配式支撑龙骨2为由上支撑杆、下支撑杆、竖杆组成的Z型龙骨，上支撑杆、竖杆、下支撑杆一体成型，装配式支撑龙骨2为保温结构的支撑系统，主要用于整个拼装结构的支撑与定位作用，由于可充气的膜结构自身承荷能力较差，故装配式支撑龙骨2可保证整个保温结构的稳定性与安全性；
所述上支撑杆与竖杆之间通过圆弧过度连接，下支撑杆与竖杆之间直角连接；
所述竖杆设置有侧向可拼装充气式地热循环膜定位孔9-2，用于拼装于其上的侧向可拼装充气式地热循环膜4定位用；
所述上支撑杆设置有顶端可拼装充气膜定位孔9-1和顶端插销孔12，顶端可拼装充气膜定位孔9-1用于拼装于其上的顶端可拼装充气膜6定位用，顶端横向支撑3插接在顶端插销孔12内，顶端插销孔12既可以用于固定顶端横向支撑3，为透明可拼装树脂板7提供力的支撑点，又可以将两侧的龙骨连接起来，增加整个保温结构的整体稳定性；
所述下支撑杆设置有脚肋10和固定螺栓孔11，脚肋10用于加强装配式支撑龙骨2的结构节点刚度，增强装配式支撑龙骨2的抗弯能力，提高龙骨工作时的稳定性；固定螺栓孔11用于将装配式支撑龙骨2与地面固定连接，也方便后期冬季过后装配式支撑龙骨2的拆除操作；
所述平整场地1延其长度方向设置有两列装配式支撑龙骨2，每列装配式支撑龙骨2之间等间距设置，两列装配式支撑龙骨2的上支撑杆依次相对设置且通过顶端横向支撑3连接在一起；
所述顶端横向支撑3之间拼装有透明可拼装树脂板7，透明可拼装树脂板7位于整个保温结构的顶部区域，其透光的特性可以使得整保温结构自然采光，无需人为按置采光系统，绿色节能，同时也可以起到抵御风寒的作用；
所述每列装配式支撑龙骨2的竖杆之间拼装有侧向可拼装充气式地热循环膜4，上支撑杆之间拼装有顶端可拼装充气膜6，顶端可拼装充气膜6通过顶端可拼装充气膜定位孔9-1拼装在装配式支撑龙骨2的上支撑杆上，上支撑杆与竖杆之间的圆弧面拼装有弧形可拼装充气膜5，弧形可拼装充气膜5、顶端可拼装充气膜6为保温结构不同区域的拼装充气膜结构，它们与其他结构共同组成了保温系统；
所述顶端可拼装充气膜6上设置有顶端可拼装充气膜充气孔8-3，弧形可拼装充气膜5上设置有弧形可拼装充气膜充气孔8-2；
所述侧向可拼装充气式地热循环膜4上设置有地源热水循环管13、侧向拼装膜定位孔9-3和侧向可拼装充气式地热循环膜充气孔8-1，相邻侧向可拼装充气式地热循环膜4之间的地源热水循环管13相互串联，侧向拼装膜定位孔9-3位于侧向可拼装充气式地热循环膜4的两侧且与侧向可拼装充气式地热循环膜定位孔9-2的位置相对应，侧向可拼装充气式地热循环膜4通过侧向拼装膜定位孔9-3和侧向可拼装充气式地热循环膜定位孔9-2拼装在上装配式支撑龙骨2的竖杆上。
如图8所示，本发明提供了一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温系统，所述保温系统包括上述保温结构、地源热泵系统，其中：所述地源热泵系统与地源热水循环管13相连通，由于侧向可拼装充气式地热循环膜4自带地源热水循环管13，工作时地源热泵系统将隧道洞口地源深处的热力水源抽送到地表后接入侧向可拼装充气式地热循环膜4的地源热水循环管13中进行热循环，为整个保温结构提供热力源，而各个拼装完成的地源热水循环管13相互串联，使得地源深处的热力能源不断的加热保温结构，使整个结构温度始终保持零度以上。由于使用大自然自身的地源热能，最后循环冷却后的水体可通过管道系统排入到自然界的水系中，实现无污染，零排放。整个保温系统的拼装环数可根据实际隧道的洞口所处的环境与当地冬季温度的特点进行自行动态的调整。
Claims (5)
1.一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构，其特征在于所述保温结构包括平整场地、装配式支撑龙骨、顶端横向支撑、侧向可拼装充气式地热循环膜、弧形可拼装充气膜、顶端可拼装充气膜、透明可拼装树脂板，其中：
所述装配式支撑龙骨为由上支撑杆、下支撑杆、竖杆组成的Z型龙骨；
所述上支撑杆设置有顶端可拼装充气膜定位孔和顶端插销孔，顶端可拼装充气膜通过顶端可拼装充气膜定位孔拼装在装配式支撑龙骨的上支撑杆上，顶端横向支撑插接在顶端插销孔内；
所述竖杆设置有侧向可拼装充气式地热循环膜定位孔，侧向可拼装充气式地热循环膜上设置有侧向拼装膜定位孔，侧向可拼装充气式地热循环膜通过侧向拼装膜定位孔和侧向可拼装充气式地热循环膜定位孔拼装在上装配式支撑龙骨的竖杆上；
所述平整场地延其长度方向设置有两列装配式支撑龙骨，每列装配式支撑龙骨之间等间距设置，两列装配式支撑龙骨的上支撑杆依次相对设置且通过顶端横向支撑连接在一起；
所述顶端横向支撑之间拼装有透明可拼装树脂板；
所述每列装配式支撑龙骨的竖杆之间拼装有侧向可拼装充气式地热循环膜，上支撑杆之间拼装有顶端可拼装充气膜，上支撑杆与竖杆的连接面之间拼装有弧形可拼装充气膜；
所述侧向可拼装充气式地热循环膜上设置有地源热水循环管，相邻侧向可拼装充气式地热循环膜之间的地源热水循环管相互串联；
所述顶端可拼装充气膜上设置有顶端可拼装充气膜充气孔，弧形可拼装充气膜上设置有弧形可拼装充气膜充气孔，侧向可拼装充气式地热循环膜上设置有侧向可拼装充气式地热循环膜充气孔。
2.根据权利要求1所述的高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构，其特征在于所述上支撑杆、竖杆、下支撑杆一体成型。
3.根据权利要求1所述的高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构，其特征在于所述上支撑杆与竖杆之间通过圆弧过度连接，下支撑杆与竖杆之间直角连接。
4.根据权利要求1所述的高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温结构，其特征在于所述下支撑杆设置有脚肋和固定螺栓孔，装配式支撑龙骨通过固定螺栓孔与平整场地固定连接。
5.一种高寒区隧道洞口地源热泵装配式充气保温系统，其特征在于所述保温系统包括权利要求1-4任一项所述保温结构、地源热泵系统，其中：
所述地源热泵系统与地源热水循环管相连通。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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