CN204175314U - 一种寒区隧道保温复合支护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于隧道保护领域，具体涉及一种寒区隧道保温复合支护系统，尤其涉及寒区隧道洞口段一种带缓冲气垫保温层的防寒保温复合支护系统。本实用新型提供的支护系统包括由内向外设置的注浆锚杆、初期支护、缓冲气垫保温层和二次衬砌，所述缓冲气垫保温层包括由内向外设置的防水层、气垫层、隔热层。本实用新型结构明确、针对性强，施工工序更加简便，不仅能够有效解决现有寒区隧道存在的问题，而且抗冻融疲劳破坏能力强，服役时间长，运营费用低，节能环保。

Description

一种寒区隧道保温复合支护系统

技术领域

本实用新型属于隧道保护领域，具体涉及一种寒区隧道保温复合支护系统。

背景技术

目前我国已经建成大量的高寒隧道，由于修筑技术缺陷，许多在服役隧道都出现了不同程度的冻害问题，主要病害有衬砌冻胀开裂、酥碎剥落、拱顶挂冰、道床翻浆、路面结冰等，这些病害严重损害了隧道的服役寿命，并严重威胁着行车安全。

为解决寒区隧道冻害问题，主要有两种解决思路，即供热法和保温法：供热法有电伴热保温法、地源热泵供热法等，如公开号为CN102296972A专利申请所公开的“一种寒区隧道电伴热主动保温防冻设施及其施工方法”、公开号为CN101672189B和CN101672188B的专利公开的“地源热泵加热系统”，都是采用了电能转化为热能，实现对隧道进行供热，达到防冻保温的目的，供热法不可避免的存在费用高、效率低、资源消耗大、污染环境等缺陷；保温法有设置防风保温门、敷设保温层等，如公开号CN202300522U专利所申请的“一种隧道保温门”、公开号CN203145962U专利所申请的“一种泡沫混凝土夹芯的隧道防冻保温层”，都设置保温措施实现防寒保温，保温门的缺陷会影响车辆通行而纯粹设置保温层会由于施工、冻胀力等因素造成保温层破坏，因此，上述几种方法都存在或多或少的缺陷。

并且，人们研究的主要精力集中在发生冻胀的其中一个因素——温度，而忽视了另一种重要因素——水，围岩破碎，支护体系背后存在空洞等，都为水源的汇聚提供了条件，从而具备了发生冻胀的两个关键条件，假如能完全切断水源，就不会发生冻胀，而实际上要完全切断水源是不可能实现的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种保温效果好、能有效解决高寒隧道冻害问题的寒区隧道保温复合支护系统。

为实现上述目的，本实用新型提供的寒区隧道保温复合支护系统采用以下技术方案：包括由内向外设置的注浆锚杆、初期支护、缓冲气垫保温层和二次衬砌，所述缓冲气垫保温层包括由内向外设置的防水层、气垫层、隔热层。

进一步的，所述初期支护和二次衬砌之间还设置有喷砂层，所述喷砂层的厚度为5cm。

进一步的，所述气垫层包括若干独立的气室，所述气室内气压为0.7-1.0Mpa。

进一步的，所述防水层采用高分子EVA复合防水材料，隔热层采用聚苯乙烯泡沫塑料。

进一步的，所述注浆锚杆采用自进式注浆锚杆，长度为5m。

进一步的，所述初期支护包括钢拱架，钢筋网和喷射混凝土，喷射混凝土厚25cm。

进一步的，所述二次衬砌厚度为50cm，采用素混凝土直接浇筑。

与现有技术相比，本实用新型具提供的支护系统具有以下有益的技术效果：本实用新型设置有注浆锚杆，通过注浆锚杆对围岩进行注浆，一方面能够起到加固围岩的作用，另一方面可以填充破碎围岩的缝隙，起到注浆堵水的作用，另外注浆锚杆与注浆围岩形成一体的加固圈，有利于减小冻胀力；喷射混凝土表面设置喷砂层，表面平整保证了缓冲气垫保温层施工时不被尖锐物破坏；缓冲气垫保温层由防水层、气垫层和保温层预制而成，大大减小了施工过程的复杂度，采用预制的优点还可以避免施工过程不规范造成防水层和保温层的破坏问题，缓冲气垫保温层可一次性悬挂施工，工序简便，防水保温效果可靠；并且缓冲气垫保温层中间的气垫层，具有相当的缓冲承载能力，当围岩冻胀力发生时，巨大的冻胀力作用于气垫层上，能够缓冲释放大部分冻胀力，从而作用于二次衬砌混凝土的力大大减小，进一步减小了围岩冻胀力对二次衬砌的损害；另外采用预制的缓冲气垫保温层，减少了施工中损坏的可能性。本支护系统防冻保温效果好，并且当冻胀力发生时能缓冲冻胀力对二次衬砌的损害，耐久性好，服役时间长，后期运营管理费用低。

进一步的，通过设置气垫层的独立的气室，气室中充填0.8Mpa气压，进一步提高缓冲承载能力。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型复合支护系统示意图；

图3为本实用新型缓冲气垫保温层结构正视图；

图4为本实用新型缓冲气垫保温层结构俯视图；

图5为本实用新型注浆锚杆结构分解图；

其中：1为注浆锚杆，2为初期支护，3为喷砂层，4为缓冲气垫保温层，5为二次衬砌，6为缓冲气垫保温层防水层，7为缓冲气垫保温层气垫圈，8为缓冲气垫保温层隔热层，9为注浆锚杆锚固螺母，10为注浆锚杆锚垫板，11为注浆锚杆止浆塞，12为注浆锚杆注浆孔，13为注浆锚杆体，14为注浆锚杆钻头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

参见图1、图2，本实用新型提供的寒区隧道保温复合支护系统包括由内向外设置的注浆锚杆1、初期支护2、喷砂层3、缓冲气垫保温层4和二次衬砌5。参见图3、图4，缓冲气垫保温层4包括由内向外设置的防水层6、气垫层7、隔热层8。

参见图5，注浆锚杆1采用自进式注浆锚杆，长度为5m，带有注浆孔，由注浆锚杆锚固螺母9、注浆锚杆锚垫板10、注浆锚杆止浆塞11、注浆锚杆注浆孔12、注浆锚杆体13、注浆锚杆钻头14组成，通过注浆锚杆1对围岩注浆，可填充围岩裂隙，提高了围岩的自承能力，也起到了注浆堵水的作用。能够通过压浆机压浆实现注浆加固围岩和锚杆锚固的双重作用，注浆加固围岩还可以可起到堵水作用。初期支护2包括钢拱架，钢筋网和喷射混凝土，喷射混凝土厚25cm，初期支护可以控制围岩变形，对围岩形成初步支护，以利于下一步工序施作。所述喷砂层3位于初期支护层外侧，厚度为5cm，主要作用是保证其表面平整，防止施工时有尖锐物缓冲气垫保温层造成破坏。缓冲气垫保温层4是预制好的，可直接敷设于喷砂层3上；其中防水层6采用高分子EVA复合防水材料；气垫层7由许多均匀分布的独立的气室构成，气室中充填0.7-1.0Mpa的气压，各个气室独立可防止某一气室破损对其它气室造成破坏，既能够起到保温作用，也能够吸收产生的冻胀力，从而减小冻胀对二次衬砌的危害；气垫层可以采用人工合成橡胶材料，如溶聚丁苯橡胶(SSBR)、聚丁二烯橡胶(BR)、聚异戊二烯橡胶(IR)等；隔热层8采用聚苯乙烯泡沫塑料；隔热层8采用聚苯乙烯泡沫塑料；该缓冲气垫保温层4不仅能实现保温作用，而且当冻胀力发生时具有一定的胀缩能力，从而缓冲冻胀力，减少冻胀力对二衬的损害，进而减小隧道发生冻害的可能性。二次衬砌5厚度为50cm，采用素混凝土直接浇筑，从而最终形成防寒保温复合支护系统。

本实用新型具体实施工艺流程如下：

步骤1)，隧道开挖，设计轮廓线后，采用钻机将注浆锚杆1打入围岩设计深度，采用压浆机分别对注浆锚杆1进行注浆加固；通过注浆对破碎围岩进行预加固，充分充填支护体系背后空洞，尽量减少水源汇聚；

步骤2)，施作初期支护2，首先架立钢拱架，挂钢筋网，然后喷射混凝土层，最终形成初期支护2；

步骤3)，在初期支护2上施作喷砂层3，采用喷浆机将湿砂直接喷射于初期支护2表面，形成喷砂层3，修整成型至喷砂层3表面不存在尖锐物；

步骤4)，在喷砂层3表面敷设缓冲气垫保温层8，使两者完全密贴；然后在缓冲气垫保温层8表面敷设一层土工布，防止浇筑二次衬砌时对其破坏；所述缓冲气垫保温层4包括由内向外设置的防水层6、气垫层7、隔热层8；

步骤5)，浇筑二次衬砌5，使用二次衬砌模板台车整体浇筑，二次衬砌5采用素混凝土。

Claims (7)

1.一种寒区隧道保温复合支护系统，其特征在于，包括由内向外设置的注浆锚杆(1)、初期支护(2)、缓冲气垫保温层(4)和二次衬砌(5)，所述缓冲气垫保温层(4)包括由内向外设置的防水层(6)、气垫层(7)、隔热层(8)。

2.根据权利要求1所述的一种寒区隧道保温复合支护系统，其特征在于，所述初期支护(2)和二次衬砌(5)之间还设置有喷砂层(3)，所述喷砂层(3)的厚度为5cm。

3.根据权利要求1或2所述的一种寒区隧道保温复合支护系统，其特征在于，所述气垫层(7)包括若干独立的气室，所述气室内气压为0.7-1.0Mpa。

4.根据权利要求3所述的一种寒区隧道保温复合支护系统，其特征在于，所述防水层(6)采用高分子EVA复合防水材料，隔热层(8)采用聚苯乙烯泡沫塑料。

5.根据权利要求1所述的一种寒区隧道保温复合支护系统，其特征在于，所述注浆锚杆(1)采用自进式注浆锚杆，长度为5m。

6.根据权利要求1所述的一种寒区隧道保温复合支护系统，其特征在于，所述初期支护(2)包括钢拱架，钢筋网和喷射混凝土，喷射混凝土厚25cm。

7.根据权利要求1所述的一种寒区隧道保温复合支护系统，其特征在于，所述二次衬砌(5)厚度为50cm，采用素混凝土直接浇筑。