本發(fā)明涉及隧道領(lǐng)域，具體涉及一種用于寒區(qū)隧道防水、保溫和調(diào)壓的系統(tǒng)及其施作方法。

背景技術(shù)：

我國寒區(qū)面積分布廣泛，交通運輸需求旺盛，隧道工程作為穿山越嶺的有效方式被廣泛采用。在冬季，隧道凍害時有發(fā)生，一方面表現(xiàn)為冰溜、冰柱、冰塞等結(jié)冰問題，另一方面表現(xiàn)為隧道結(jié)構(gòu)受到凍脹力問題導(dǎo)致破損、掉塊甚至坍塌問題。導(dǎo)致寒區(qū)隧道出現(xiàn)凍害問題，主要是因為隧道的地下水處理和保溫措施不到位。如果有效解決地下水和隧道保溫問題，成為寒區(qū)隧道凍害防治的關(guān)鍵。

對于地下水的處理，寒區(qū)隧道除了強調(diào)混凝土自防水以外，普遍采用防水板+環(huán)向盲管、縱向盲溝和保溫邊溝(深埋中心水溝)的防排水對策。該措施雖然已經(jīng)強調(diào)防水板材的抗拉性能，但由于初期支護表面不平整，使防水板難以與初期支護表面全部密貼，導(dǎo)致灌注二次襯砌混凝土?xí)r存在局部拉伸和背后不密實等問題，再加上不可避免的接縫處理問題，導(dǎo)致防水板的防水性能大為降低。為了解決地下水處理這一問題，需要改進防水板的鋪設(shè)技術(shù)和工藝。對于寒區(qū)隧道的保溫問題，目前普遍在初期支護和二次襯砌之間或二次襯砌的內(nèi)表面鋪設(shè)保溫板來達到保溫的目的。受到施工工藝、保溫材料抗壓性能及厚度等因素的影響，保溫效果受到制約。針對目前寒區(qū)隧道防排水與保溫方面的問 題，結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，需從隧道人工結(jié)構(gòu)上想辦法，以獲得根本性突破。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于寒區(qū)隧道防水、保溫和調(diào)壓的系統(tǒng)及其施作方法，其中一種用于寒區(qū)隧道防水、保溫和調(diào)壓的系統(tǒng)的具體技術(shù)方案如下：

一種用于寒區(qū)隧道防水、保溫和調(diào)壓的系統(tǒng)，其特征在于：包括初期支護(1)、壓力調(diào)節(jié)層和二次襯砌(2)，所述壓力調(diào)節(jié)層設(shè)置在所述初期支護(1)與所述二次襯砌(2)之間，所述初期支護(1)和所述二次襯砌(2)緊密貼合；

所述壓力調(diào)節(jié)層由方塊狀橡膠氣囊單元(3)相互拼接而成；

在任意相鄰兩塊所述橡膠氣囊單元(3)中，其中一塊所述橡膠氣囊單元(3)的連接側(cè)面上開設(shè)有凹槽，另一塊所述橡膠氣囊單元(3)對應(yīng)的連接側(cè)面上設(shè)置有凸臺，所述凸臺和所述凹槽為凹凸密封配合，且該密封部分具有遇水膨脹性；

在所述橡膠氣囊單元(3)上設(shè)置有自閉式氣門開關(guān)和壓力傳感器；

在所述橡膠氣囊單元(3)內(nèi)充有具有壓縮性和高熱阻的氣體。

為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，可進一步為：

所述自閉式氣門開關(guān)與導(dǎo)氣管一端口相連通，該導(dǎo)氣管另一端口與空氣泵系統(tǒng)出口相連通。

其中，用于寒區(qū)隧道防水和調(diào)壓的系統(tǒng)的施作方法具體方案如下：一種用于寒區(qū)隧道防水和調(diào)壓的系統(tǒng)的施作方法，其特征在于：采用以下步驟，

步驟一：隧道初期支護和排水盲溝施作完成后，按照隧道尺寸在現(xiàn)場組裝好未充氣的橡膠氣囊單元；

步驟二：給橡膠氣囊單元充氣，并調(diào)整橡膠氣囊單元形狀使其適應(yīng)于初期 支護的尺寸，保證各個橡膠氣囊單元的壓力匹配；

步驟三：以充氣后的橡膠氣囊單元為外模，以二襯臺車為內(nèi)模，進行二次襯砌混凝土的灌注，完成隧道二次襯砌；

步驟四：通過監(jiān)測橡膠氣囊單元的壓力，結(jié)合二次襯砌的承載能力，實現(xiàn)橡膠氣囊單元的調(diào)壓。

本發(fā)明的有益效果為：在初期支護和二次襯砌之間設(shè)置壓力調(diào)節(jié)層，可以有效傳遞圍巖壓力，對于冬季增加的凍脹力或其他意外力，可以通過自身變形和壓力調(diào)節(jié)對其進行抵消，避免二次襯砌損壞。

該壓力調(diào)節(jié)層由橡膠氣囊單元拼湊而成，且在橡膠氣囊單元內(nèi)充有具有壓縮性和高熱阻的氣體，而橡膠氣囊單元和充入的不流動的空氣都是熱的不良導(dǎo)體，該橡膠囊能夠有效的阻止熱量的傳遞，在初期支護和二次襯砌之間形成隔熱層。

在橡膠氣囊單元之間采用凹凸式密封結(jié)構(gòu)，該凹凸式密封結(jié)構(gòu)具有遇水膨脹的特征，再輔以充氣壓力調(diào)節(jié)，保證各橡膠氣囊單元之間的密貼接觸，能夠防水，當有水從初期支護滲透出，上面凹凸式密封結(jié)構(gòu)的遇水膨脹性，能夠保證有水流時，第一時間阻斷水流滲透。

在該橡膠氣囊單元設(shè)有的自閉式氣門開關(guān)和壓力傳感器，可以通過壓力傳感器對橡膠氣囊單元所受到的實際壓力進行準確監(jiān)測。通過橡膠氣囊單元的自閉式氣門開關(guān)，可以完成壓力調(diào)節(jié)工作，當監(jiān)測壓力低時，對橡膠氣囊單元進行充氣增壓；而壓力過高時，進行一定程度的放氣讓壓。充氣后的橡膠氣囊單元不僅可以對初期支護進行有效找平，而且可以作為二次襯砌模注混凝土的外模，以保證模注混凝的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1去掉二次襯砌結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中橡膠氣囊單元3的正視圖；

圖4為圖3的左視圖；

圖5為圖3的A向視圖；

圖6為圖3的B向視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1至圖6所示：一種用于寒區(qū)隧道防水和調(diào)壓的系統(tǒng)，包括初期支護1、壓力調(diào)節(jié)層和二次襯砌2，壓力調(diào)節(jié)層設(shè)置在初期支護1與二次襯砌2之間；

壓力調(diào)節(jié)層由橡膠氣囊單元3相互拼接而成，該方塊狀橡膠氣囊單元3為長方塊結(jié)構(gòu)，橡膠氣囊單元3的上表面和下表面分別與初期支護1和二次襯砌2緊密貼合，該橡膠氣囊單元3上表面與下表面之間距離為橡膠氣囊單元3的高度；

在橡膠氣囊單元3剩下的四個側(cè)面中，該橡膠氣囊單元3的左側(cè)面和右側(cè)面沿長度方向分別設(shè)置有第一凸臺4和第一凹槽5，且該第一凸臺4和該第一凹槽5結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；

該橡膠氣囊單元3的上側(cè)面和下側(cè)面沿寬度方向分別設(shè)置有第二凸臺6和第二凹槽7，且該第二凸臺6和該第二凹槽7結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；

任意兩個相鄰橡膠氣囊單元3之間為凹凸密封配合，該密封部分具有遇水膨脹性，橡膠氣囊單元3上設(shè)置有自閉式氣門開關(guān)和壓力傳感器；

自閉式氣門開關(guān)與導(dǎo)氣管一端口相連通，該導(dǎo)氣管另一端口與空氣泵系統(tǒng)出 口相連通，且該空氣泵系統(tǒng)在橡膠囊3內(nèi)充有具有壓縮性和高熱阻的氣體，通過橡膠氣囊單元3上的壓力傳感器實時監(jiān)測橡膠氣囊單元3上壓力變化，對橡膠氣囊單元3進行充放氣調(diào)節(jié)。

其中，用于寒區(qū)隧道防水和調(diào)壓的系統(tǒng)的施作方法具體方案如下：一種用于寒區(qū)隧道防水和調(diào)壓的系統(tǒng)的施作方法，其特征在于：采用以下步驟，

步驟一：隧道初期支護和排水盲溝施作完成后，按照隧道尺寸在現(xiàn)場組裝好未充氣的橡膠氣囊單元；

步驟二：給橡膠氣囊單元充氣，并調(diào)整橡膠氣囊單元形狀使其適應(yīng)于初期支護的尺寸，保證各個橡膠氣囊單元的壓力匹配；

步驟三：以充氣后的橡膠氣囊單元為外模，以二襯臺車為內(nèi)模，進行二次襯砌混凝土的灌注，完成隧道二次襯砌；

步驟四：通過監(jiān)測橡膠氣囊單元的壓力，結(jié)合二次襯砌的承載能力，實現(xiàn)橡膠氣囊單元的調(diào)壓。