隧道防凍害系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道防凍害領(lǐng)域，具體是一種隧道防凍害系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來(lái)，隨著公路隧道的不斷發(fā)展，中國(guó)在北方修建的隧道也越來(lái)越多，隧道最主要的是凍融問(wèn)題，這將影響隧道的正常運(yùn)營(yíng)。隨著西部大開(kāi)發(fā)的深入以及青藏鐵路建設(shè)項(xiàng)目和西氣東輸工程的開(kāi)工，隧道將越來(lái)越多。隧道與其他隧道不同，就是必須分析隧道圍巖的溫度場(chǎng)，這往往是隧道成功與否的關(guān)鍵。因?yàn)樾匏淼来蚱屏藝鷰r的原始熱狀態(tài)，使隧道襯砌或因圍巖凍脹或因圍巖融化而發(fā)生破壞，隧道由于凍害的影響，常有8-9個(gè)月不能使用，有的隧道由于凍脹力的作用，襯砌裂縫寬達(dá)5cm，體積膨脹大約為9%，嚴(yán)重影響了正常的交通。當(dāng)前北方隧道大多常用保溫材料來(lái)隔熱，現(xiàn)有的保溫層存在如下缺點(diǎn)與不足:①保溫材料造價(jià)高，大大增加了隧道的建造成本，以5cm厚的聚氨酯保溫材料為例，每平米造價(jià)約為300元，縱向每延米約為6000元；②服役性能逐年下降，在洞內(nèi)潮濕環(huán)境、隧道滲漏水和洞內(nèi)氣溫反復(fù)變化作用下，保溫材料的隔熱性逐年變差，直至失效，需要逐年檢修，更換頻繁；③隧道洞內(nèi)氣溫和圍巖地溫在時(shí)間和空間上存在差異，聚氨酯保溫層作為固體保溫材料，無(wú)法滿足同一斷面不同高度處的隧道襯砌背后圍巖凍結(jié)和融化同步性。在春融期，隧道頂部圍巖先融化，而拱腳處圍巖后融化，導(dǎo)致隧道襯砌背后的地下水無(wú)法排入到縱向排水溝內(nèi)，容易造成隧道襯砌表面滲漏、掛冰及路面結(jié)冰等病害；在凍結(jié)期，隧道底部圍巖先凍結(jié)、頂部圍巖后凍結(jié)，隧道上方的地下水無(wú)法排入縱向排水溝內(nèi)，同樣造成隧道襯砌表面滲漏、掛冰及路面結(jié)冰等病害。另一方面，普通的保溫材料位于防水層與二襯之間，影響到力的傳遞，隧道的穩(wěn)定性得不到保證。
[0003]因此，需要一種能夠新型的隧道防凍害系統(tǒng)，能夠解決隧道凍害問(wèn)題的同時(shí)又能避免使用保溫層，以解決現(xiàn)有采用保溫層解決圍巖凍害存在的不足。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種避免使用保溫層，以解決現(xiàn)有采用保溫層解決圍巖凍害存在的不足的隧道防凍害系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的隧道防凍害系統(tǒng)，包括初襯、二襯和用于促進(jìn)隧道內(nèi)部與圍巖之間的熱量交換的換熱系統(tǒng)；所述換熱系統(tǒng)包括換熱管以及填充于所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)，所述換熱管包括設(shè)置于圍巖內(nèi)部的放熱管、設(shè)置于初襯與二襯之間的吸熱管以及連接吸熱管與放熱管的支管；
[0006]進(jìn)一步，所述換熱介質(zhì)為液氨、氟利昂、丙烷或二氧化碳；
[0007]進(jìn)一步，所述吸熱管與放熱管的延伸路徑與隧道橫截面相適形；
[0008]進(jìn)一步，所述初襯與二襯之間設(shè)有防水層；
[0009]進(jìn)一步，所述換熱管為不銹鋼制作；
[0010]進(jìn)一步，所述放熱管包括圓柱形管體以及固定與管體外壁的散熱片。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的隧道防凍害系統(tǒng)，換熱管內(nèi)可填充氨、氟利昂、丙烷、二氧化碳等汽化溫度較低的低沸點(diǎn)換熱介質(zhì)，在冬季或嚴(yán)寒地區(qū)，由于隧道內(nèi)空氣溫度高于圍巖的溫度，吸熱管中的液體換熱介質(zhì)吸收隧道內(nèi)空氣的熱量，蒸發(fā)形成汽體介質(zhì)，在管內(nèi)壓力差的作用下，蒸汽上升至放熱管內(nèi)，與較冷的管壁接觸，放出汽化潛熱，將熱量傳遞到圍巖中。同時(shí)蒸汽工質(zhì)遇冷冷凝成液體，在重力的作用下，液體沿管壁回流至換熱管內(nèi)端，再蒸發(fā)。如此循環(huán)往復(fù)，將隧道中的熱量傳遞至圍巖中，最終阻止隧道襯砌因圍巖凍脹或因圍巖融化而發(fā)生破壞。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為放熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例的隧道防凍害系統(tǒng)，包括初襯7、二襯2和用于促進(jìn)隧道內(nèi)部與圍巖3之間的熱量交換的換熱系統(tǒng)；所述換熱系統(tǒng)包括換熱管以及填充于所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)，所述換熱管包括設(shè)置于圍巖3內(nèi)部的放熱管4、設(shè)置于初襯7與二襯2之間的吸熱管I以及連接吸熱管I與放熱管4的支管6，換熱管內(nèi)可填充氨、氟利昂、丙烷、二氧化碳等汽化溫度較低的低沸點(diǎn)換熱介質(zhì)，在冬季或嚴(yán)寒地區(qū)，由于隧道內(nèi)空氣溫度高于圍巖3的溫度，吸熱管I中的液體換熱介質(zhì)吸收隧道內(nèi)空氣的熱量，蒸發(fā)形成汽體介質(zhì)，在管內(nèi)壓力差的作用下，蒸汽上升至放熱管4內(nèi)，與較冷的管壁接觸，放出汽化潛熱，將熱量傳遞到圍巖3中。同時(shí)蒸汽工質(zhì)遇冷冷凝成液體，在重力的作用下，液體沿管壁回流至換熱管內(nèi)端，再蒸發(fā)。如此循環(huán)往復(fù)，將隧道中的熱量傳遞至圍巖3中，最終阻止隧道襯砌因圍巖3凍脹或因圍巖3融化而發(fā)生破壞。
[0015]本實(shí)施例中，所述換熱介質(zhì)為液氨、氟利昂、丙烷或二氧化碳，通過(guò)充入換熱介質(zhì)的量控制換熱管內(nèi)的壓力從而調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)的氣化溫度，使換熱介質(zhì)在隧道內(nèi)部溫度下能夠氣化，受到圍巖3的冷凝時(shí)能夠液化。
[0016]本實(shí)施例中，所述吸熱管I與放熱管4的延伸路徑與隧道橫截面相適形，因此，可以有效增加吸熱管I與放熱管4的管壁面積，從而大幅度提高其換熱小路。
[0017]本實(shí)施例中，所述初襯7與二襯2之間設(shè)有防水層5，兩層襯砌間的防水層5，可采用噴涂乳化瀝青等防水膠劑，或采用厚度不等的軟聚氯乙烯薄膜、聚異丁烯片、聚乙烯片等防水卷材，并固定在支護(hù)上。
[0018]本實(shí)施例中，所述換熱管為不銹鋼制作，不銹鋼材料換熱形成好，其低溫抗沖擊能力較好，同時(shí)也具備一定的抗腐蝕能力，能夠避免換熱管長(zhǎng)期使用后發(fā)生泄漏。
[0019]本實(shí)施例中，所述放熱管4包括圓柱形管體以及固定與管體外壁的散熱片8，該散熱片8能夠增加放熱管4與圍巖3的換熱面積，從而提高其換熱效率。
[0020]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隧道防凍害系統(tǒng)，其特征在于:包括初襯、二襯和用于促進(jìn)隧道內(nèi)部與圍巖之間的熱量交換的換熱系統(tǒng)；所述換熱系統(tǒng)包括換熱管以及填充于所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)，所述換熱管包括設(shè)置于圍巖內(nèi)部的放熱管、設(shè)置于初襯與二襯之間的吸熱管以及連接吸熱管與放熱管的支管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道防凍害系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱介質(zhì)為液氨、氟利昂、丙烷或二氧化碳。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道防凍害系統(tǒng)，其特征在于:所述吸熱管與放熱管的延伸路徑與隧道橫截面相適形。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隧道防凍害系統(tǒng)，其特征在于:所述初襯與二襯之間設(shè)有防水層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道防凍害系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱管為不銹鋼制作。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隧道防凍害系統(tǒng)，其特征在于:所述放熱管包括圓柱形管體以及固定與管體外壁的散熱片。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種寒區(qū)隧道防凍害系統(tǒng)，包括初襯、二襯和用于促進(jìn)隧道內(nèi)部與圍巖之間的熱量交換的換熱系統(tǒng)；所述換熱系統(tǒng)包括換熱管以及填充于所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)，所述換熱管包括設(shè)置于圍巖內(nèi)部的放熱管、設(shè)置于初襯與二襯之間的吸熱管以及連接吸熱管與放熱管的支管，從而避免使用保溫層，以解決現(xiàn)有采用保溫層解決圍巖凍害存在的不足。
【IPC分類】E21D11/38, E21D11/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204627619
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520032425
【發(fā)明人】王子健, 武黎明, 武建平, 張英敏
【申請(qǐng)人】重慶科技學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日