一种寒区隧道防冻保温系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于隧道工程灾害防治技术领域，涉及一种寒区隧道防冻保温系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国交通建设事业的不断发展，高速公路隧道所面临的气象水文、地质地貌、围岩类型等情况越来越复杂，渗漏水病害已成为公路隧道所面临的最主要问题之一。在渗漏水的长期作用下，隧道衬砌结构会发生侵蚀破坏，造成路面积水，恶化行车环境，同时，渗漏水将影响隧道内机电、通风、照明等设备的安全性及使用性能。尤其在运营年限较久的寒区隧道，在反复冻融循环作用下，隧道防水材料长期性能急剧下降，导致渗漏水极易透过防水层进入衬砌中，促使混凝土衬砌风化、剥蚀，造成结构破坏；而对于衬砌背后的排水系统，则极易因结冰、冻胀、冻裂等原因而产生排水性能下降，导致衬砌背后排水不畅，渗漏水从衬砌薄弱地方渗出，进行而引发边墙挂冰、路面结冰、衬砌冻胀开裂等病害，严重威胁到行车安全。
[0003]现有寒区隧道病害处治方法主要有围岩注浆、埋设导水管、表面喷涂保温材料等措施。在寒区隧道中使用围岩注浆，其浆液渗透系数、凝结时间、扩散半径等因素极易受低温的影响，防水效果并不理想，且围岩注浆作业工期较长、成本较高；埋设导水管仅用于寒区隧道施工缝渗漏水处治方面，而对于隧道衬砌大面积渗水、慢渗情况的适用性较差，且由于导水管埋设深度一般较浅，极易发生结冰堵塞；表面喷涂保温材料方法受喷涂厚度、材料性能等方面的限制，其保温效果并不理想，且工程费用较高。总之，从防治效果、经济效益等方面综合考虑，现有寒区隧道防冻保温技术已不能适应隧道工程建设的发展。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对现有寒区隧道防冻保温技术中存在的问题，提供一种针对性强、结构设计合理、施工简便、可操作性强以及工程造价低的寒区隧道防冻保温系统。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术手段实现的:
[0006]一种寒区隧道防冻保温系统，其特征在于:所述寒区隧道防冻保温系统包括铝膜、轻骨料保温混凝土、钢波纹板、排水装置、铝膜固定装置以及加热装置；所述铝膜整体呈弓形并与寒区隧道的二次衬砌的内侧相匹配；所述铝膜通过铝膜固定装置固定在寒区隧道的二次衬砌上；所述铝膜与寒区隧道的二次衬砌之间设置有间隙；所述铝膜与寒区隧道的二次衬砌之间所形成的间隙的底部连接有带有承接口的排水装置；所述铝膜与寒区隧道的二次衬砌之间设置有间隙的宽度小于或等于排水装置的承接口的宽度；所述铝膜的内侧设置有钢波纹板；所述钢波纹板与铝膜之间填充有轻骨料保温混凝土 ；所述加热装置埋设在钢波纹板与铝膜之间的轻骨料保温混凝土中。
[0007]作为优选，本实用新型所采用的铝膜固定装置包括铝合金龙骨架、轻质纤维水泥砂浆以及自攻螺丝；所述铝合金龙骨架整体呈U型；所述铝合金龙骨架的开口面向寒区隧道的二次衬砌，并通过自攻螺丝与寒区隧道的二次衬砌固定；所述铝膜与铝合金龙骨架固定；所述铝合金龙骨架与寒区隧道的二次衬砌之间填充有轻质纤维水泥砂浆。
[0008]作为优选，本实用新型所采用的轻质纤维水泥砂浆的3d龄期时的抗压强度应不小于25Mpa。
[0009]作为优选，本实用新型所采用的加热装置包括PVC管以及设置在PVC管内部的电加热带；所述PVC管预埋在钢波纹板与铝膜之间的轻骨料保温混凝土中；所述PVC管的下端埋至排水装置上，所述PVC管的上端从寒区隧道拱肩部位处弯出钢波纹板。
[0010]作为优选，本实用新型所采用的电热带包括电热丝、玻璃纤维绝缘层、硅橡胶绝缘层以及金属母线；所述金属母线与电热丝相连；所述玻璃纤维绝缘层环绕设置在电热丝外部；所述硅橡胶绝缘层设置在玻璃纤维绝缘层外部。
[0011]作为优选，本实用新型所采用的电热带的输出功率不小于50W/m，最高维持温度为110°C，最高承受温度为135°C。
[0012]作为优选，本实用新型所采用的排水装置包括铝合金集水槽、竖向排水管、纵向排水管、横向排水管以及中心排水沟；所述铝合金集水槽是整体呈U型的承接口 ；所述铝合金集水槽依次通过竖向排水管、纵向排水管以及横向排水管与中心排水沟相贯通；所述铝合金集水槽与铝膜和寒区隧道的二次衬砌之间所形成的间隙的底部相对接；所述铝膜与寒区隧道的二次衬砌之间设置有间隙的宽度小于或等于铝合金集水槽的宽度。
[0013]作为优选，本实用新型所采用的铝膜是整体结构或分体结构；所述铝膜的厚度不大于0.3mm ;所述铝膜是分体结构时，所述铝膜由多片铝膜叠加支撑；所述每片铝膜的幅宽是I?3m ;所述钢波纹板是Q235-A热轧钢板，所述钢波纹板的厚度不大于1.2mm，所述钢波纹板的波峰高度为18mm。
[0014]本实用新型的优点是:
[0015]本实用新型提供了一种寒区隧道防冻保温系统，该防冻保温系统利用铝合金龙骨架和轻质纤维水泥砂浆在原隧道衬砌表面敷设铝膜，在铝膜下部设置铝合金集水槽、竖向排水管，从而将铝膜与二衬之间的渗漏水集中导排至中心排水沟；并通过在钢波纹板与铝膜之间填充轻骨料保温混凝土，形成保温层；在预埋PVC管中插入电加热带，作为辅助措施对隧道起到保温作用。具体而言，本实用新型具有以下优点:
[0016]1、利用铝合金龙骨架和轻质纤维水泥砂浆在原隧道衬砌表面敷设铝膜，铝膜与隧道衬砌之间的间隙可作为渗漏水排水通道，又可作为气垫层起到隔热保温的效果，且利用铝合金龙骨架与轻质纤维水泥砂浆将铝膜与隧道衬砌间的空气层分割成小区块，避免了空气对流换热，解决了传统离壁式保温结构隔热效果差的缺陷。
[0017]2、在铝膜下部设置铝合金集水槽、竖向排水管，将渗漏水导入纵向排水管、横向排水管及中心排水沟，充分利用了原有隧道防排水系统，施工简便、环保节能、低碳高效。
[0018]3、钢波纹板可进行工厂化集中生产，质量易控制，且其可现场拼装，施工方便快捷；其结构力学性能较好，荷载分布均匀，具有一定的抗变形能力；在养护过程中，钢波纹板局部拆卸操作较为方便，赋予该系统以可维护功能。
[0019]4、轻骨料保温混凝土具有轻质、高强、保温、耐火等优点，且其材料成本较低、施工方法简单、保温效果良好。
[0020]5、利用电加热带作为辅助措施，在隧道内气温较低或洞口段可根据需要对其进行加热，赋予了该系统以主动加热功能，且该设施环保、节能、施工维修方便。
[0021]采用本实用新型可有效解决现有寒区隧道冻害问题，结构简单、施工方便、适用性强、环保节能，且成本较低，具有较好的社会经济效益。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型所提供的寒区隧道防冻保温系统的横断面图；
[0023]图2为本实用新型所采用的轻骨料保温混凝土、PVC管、电加热带的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型所采用的寒区隧道防冻保温系统的纵断面图；
[0025]图4为本实用新型所采用的铝合金龙骨架及轻质纤维水泥砂浆的结构示意图；
[0026]图5为本实用新型所采用的铝合金集水槽、竖向排水管及纵向排水管的结构示意图；
[0027]图6为本实用新型所采用的电加热带的结构示意图；
[0028]附图标记说明如下:
[0029]1- 二次衬砌；2_混凝土基座；3_铝膜；4_轻骨料保温混凝土 ；5_钢波纹板；6_PVC管；7_铝合金集水槽；8_竖向排水管；9_纵向排水管；10_横向排水管；11_中心排水沟；12-铝合金龙骨；13-轻质纤维水泥砂浆；14_自攻螺丝；15_电加热带；16_电热丝；17_玻璃纤维绝缘层；18_硅橡胶绝缘层；19_金属母线。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的结构做进一步的详细说明:
[0031]参见图1、图2、图3、图4、图5，一种寒区隧道防冻保温系统主要由混凝土基座2、铝膜3、轻骨料保温混凝土 4、钢波纹板5、PVC管6、铝合金集水槽7、竖向排水管8、纵向排水管9、横向排水管10、中心排水沟11、铝合金龙骨架12、轻质纤维水泥砂浆13、自攻螺丝14、电加热带15等组成。
[0032]参见图3以及图4，铝膜3设置在隧道二次衬砌I内侧，利用铝合金龙骨架12及轻质纤维水泥砂浆13与隧道二次衬砌I内侧进行固定；钢波纹板5设置在铝膜3内侧，钢波纹板5与铝膜3的间隙用轻骨料保温混凝土 4进行充填；PVC管6预埋在钢波纹板5与铝膜3之间的轻骨料保温混凝土 4中；电加热带15设置在PVC管6内；铝膜3下端连接铝合金集水槽7，铝合金集水槽7下端连接竖向排水管8，将渗漏水导入纵向排水管9中，铝膜3和隧道二次衬砌I内侧之间的宽度小于或等于铝合金集水槽7的开口的长度。
[0033]参见图6，电加热带15由电热丝16、玻璃纤维绝缘层17、硅橡胶绝缘层18、金属母线19组成；其中，金属母线与电热丝相连；玻璃纤维绝缘层环绕设置在电热丝外部；硅橡胶绝缘层设置在玻璃纤维绝缘层外部。
[0034]销膜3厚度为0.3m