寒區(qū)隧道凍害防治研究進展

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1、橋隧工程寒區(qū)隧道凍害防治研究進展12王飛，伍毅敏（1．安徽省交通規(guī)劃設計研究院，安徽合肥230041；2．中南大學土木建筑學院，湖南長沙410075）摘要：凍害防治長期困擾寒區(qū)隧道，傳統(tǒng)方法主要從加強支護襯砌結(jié)構(gòu)、改善防排水效果、采取保溫隔熱措施等幾方面著手，效果仍不理想。論文通過梳理以往寒區(qū)隧道凍害防治的基礎理論與工程措施，提出供熱防凍是解決寒區(qū)隧道凍害問題的根本方法，并從節(jié)能、環(huán)保的角度對襯背U型供熱管方法和施工縫襯背雙源供熱排水防凍方法進行了探討，可供進一步研究和試驗參考。關鍵詞：寒區(qū)隧道；防凍；保溫；供熱；設計施工中圖分類號：U455文獻標識碼：B則凍害不會發(fā)生。保溫是通過

2、在襯砌內(nèi)部或表面、排水1引言溝（管）表面鋪設保溫隔熱層，防止圍巖、襯砌和排水長期以來，滲漏水及其引發(fā)的凍害一直困擾著我國溝（管）進入負溫，從而防止凍害發(fā)生。供熱則是通過北方地區(qū)和高海拔地區(qū)的隧道。滲漏水會造成路面濕滑、在襯砌內(nèi)部或表面、以及排水溝（管）表面鋪設供熱系襯砌結(jié)構(gòu)侵蝕、機電設施損毀或效率降低等不良后果。統(tǒng)，通過外部提哦能夠熱能使圍巖、襯砌和排水溝在寒冷地區(qū)，滲漏水與凍害互為因果，進一步引起襯砌（管）始終保持正溫，防止凍害發(fā)生。根據(jù)上述理論，開裂、剝落、掛冰和路面冒水、結(jié)冰以及洞口邊仰坡熱國內(nèi)外曾采用的具體工程措施如下：融滑塌，嚴重時導致隧道報廢，顯著降低隧道服務水平，（1

3、）加強注漿堵水威脅行車安全，大大增加隧道運營養(yǎng)護成本。近年來我在施工過程中，從地表或洞內(nèi)向圍巖內(nèi)壓注漿液充填國投入到寒區(qū)隧道凍害治理的費用不斷增加，即便如此，圍巖裂隙，封堵滲水通道，在隧道周圍形成隔水保護圈，仍有多座隧道飽受凍害困擾，甚至廢棄。寒區(qū)隧道凍害防止地下水流向隧道，由此減輕隧道防水、防凍壓力。治理和預防正成為我國隧道研究的一個重要課題。（2）加強支護襯砌排水在圍巖表面和初期支護中設置足夠密度的半圓排水2寒區(qū)隧道凍害防治主要措施管，在初期支護與防水層之間設置足夠密度的環(huán)向排水寒區(qū)隧道凍害是由液態(tài)水凍結(jié)、體積膨脹而引起。盲管或三維排水板，在襯砌施工縫處使用可排水止水帶，液態(tài)水

4、凍結(jié)成冰直接造成襯砌掛冰和路面結(jié)冰等病害；調(diào)整排水管路的坡度和連接可靠度，全面提高排水系統(tǒng)液態(tài)水凍結(jié)過程發(fā)生的體積膨脹則會引起很大的凍脹的可靠性和排水效率，從而減輕隧道防水、防凍壓力。力，一旦凍脹力超出混凝土的強度，破壞就隨之發(fā)生筑龍網(wǎng)www.zhulong.com。（3）設置防寒泄水洞理論研究表明，無論是襯砌背后水體，還是混凝土內(nèi)部對于嚴寒地區(qū)的富水隧道，在隧道正下方開鑿防寒孔隙中水體，凍結(jié)時產(chǎn)生的凍脹力都十分可觀。賴遠明泄水洞，隧道和泄水洞通過豎向和斜向的鉆孔連接，全等利用彈性粘彈性原理計算襯砌應力，不考慮凍脹時算面降低隧道周邊地下水的高度，疏排地下水，從而減輕出襯砌表面的應力

5、比考慮凍脹時的粘彈解小53.9%。正隧道防水、防凍壓力。因為如此，單純提高支護襯砌強度，很難解決寒區(qū)隧道（4）全斷面設置襯砌隔熱保溫層凍害問題，國內(nèi)外隧道凍害防止都立足于防止凍結(jié)現(xiàn)象在隧道襯砌表面或二次襯砌與初期支護之間鋪設泡的發(fā)生。沫等隔熱保溫材料，使隧道襯砌溫度不降至零度以下，防止凍結(jié)現(xiàn)象出現(xiàn)有三種手段：排水、保溫和供防止隧道凍害發(fā)生。熱。水是引起凍害的根本原因，如果通過改善隧道防排（5）拱腳局部設置巖棉保溫層水系統(tǒng)，使襯砌和圍巖在氣溫降到零度之前完全疏干，根據(jù)隧道拱腳溫度低于拱圈這一特點，在隧道襯砌作者簡介：王飛（1978-），男，高級工程師，主要從事隧道工程設計研究工作。2

6、582010年12期(總第72期)拱腳設置巖棉保溫層，使隧道拱腳溫度高于拱圈，便于極大，難以推廣。尤其是當隧道遠離城市時，幾乎不可疏排滲水，改善防水、防凍效果。能實現(xiàn)持續(xù)供暖。但是，近年來的研究表明：（1）寒（6）設置保溫出水口區(qū)隧道凍害，尤其是襯砌掛冰、路面結(jié)冰、排水溝堵塞出水口處于隧道排水系統(tǒng)最下游，并暴露于外界空等病害主要發(fā)生的凍結(jié)和消融過程，圍巖和襯砌持續(xù)凍氣中，如不采取措施，往往最早被凍結(jié)。因此，寒區(qū)隧結(jié)時凍害不會發(fā)生或發(fā)展；（2）為保證隧道安全運營，道出水口應設置在迎風、向陽的位置，表層涂黑或用保隧道洞內(nèi)空氣必須保持一定流動，要使隧道內(nèi)空氣溫度溫材料覆蓋，防止或減緩出水

7、口的凍結(jié)，使隧道內(nèi)液體完全處于正溫，難度很大，也沒有必要；（3）溫度場水能及時排出。測試也表明，隧道凍害主要發(fā)生在距離洞口800～100m，（7）設置保溫排水溝在長大隧道中部，空氣氣溫一般為正溫?；谏鲜鲅芯繛榉乐顾淼琅潘疁蟽鼋Y(jié)，在排水溝上覆蓋隔熱保溫成果，目前我國隧道凍害防治出現(xiàn)了一個重要的新思層，防止排水溝過早凍結(jié)，導致上部排水不暢。路，即通過分時段、分區(qū)段對洞口段支護襯砌進行有效（8）設置深埋中心水溝供熱，使之保持正溫。對于凍深不大的季凍區(qū)隧道，可以將中心水溝埋