用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝土养护技术领域，特别涉及一种用于隧道衬砌混凝土的保温保湿 养生装置及其施工方法。
【背景技术】
[0002] 隧道工程是典型的大体积混凝土工程，因为水泥水化放热的原因，会有明显的温 度升高，并在温度下降过程中因体积收缩受约束而产生裂缝；另外大体积混凝土结构在浇 筑后会失水收缩，也会导致明显的裂缝；又因为严寒地区的隧道由于环境温度过低，衬砌 混凝土内外温度差异过大，极易因为裂缝的发生。如果在衬砌混凝土施工期就因为温度应 力而产生原生裂缝，无论是隧道的渗水问题，还是因为隧道中偏压应力、环境温度等二次作 用，最终必然导致原生裂缝的加大或次生裂缝的发生，不仅是对国家财产的严重损失，更留 下工程安全隐患。
[0003] 目前根据施工经验，隧道工程中常采用潮湿覆盖养护、浇水、掺火山灰等预防措 施，此类方法在一定程度上避免了隧道衬砌混凝土的温度湿度变化过大，但其变化程度无 法做到精确控制，且施工手段较为简陋，难以保证大体积衬砌混凝土温度湿度控制的整体 性和稳定性。
[0004] 综上可知，针对隧道衬砌混凝土这种大体积混凝土工程，主要存在以下问题：
[0005] 1.水泥水化放热严重，并进而导致裂缝发生；
[0006] 2.混凝土结构在浇筑后失水收缩，会导致明显的裂缝；
[0007] 3.在温度过低的外部环境下，混凝土内外温差过大，导致裂缝发生；
[0008] 4.隧道的衬砌绝大部分处于临空面，大面积的临空衬砌无法进行常规的地面式混 凝土养护作业；
[0009] 5.不同隧道具有不同的轮廓形状，没有适合各种断面形状尺寸的养护装置；
[0010] 6.隧道衬砌混凝土的温度湿度变化过大，但其变化程度无法做到精确控制。
【发明内容】
[0011] 为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种用于隧道衬砌混凝土的保温保 湿养生装置及其施工方法。
[0012] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0013] 用于隧道衬砌混凝土的保温保湿养生装置，包括：在衬砌表面由内至外依次铺设 的保湿层、电热层和充气隔热层；所述充气隔热层置于截面外形与隧道截面轮廓相适应、且 沿隧道纵向有一定长度的台车车架上；所述充气隔热层充气后，使隔热层、电热层、保湿层 之间紧密贴合，且紧紧附着在所述衬砌外侧，通过保湿层和电热层的作用，达到对衬砌混凝 土的保温保湿的养生功效。
[0014] 利用保湿层可保持衬砌湿度，避免衬砌浇筑后失水收缩，避免了对衬砌的反复施 水，节省人工和管理成本。电热层可对衬砌提供热量；通过电热层对混凝土的温度控制，可 维持混凝土的温度，避免衬砌水化放热后温度下降过程中因体积收缩而产生裂缝。隔热层 可避免衬砌混凝土内外温度差异过大而产生裂缝。隔热层通过充气膨胀，可使保湿层与衬 砌外侧紧密附着，且保湿层、电热层、隔热层之间紧密贴合，提高衬砌的热吸收率，保养效果 好，效率高。
[0015] 台车车架的利用，使对大面积处于临空面的衬砌混凝土的养护成为可能，解决了 无法对衬砌进行保湿保温养护的传统难题。
[0016] 所述保湿层为立面型保湿养护膜，一侧环向附着在所述衬砌混凝土的外表面，另 一侧与电热层紧密贴合。
[0017] 立面型保湿养护膜，以新型可控高分子吸水材料为核心，以塑料薄膜为载体，此材 料能吸收自身重量的200倍的水分，并且可以把液态水变为固态水。具有吸水快放水慢的 特点，可以起到高倍节水，持久保湿，有效保温，促进早强，有效抑制微裂缝，提高耐磨度等 作用。
[0018] 所述电热层为带有自动温控器的低温辐射电热膜；所述低温辐射电热膜的边缘粘 贴在所述隔热层上。
[0019] 使用带有自动温控器的低温辐射电热膜，可以做到对衬砌混凝土温度的精确控 制，确保养护效果。将电热膜粘贴在隔热层上，一方面起到对电热膜的固定作用，另一方面 也可以减少热损失，提高热转化率。
[0020] 所述充气隔热层为充气隔热垫，所述充气隔热垫充气后可膨胀，一侧与所述电热 层贴合，另一侧铺设在所述台车车架上。
[0021] 所述台车车架包括两个弧形钢架，在两个所述弧形钢架之间，沿隧道纵向连接有 若干根用于铺设所述充气隔热层的钢管；所述弧形钢架与置于台车上的用于支撑固定所述 弧形钢架的支撑钢架刚性连接。
[0022] 台车车架的结构设计，可以很好的适应隧道的形状特点，为保温保湿层的铺设提 供方便。利用台车便于移动的特点，方便施工。
[0023] 所述支撑钢架包括竖向支撑钢架和横向支撑钢架，所述竖向支撑钢架的顶端与所 述弧形钢架连接，底端固定于所述台车上；所述横向支撑钢架的一端与所述竖向支撑钢架 连接，另一端与所述弧形钢架的端部连接。
[0024] 所述弧形钢架由若干弧形钢架单元组成，所述弧形钢架单元之间设有用以调节所 述弧形钢架长度的伸缩支架；所述竖向支撑钢架和所述横向支撑钢架上设有用以调节长度 的伸缩连杆；所述伸缩支架和所述伸缩连杆配合工作，使所述弧形钢架与所述隧道轮廓相 匹配，进而使置于所述钢管上的各层装置与所述衬砌混凝土紧密贴合。
[0025] 在弧形钢架和支撑钢架上设置伸缩支架和伸缩杆，使台架高度可调，方便保湿保 温层的铺设；此外，通过调节伸缩装置，可以适应于不同尺寸和截面形状的隧道，使用方便 灵活，适用范围广泛。
[0026] 用于隧道衬砌混凝土的自动保湿保温养生装置的施工方法，包括以下步骤：
[0027] 步骤1 :使台车的支撑钢架处于收缩状态，在所述台车的钢管上依次铺设充气隔 热层、电热层和保湿层，各层的铺设面积与所需保养的衬砌混凝土面积相同；
[0028] 步骤2 :调节台车支撑钢架的高度和弧形钢架的长度，使所述保湿层贴合所述衬 砌混凝土的表面；
[0029] 步骤3 :对所述充气隔热层充气使其膨胀，并使所述隔热层、所述电热层、所述保 湿层、和所述钢管之间紧密接触；
[0030] 步骤4 :将所述电热层通电加热，实行对所述衬砌混凝土的保湿保温养护；当到达 设定的养护时间后，停止电热层的加热，并收起装置，养护完毕。
[0031] 支撑钢架处于收缩状态，方便对保温保湿层的铺放；利用钢管铺设保温保湿隔热 层，可以很好的与衬砌混凝土面相贴合；使用充气隔热层，能使各层紧密接触，避免空气介 质的干扰，提高了对衬砌混凝土的温度和湿度的控制精度。
[0032] 其中，步骤1中，在铺设所述电热层时，将所述电热层的边缘粘贴在所述隔热层 上，保证各幅电热层接电端压接对齐，通过导线并接，再连接到自动温控器上，所述自动温 控器固定于所述台车上。
[0033] 步骤4中，将所述电热层的加热温度设置在20_30°C之间，所述设定的养护时间为 7天。
[0034] 温度设定在20_30°C之间，使混凝土的保温保湿养护效果达到最佳，养护时间设为 7天，在保湿保温的条件下，使混凝土的早期强度充分发挥，提供衬砌混凝土的早期强度。
[0035] 步骤4中，在停止电热层的加热后，收缩所述支撑钢架，对所述衬砌进行质量检 测；如果衬砌质量不满足规范要求，继续进行保湿保温养护2-3天；如果衬砌质量满足规范 要求，则养护完毕，移动所述台车至下个工作段，开展下个工作段的衬砌养护工作。
[0036] 对衬砌进行质量检测，不满足时继续养护2-3天，确保衬砌在养护条件下的质量 保证。
[0037] 本发明的有益效果如下：
[0038] 养生台车高度可以调节，便于上覆物的铺设，隔热层通过充气膨胀，可使保湿层与 衬砌外侧紧密附着，且保湿层、电热层、隔热层之间紧密贴合。电热层充电后可维持混凝土 的温度，避免衬砌水化放热后温度下降过程中因体积收缩而产生裂缝。保湿层可保持衬砌 湿度，避免衬砌浇筑后失水收缩。隔热层可避免衬砌混凝土内外温度差异过大而产生裂缝。
【附图说明】
[0039] 图1是本发明实施例结构示意图；
[0040] 图2是本发明保湿层、电热层、隔热层结构放大图；
[0041] 图3是本发明养生台车立体图；
[0042] 其中1.保湿层，2.电热层，3.隔热层，4.二次衬砌，5.钢管，6.竖向支撑支架， 7.钢架，8.连杆，9