适用于寒区隧道的耐冻型防排水板的制作方法

本实用新型涉及隧道建设技术领域，具体涉及一种适用于寒区隧道的耐冻型防排水板。

背景技术：

我国寒区面积分布广泛，约占国土面积的70％，为了满足经济和社会发展需求，其中修建了诸多隧道工程，而且在建和规划的隧道数量也相当庞大。目前，从已建工程来看，冻害问题频发，已成为寒区隧道的主要问题，严重影响其使用功能和耐久性。冻害的主要表现形式可以分为冰害和冻胀两大类，地下水和负温是隧道冻害发生的根本原因。具体工程的冻害发生因素有很多，因施工质量或设计等问题导致的防排水系统排水不畅或者失效是主要原因之一。

目前采用新奥法原理修建的寒区隧道防排水板与普通隧道的防排水板基本相同，其定位也仅为防水功能。但在实际工程中，因为初支平整度、锚杆露头、铺设技术细节等因素往往易导致防排水板的局部失效，从而使地下水渗漏进隧道，在寒区冬季，就造成结冰问题，导致冰害的发生。另一方面，靠近隧道洞口段，其受洞外负温影响剧烈，排水盲管、盲沟等易被冻结，导致整个隧道的排水不畅，使原来的有序、无压排水转变成无序、有压排水，再辅以隧道内的负温环境，即容易导致背后积水发生冻胀，从而产生作用于隧道结构上的冻胀力，使结构破裂甚至脆断，导致安全事故，影响正常使用。

目前我国绝大部分交通隧道均采用复合式衬砌，即初期支护+防水板+二次衬砌的形式。初期支护为喷射混凝土、锚杆、钢架、钢筋网片等的合理组合，由于钻爆法开挖的围岩壁面平整度不佳，往往存在不同程度的超挖或欠挖，喷射于围岩面上的混凝土的平整度也难以尽如人意，再加上锚杆露头等的存在及防水板焊缝和施工缝等的存在，而且其属于隐蔽工程，铺设质量受技术人员的水平和状态影响较大，从而导致防水板失效的问题略减不鲜，且现有防水板并不具备排水功能。对于寒区隧道工程而言，防排水板一旦失效，背后的地下水就可以逐渐通过二次衬砌的施工缝、变形缝等薄弱环节渗漏到隧道内部，而寒区隧道地下水的冻胀更是导致无压排水状态变成有压状态，使地下水更易从衬砌薄弱处渗漏。

对于地下水量丰富的地方，环向盲管要么排水能力不足，导致二次衬砌承压乃至破损，要么其铺设密度大，经济性变差，工艺复杂。而且地下水丰富的隧道一旦发生冻害，其程度往往也更严重，衬砌结构所受到的冻胀力往往也越大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构稳定可靠、降低二次衬砌的冻胀力的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，包括隔热层、设置在所述隔热层上表面的防水卷材层以及位于所述防水卷材层上表面的耗散层；

所述耗散层包括多个分布在防水卷材层上表面的耗散颗粒件；相邻所述耗散颗粒件之间具有间隙，所述耗散颗粒件采用弹性材料制成。

进一步，所述耗散颗粒件均匀分布在防水卷材层上，且相邻所述耗散颗粒件的尺寸大小不一。

进一步，所述耗散颗粒件的弹性可压缩体积大于地下水冻结的膨胀体积。

进一步，相邻防排水板之间通过焊接连接。

进一步，所述防水卷材层粘贴于所述隔热层的上表面。

进一步，所述隔热层采用橡胶材质或泡沫材质制成。

进一步，所述防水卷材层采用eva或pvc材质制成。

进一步，所述弹性材料采用橡胶、聚氨酯或tpe材质。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，通过隔热层起到保温隔热作用，从而隔绝隧道内负温环境对衬砌背后地下水的影响；通过防水卷材起到防水作用，防止地下水透过防水卷材渗入隧道二衬乃至净空中；

隔热层、防水卷材层及耗散层依次连接为一体式结构，通过耗散层的耗散颗粒件间隙有效提升环向排水能力，可在一定程度上替代环向排水盲管，从而简化施工工序，提高施工速度；且耗散颗粒件的弹模小、易压缩，使得结冰体的体积膨胀主要以压缩耗散颗粒件为主，耗散颗粒件可以通过自身的变形，抵消地下水的冻胀变形，从而显著降低作用于二次衬砌上的冻胀力，防止二衬结构在冻胀力作用下的破坏，从而可以大幅降低冻胀力对二衬的附加压力，提升隧道结构的耐久性。

附图说明

图1为本实用新型中防排水板结构示意图；

图2为本实用新型中防排水板安装示意图；

图1至图2中所示附图标记分别表示为：1-隔热层，2-防水卷材层，3-耗散层，31-耗散颗粒件，20-初期支护，40-二次衬砌，60-防排水板，80-围岩。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至图2所示，适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，包括隔热层1、设置在隔热层1上表面的防水卷材层2以及位于防水卷材层2上表面的耗散层3。耗散层上的耗散颗粒件以一定的尺寸级配和空间分布固定于防水卷材层表面上，隔热层1粘贴于防水卷材层2内表面上。相邻的两块防排水板通过双缝焊接进行连接，连接完成后应进行密封性检查，保证密封性能。

隔热层1起到保温隔热作用，从而隔绝隧道内负温环境对衬砌背后地下水的影响；隔热层1可以采用橡胶类或泡沫类等低导热性材料制成，也可以通过在防水卷材层2内添加隔热材料来实现。防水卷材层2起到防水作用，防止地下水透过防水卷材层2渗入隧道二衬乃至净空中；该防水卷材主要采用eva、pvc、高分子复合防水卷材制成。耗散层用于针对寒区隧道的冻胀力问题，通过耗散层的吸收冻胀变形，从而显著降低作用于二次衬砌上的冻胀力。

耗散层3包括多个分布在防水卷材层2上表面的耗散颗粒件31；相邻耗散颗粒件31之间具有间隙，耗散颗粒件31采用弹性材料制成。

该耗散颗粒件31可为两种不同尺寸大小、三种不同尺寸大小或多种不同尺寸大小，且多个耗散颗粒件31均匀分布在防水卷材层2上，根据实际工况需求选择适当数量和尺寸的耗散颗粒件31。通过耗散颗粒件31及其相互间的空间，主要起到排水和缓冲冻胀力的作用，在地下水未冻结时，其水体可以通过耗散颗粒件31的空隙代替环向和纵向排水盲管排出；在地下水冻结时，因为相对于围岩和二衬结构而言，耗散颗粒件31的弹性模量小、易压缩，所以结冰体的体积膨胀主要以压缩耗散颗粒件31为主，从而可以大幅降低冻胀力对二衬的附加压力。耗散颗粒件31由弹性材料制成，优选橡胶、聚氨酯、tpe等耐冻融性能好、弹性好、弹性模量小的弹性材料。耗散颗粒件31的形状可以是球形、半球形、正方体、长方体和多面体等形式。耗散颗粒件31的具体尺寸和相互间的空隙，依据现场的排水量来确定，如果水量大，应采用大尺寸的耗散颗粒件，并提升其间距，从而使其空隙增加，以提升排水能力，反之亦然，但均应保证冻结时耗散颗粒件的弹性可压缩体积大于地下水冻结的膨胀体积。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，包括隔热层(1)、设置在所述隔热层(1)上表面的防水卷材层(2)以及位于所述防水卷材层(2)上表面的耗散层(3)；

所述耗散层(3)包括多个分布在防水卷材层(2)上表面的耗散颗粒件(31)；相邻所述耗散颗粒件(31)之间具有间隙，所述耗散颗粒件(31)采用弹性材料制成。

2.根据权利要求1所述的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，所述耗散颗粒件(31)均匀分布在防水卷材层(2)上，且相邻所述耗散颗粒件(31)的尺寸大小不一。

3.根据权利要求1所述的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，所述耗散颗粒件(31)的弹性可压缩体积大于地下水冻结的膨胀体积。

4.根据权利要求2所述的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，相邻防排水板之间通过焊接连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，所述防水卷材层(2)粘贴于所述隔热层(1)的上表面。

6.根据权利要求1所述的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，所述隔热层(1)采用橡胶材质或泡沫材质制成。

7.根据权利要求5所述的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，所述防水卷材层(2)采用防水材料制成，所述防水材料采用eva或pvc材质。

8.根据权利要求5所述的适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，其特征在于，所述弹性材料采用橡胶、聚氨酯或tpe材质。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于寒区隧道的耐冻型防排水板，包括隔热层、设置在所述隔热层上表面的防水卷材层以及位于所述防水卷材层上表面的耗散层；所述耗散层包括多个分布在防水卷材层上表面的耗散颗粒件；相邻所述耗散颗粒件之间具有间隙，所述耗散颗粒件采用弹性材料制成；通过隔热层起到保温隔热作用，从而隔绝隧道内负温环境对衬砌背后地下水的影响；通过防水卷材起到防水作用，防止地下水透过防水卷材渗入隧道二衬乃至净空中；通过耗散层的耗散颗粒件及其间隙有效的提升环向排水能力，并大幅降低冻胀力对二衬的附加压力，简化施工工序，提高施工速度，提升隧道结构的耐久性。

技术研发人员：孙克国;许炜萍
受保护的技术使用者：四川国方瑞土木工程有限公司;西南交通大学
技术研发日：2019.04.25
技术公布日：2020.06.23