寒区隧道保温衬套的制作方法

本实用新型属于隧道技术领域，更具体地说，是涉及一种寒区隧道保温衬套。

背景技术：

随着我国铁路建设的不断发展，铁路隧道选线不可避免地需要穿越严寒地区，这对交通隧道的结构安全性是一个极大的考验。因此，如何保证寒区隧道施工时的结构安全性和耐寒性成为当前亟待解决的核心技术问题。寒区隧道受极端气候影响，内部结构极易发生冻害现象，如：衬砌开裂、酥碎、剥落；隧道内漏水，拱顶、边墙挂冰；隧道底部积水、冒水、结冰等。所述冻害一旦发生，将严重影响铁路运营安全，带来巨大经济损失和社会不良影响。

国内寒区隧道缓解保温冻害措施主要是在隧道内部铺设保温层，但因为保温层极易受隧道内环境影响，导致其使用寿命仅为5～6年，远达不到隧道运营百年的建设要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种寒区隧道保温衬套，旨在解决寒区隧道内的冻害现象，延长使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种寒区隧道保温衬套，包括由内向外依次设置的第一防水层、空气保温腔、固着层、保温层以及第二防水层；

所述第一防水层用于紧贴设置于寒区隧道的衬砌的表面；

所述固着层用于固定于所述衬砌上；所述固着层的内表面与所述衬砌的表面之间形成所述空气保温腔；

所述保温层的内表面固定连接于所述固着层的外表面；

所述第二防水层紧贴设置于所述保温层的外表面。

作为本申请另一实施例，所述固着层包括依次拼接的多块固着板，多块所述固着板均通过第一化学锚栓与所述衬砌连接。

作为本申请另一实施例，所述固着板的边缘垂直设有法兰板，相邻两块所述固着板借助所述法兰板相互连接。

作为本申请另一实施例，所述固着板设为拱形板。

作为本申请另一实施例，所述固着板设为波形板。

作为本申请另一实施例，所述保温层为聚氨酯泡沫板。

作为本申请另一实施例，所述保温层通过第二化学锚栓与所述固着层连接。

作为本申请另一实施例，所述空气保温腔的厚度设为100～150mm。

作为本申请另一实施例，所述第一防水层为涂覆在所述衬砌的表面的聚氨酯防水涂料层；所述第二防水层为涂覆在所述保温层的外表面的聚氨酯防水涂料层。

作为本申请另一实施例，所述固着层连接有用于设置在所述寒区隧道的底部两侧的基础结构。

本实用新型提供的寒区隧道保温衬套的有益效果在于：

固着层与衬砌之间设有空气保温腔，空气保温腔将衬砌与隧道内的空气隔绝，并且固着层外侧设有保温层，隧道内的低温不会直接影响衬砌；

空气保温腔将固着层与衬砌隔开，衬砌以及隧道外侧的围岩内的水分不会直接与固着层接触，减少了固着层的腐蚀，延长了固着层的使用寿命；

保温层设置在固着层的外侧，衬砌由于冻胀出线开裂、酥碎等状况时，衬砌掉落的土块或者石块被固着层阻挡，不会落在保温层，对保温层起到了保护作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的寒区隧道保温衬套的断面示意图；

图2为图1中的a处的放大图；

图3为固着层的正视示意图；

图4为固着板的结构示意图；

图中：1、衬砌；2、空气保温腔；3、固着层；31、第一锚固孔；32、第二锚固孔；4、保温层；5、第一防水层；6、第二防水层；7、第一化学锚栓；8、第二化学锚栓；9、法兰板。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现对本实用新型提供的寒区隧道保温衬套进行说明。

请一并参阅图1及图2，寒区隧道保温衬套，由内向外，即从寒区隧道的衬砌1向寒区隧道的内部，依次设置有第一防水层5、空气保温腔2、固着层3、保温层4和第二防水层6。第一防水层5紧贴在衬砌1的表面，防止隧道岩体(土方)以及衬砌1渗出水分。

固着层3固定在衬砌1上，并且固着层3的内表面与衬砌1的表面之间相隔有一定的间隙，此间隙为空气保温腔2，空气保温腔2将固着层3与衬砌1分隔开，固着层3不会与衬砌1直接发生热交换，而是经过空气保温腔2内的空气进行热传递，而空气保温腔2内的空气与隧道内的空气被固着层3分隔，所以隧道内的空气与空气保温腔2的空气不流通，隧道内的冷空气先降低固着层3的温度，然后固着层3与空气保温腔2内的空气进行热交换，空气是热的不良导体，固着层3与空气保温腔2内的空气的热交换速度较慢，空气保温腔2内的空气温度降低速度较慢，所以空气保温腔2内的空气温度与隧道内的空气温度存在温差，对隧道的衬砌1以及岩体(土方)起到保温的作用。

固着层3的外侧设有保温层4，保温层4对隧道的岩体(土方)以及衬砌1起到主要保温作用，保温层4固定在固着层3上，固着层3作为保温层4的固着点，保温层4将固着层3和隧道内的空气分隔，进而将空气保温腔2内的空气与隧道内的空气隔绝，进一步减缓了空气保温腔2内的空气与隧道内的空气的热交换。

为了防止隧道内的空气中的水分侵蚀保温层4，对保温层4造成腐蚀，紧贴保温层4的外表面设置有第二防水层6。

本实用新型提供的寒区隧道保温衬套，与现有技术相比，具有以下有益效果：

固着层3与衬砌1之间设有空气保温腔2，空气保温腔2将衬砌1与隧道内的空气隔绝，并且固着层3外侧设有保温层4，隧道内的低温不会直接影响衬砌1；

空气保温腔2将固着层3与衬砌1隔开，衬砌1以及隧道外侧的围岩内的水分不会直接与固着层3接触，减少了固着层3的腐蚀，延长了固着层3的使用寿命；

保温层4设置在固着层3的外侧，衬砌1由于冻胀出线开裂、酥碎等状况时，衬砌1掉落的土块或者石块被固着层3阻挡，不会落在保温层4，对保温层4起到了保护作用。

作为本实用新型提供的寒区隧道保温衬套的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，固着层3包括依次拼接的多块固着板，并且每一块固着板都通过第一化学锚栓7与衬砌1连接。

具体地，多块固着板拼接时，首先在寒区隧道的断面周向拼接成拱形，多个在寒区隧道的长度方向上的固着板组成的拱形再拼接形成固着层3，在进行单个拱形的拼接时，从寒区隧道的两侧的底部同时向中间拱顶进行拼接，具有较高的拼接效率。相邻两个拼接形成的拱形之间采用错缝拼接的方式连接，即相邻两个拱形中，固着板的端面接缝不都是位于同一直线上，而是交错设置，固着板的端面形成牙状，错缝拼接能够保证真个固着层3具有较强的结构强度。固着层3由多片固着板拼接形成能够使固着层3施工便捷。

每一块固着板都通过第一化学锚栓7与衬砌1固定连接。

具体地，固着板上预留有供第一化学锚栓7穿过的第一锚固孔31，将固着板拼接成拱形后，通过固着板上的第一锚固孔31在衬砌1上配钻打孔，然后将第一化学锚栓7从第一锚固孔31内穿入并固定在衬砌1上钻设的孔内，第一化学锚栓7自身具有一定的长度，而且第一化学锚栓7没有全部没入衬砌1中，即第一化学锚栓7将固着层3与衬砌1隔开，隔开的间隙为空气保温腔2，空气保温腔2的厚度由第一化学锚栓7没入衬砌1中的深度决定。

需要说明的是，并不是所有的固着板都需要第一化学锚栓7的固定，因为相邻的两块固着板相互连接，只需要用第一化学锚栓7间隔固定几块固着板，即可将整个拼接形成的拱形固定在衬砌1上。

请参阅图4，固着板的边缘设有法兰板9，法兰板9与固着板垂直设置，相邻两块固着板通过法兰板9相互连接。法兰板9上设有供高强度螺栓穿过的通孔，相邻两块固着板的法兰板9对接后，用高强度螺栓穿过对接的两块法兰板9进行紧固。

优选地，固着板弯折成拱形，多块拱形的固着板拼接后自然形成拱形的固着层3。

优选地，请参阅图1和图2，固着板选用波形板，具体地，在本实施例中，波形板选用厚度为6mm，宽1000mm，波长300mm，峰谷间距110mm的q345镀锌波形钢板。波形板最接近衬砌1的部位为波峰，波形板距离衬砌1最远的部位为波谷，将第一锚固孔31开设在波峰处，防止第一化学锚栓7因为自身长度不够而导致空气保温腔2的厚度不够，保温效果降低。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，保温层4选用聚氨酯泡沫板，聚氨酯泡沫板泡孔均匀，自身强度高，并且吸水率较低，拼装便捷，具有较好的保温性能。但是聚氨酯泡沫板容易受到岩体(土方)渗水的影响，而本实用新型中，衬砌1的表面设有第一防水层5，能够有效隔绝衬砌1渗出的水分，保温层4和衬砌1之间还设有一层固着层3，衬砌1表面因为渗水而生成水滴并下落时，下落的水滴滴落在固着层3的内表面，并不会与保温层4接触，所以岩体(土方)渗水不会对保温层4造成影响。

保温层4通过第二化学锚栓8固定在固着层3的外表面。具体地，固着层3上间隔开设有第二锚固孔32，将保温层4贴附在固着层3的外表面后，用第二化学锚栓8依次穿过保温层4和第二锚固孔32，并与第二锚固孔32固定连接。

若固着层3用波形板拼接形成，则第二锚固孔32开设在波形板的波谷处，保温层4与固着层3通过第二化学锚栓8连接后，因为波形板的机构，保温层4与波形板之间存在间隙，此间隙形成第二空气保温腔2，进一步地增强保温效果。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，空气保温腔2的厚度不宜过厚，否则会占用隧道内较多的空间，也不宜过薄，否则会影响保温效果，综合考虑并试验后，空气保温腔2的厚度设为150mm，既保证了空气保温腔2的保温效果，又避免了因为第一化学螺栓的长度较长而导致的固着层3的固定不稳固，容易发生晃动的问题。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，第一防水层5和第二防水层6均为聚氨酯防水涂料，聚氨酯时一种高分子材料，具有较强的防水性，将聚氨酯防水涂料涂覆在衬砌1的表面，形成第一防水层5，将聚氨酯防水涂料涂覆在保温层4的外表面，形成第二防水层6。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，寒区隧道的底部两侧设有用于支撑固着层3的基础结构，基础结构用混凝土浇筑而成，固着层3的位于寒区隧道底部两侧与混凝土浇筑形成的基础结构连接，基础结构为固着层3提供支撑。

下面以一个具体实施例来说明本实用新型寒区隧道保温衬套的具体应用。

需要设置保温衬套的隧道情况为：隧道长度为3690m，跨度为13.62m，高度为10.31m，最大埋深约283m。年平均气温为4.0℃，1月平均气温为-16.4℃，7月平均气温为22.9℃；极端最高气温为36.3至37.7℃，极端最低气温为-29.2至-42.5℃，最大冻结深度为1.92m。隧址区地下水主要为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，局部为上层滞水。水位一般为0至5m，季节性变化幅度0.5至2m，年平均降水量为528至670mm。

隧道洞口500m范围内为抗冻设计段，其衬砌1采用厚60cm的c40钢筋混凝土，其余洞身段为非抗冻设计段，衬砌1采用厚60cm的c30素混凝土。该隧道非抗冻设计段(距洞口500～1000m范围内)出现了因衬砌1背后积水冻胀导致的衬砌1开裂渗水、鼓包、脱空、掉块等影响铁路运营安全的严重冻害。利用本实用新型提供的结构对其进行冻害治理的施做过程为：

a.施工准备

包括拆改既有照明线路、g网线及电力电缆等设施、将施工材料运输至现场和清理衬砌1表面。

铁路营业线隧道内运营设施数量和种类繁多，对称隧道中线分布有接触网线、馈线、af线、回流线和接触网吊柱、回流线底座等既有设施，为便于施工需要对上述设施进行拆移，对不满足安全距离的af线吊柱、回流线底座基础进行更换。拆移时搭设门式脚手架作为施工平台，按施工进度逐段进行，并随曲面钢板的安装再逐段进行恢复。

需要运送的施工材料有组成固着层3的固着板、组成保温层4的聚氨酯泡沫板和施工工具等，利用轨道平板电瓶车进行运送。施工之前将上述施工材料运送至隧道内作业面。固着板采用q345冷轧镀锌波纹板，板厚为6mm，宽1000mm，波长300mm，峰谷间距110mm，表面热浸厚度不小于84μm。

b.施做第一防水层5

在衬砌1表面涂覆聚氨酯防水涂料。

c.安装固着层3

逐环拼接固着板，形成拱形，首尾相接的两个拱形之间的固着板错缝拼接，安装固着板时，用第一化学锚栓7将拱形的波纹板固定在衬砌1的混凝土层中，并且波纹板与衬砌1之间留有约1500mm的间隙，形成固着板与衬砌1之间的空气保温腔2。相邻两块固着板的法兰板9用高强度螺栓紧固连接。

d.安装保温层4

将聚氨酯泡沫板贴附在固着层3的外表面，并用第二化学锚栓8将聚氨酯泡沫板固定在固着层3上。

e.施做第二保温层4

在保温层4的外表面涂覆一层聚氨酯防水层。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。