[发明专利]一种寒区隧道保温系统及安装方法

说明书

本发明公开了一种寒区隧道保温系统及安装方法，本发明的保温系统通过固定在隧道内壁上的拱形保温装置，在拱形保温装置内持续通入热(冷)风，利用空气隔热性能良好、导热性差的特点，减少保温能耗的同时可以增加系统单次保温时长，本系统能够可以帮助多年冻土区的隧道避免冻融，又可以帮助季节性寒区隧道发生冻胀，从而使隧道远离冻害。本系统可靠性强，模块化部件利于安装和维护，不仅可以用于新建隧道，也可以用于已有隧道的保温改造。

技术领域

本发明涉及寒区隧道领域，具体涉及一种寒区隧道保温系统及安装方法。

背景技术

中国44％的区属于寒区，在这些地区修筑的隧道即为寒区隧道。寒区隧道面临的最大问题是隧道冻害，近年来我国投入到寒区隧道冻害治理的费用不断增加，即便如此，仍有不少隧道饱受冻害困扰，甚至废弃，寒区隧道冻害防治正成为隧道界的重要研究课题。寒区隧道冻害发生的主要原因是冻融和冻胀：冻融是指已冻结围岩因隧道内温度升高发生消融导致围岩自承能力降低，使衬砌应力场发生改变的一种冻害现象；冻胀则是指衬砌及围岩裂隙中水冻结膨胀引起的应力变化及结构破坏。

以往研究中，研究人员研究了寒区隧道温度场分布、冻害机理及各种冻害防治措施。寒区隧道冻害防治措施包括电伴热电缆防冻技术、新型保温材料、深埋排水管、地源热泵系统等。电伴热系统是一种辐射型供暖系统，以电热丝为热媒，通过使发热电缆通电将电能转化成热能，传递给被加热体，并通过外层隔热材料的保护，以达到系统需要的供暖、保温效果，可以和物联网结合根据需要迅速响应，主动进行加热保温。新型保温材料的研究可以丰富保温材料种类，在保障有效性的基础上更好的提升经济效益，属于被动保温，常常与主动保温措施相结合使用。深埋排水管是将排水管埋置在冻结线以下，防止排水管中的水冻结阻塞排水通道，不能及时排出地下水，导致衬砌后水压增大，发生冻胀使衬砌结构收到威胁，确定其埋置深度需要因地制宜进行详细的温度场勘查，防止深度不足失效或埋深过深导致投资浪费。地源热泵系统是利用隧道温度分布的不均匀性，将热交换管埋入衬砌后，利用中间段地温来防止进出口段冻结，可以节约能源，但是操作复杂，维护麻烦。这些防冻害措施对于冻胀防治效果各有千秋，但是对于冻融问题无能为力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种寒区隧道保温系统及安装方法，利用系统可以为寒区隧道在冬季提供防冻保证，既可以帮助多年冻土区的隧道避免冻融，又可以帮助季节性寒区隧道发生冻胀，从而使隧道远离冻害。

为了达到上述目的，一种寒区隧道保温系统，包括固定在隧道内壁上的拱形保温装置，拱形保温装置连接物联网系统，拱形保温装置和物联网系统均连接能源系统供电；

拱形保温装置包括若干个拱顶管片，每个拱顶管片的两侧均依次对应设置有管道连通的拱肩管片、拱腰管片、拱脚管片和拱底管片，拱底管片连接风道，风道连接保温风机；

拱肩管片、拱腰管片和拱脚管片均包括通过管片外壁和管片内壁所组成的管道，管片内壁外覆盖有保温层，管片外壁和管片内壁的两端均设置有管片接口，拱底管片的一端通过管片接口连接风道；

风道包括圆形风道壁，风道壁外覆盖有保温层，风道壁上开设有用于与拱底管片通风的风道接口；

相邻的风道间通过引风道连接，引风道包括圆形风道壁，风道壁外覆盖有保温层，通过引风道将洞外冷空气引入洞内，能够防止冻融现象发生。

物联网系统包括置于若干置于拱形保温装置内的传感器，传感器通过控制电缆连接信号发射器，信号发射器的信号传输至主机。

能源系统包括常规供电、太阳能供电和风力发电供电。

拱顶管片、拱肩管片、拱腰管片、拱脚管片和拱底管片上设置有用于固定在隧道内壁上的固定孔。

一种寒区隧道保温系统的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，通过现场量测和气象资料调研进行勘查调研，确定隧道内温度场分布，根据温度场分布确定系统的工作范围；