[实用新型]一种高地温区隧道建设过程中地热能开发利用的装置

说明书

本实用新型公开了一种高地温区隧道建设过程中地热能开发利用的装置，该装置是在隔水层与二次衬砌之间布设自流水管，自流水管按隧道圆弧角5°间距进行布设，自流水管的材质采用锅炉管材质，水管管径为5～8cm，将冷水接入自流水管。本实用新型将隧道支护结构系统设计为“(围岩)+初期支护+防水层+自流水管+二次衬砌”，取消5cm厚的硬质聚氨酯隔热板，在隔水层与二次衬砌之间布设自流水管，在解决消除热害对隧道结构影响的同时，利用地热资源创造经济效益。

技术领域

本实用新型属于隧道工程施工技术领域，尤其涉及到高地温区隧道建设过程中地热能开发利用的装置。

背景技术

我国西南地区地热资源丰富，高地温成为隧道建设过程中的难点之一，以云南省红河州建水(个旧)至元阳高速公路工程在建尼格高地温隧道为例，该隧道全长3.3km，最大埋深640m，目前隧道最高温度达88℃，围岩坚硬程度及完整程度均较好。

在高地温区进行隧道建设，一般当地温高于45℃时，需要考虑高地温对隧道结构影响(二次衬砌混凝土强度、耐久性等)，隧道的支护结构体系一般采用“(围岩)+初期支护+防水层+隔热层+二次衬砌”型式，通过防水层与二次衬砌之间的隔热层设计，达到降低地温对二次衬砌结构的影响，隔热层一般采用5cm厚的硬质聚氨酯隔热板。

现有技术通过隔热层实现了隔温，解决了高地温对隧道结构的影响，但是忽视了对地热能资源的有效利用。地热对隧道工程建设者来说是一把双刃剑，一方面高地温对隧道结构造成了影响，影响混凝土的力学性质和耐久性，另一方面利用天然地热能资源，对工程进行二次开发，从而实现消除热害影响与利用地热能的双赢，现有高地温隧道工程建设主要只考虑怎么消除热害影响，而未有考虑把消除热害影响与利用地热能资源结合起来的案例和技术研究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高地温区隧道建设过程中地热能开发利用的装置，在消除热害对隧道结构影响的同时，利用地热资源创造经济效益。

本实用新型是这样实现的：

一种高地温区隧道建设过程中地热能开发利用的装置，该装置是在隔水层与二次衬砌之间布设自流水管，自流水管按隧道圆弧角5°间距进行布设，自流水管的材质采用锅炉管材质，水管管径为5～8cm，将冷水接入自流水管。

本实用新型的核心创新点为将隧道支护结构系统设计为“(围岩)+初期支护+防水层+自流水管+二次衬砌”，取消5cm厚的硬质聚氨酯隔热板，在隔水层与二次衬砌之间布设自流水管，在解决消除热害对隧道结构影响的同时，利用地热资源创造经济效益。

附图说明

图1本实用新型的水管布设纵断面示意图；

图2本实用新型的水管布设横断面示意图。

附图标记说明：1-自流水管，2-隔水层，3-二次衬砌。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

为了实现消除热害影响与利用地热能双重目的，可将隧道支护结构系统设计为“(围岩)+初期支护+防水层+自流水管+二次衬砌”，如图1、图2所示，实现如下：(1)取消5cm厚的硬质聚氨酯隔热板，在隔水层2与二次衬砌3之间布设自流水管1；(2)自流水管1按隧道圆弧角5°间距进行布设，水管材质宜采用耐腐蚀性、耐高温、导热效果较好的锅炉管材质，水管管径宜为5～8cm；(3)将冷水自隧道高高程洞口段接入自流水管1，经高地温隧道，隧道围岩与自流水管1冷水进行热交换，一方面将二次衬砌3周边的温度降下来，达到消除热害对隧道结构(二次衬砌3)的影响，另一方面自隧道低高程洞口段接出的自流水管1水体温度上升，可将此热水进一步加以利用，创造经济效益。

当然，以上只是本实用新型的具体应用范例，本实用新型还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求的保护范围之内。