[发明专利]寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置和方法

说明书

本发明公开的寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置包括百叶式离壁保温系统和控制系统，百叶式离壁保温系统包括沿隧道长度方向布设在衬砌内侧的若干百叶式离壁保温单元，每个百叶式离壁保温单元包括多片百叶保温片、驱动连杆、启闭转轴和驱动马达，多片百叶保温片由驱动连杆串连，驱动连杆与启闭转轴相连，启闭转轴由驱动马达驱动，控制系统包括洞外温度计、温控开关和启闭控制器，洞外温度计布置在隧道洞口外，洞外温度计通过温度信号线与温控开关相连，温控开关用于控制百叶式离壁保温单元的启闭。本发明通过百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用进行隧道冻害防控，适用范围更广、成本和运行费用更低、对交通影响更小、保温效果更好。

技术领域

本发明涉及我国西部及东北部高原高海拔寒冷地区的铁路及公路交通等国家重难点工程建设迫切需要解决的隧道冻害防控领域，具体是一种寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置和方法。

背景技术

随着我国西部及东北部高原高海拔寒冷地区的铁路及公路交通的进一步发展建设，交通路网急需逐渐延伸至有重要国防和国际战略意义的寒冷地区。如国家重点工程青藏高速公路和川藏铁路均位于青藏高原高海拨寒冷地区，且川藏铁路全线最难的建设段雅安至林芝段隧线占比为 84.56%，而隧道的冻害问题严重，超过 70%的隧道运行后陆续出现了衬砌冻胀开裂和漏水挂冰、隧底鼓胀积冰等不同程度的冻害灾变，隧道冻害防控已成为西部及东北部高原高海拔寒冷地区的基础设施建设及川藏铁路等国家重难点工程建设的“卡脖子”问题。离壁式保温结构作为寒区隧道的保温防冻措施也已在寒区隧道工程中被采用，而通风系统作为将隧道内有害气体排出洞外的一种换气系统在隧道工程中被广泛采用。但在寒冷地区，隧道内的围岩面临着在低温环境下逐渐冻结并导致隧道出现不同程度冻害的问题。目前寒区隧道衬砌及围岩的常用防冻保暖措施主要为敷设保温层、主动加热法等。敷设保温层目前作为大多数寒区隧道的保温措施，虽然能减缓围岩与隧道内冷空气的热交换、减小围岩冻融圈、减轻隧道冻害，但是并不能阻止围岩最终冻结。主动加热法，对电热器件及其相应配套设施要求较高，需配备专门的电缆短路监测器、报警器、温控器等，控制系统复杂、能耗大，管理复杂且运营成本高，且失效风险高，失效后果十分严重，因而有很大的局限性。

减少寒区隧道冻害防控措施的工程投资和运行费用、增加寒区隧道冻害防控效果的一个方向是调控通风技术。因此，本发明提出一种百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用的隧道防冻技术，通过百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用进行隧道冻害防控，其适用范围广且经济合理，同时对相应配套设施要求低，能耗小、管理方便且运营成本低，并且尤其适合于寒季温差大且有正温的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置和方法，通过百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用进行隧道冻害防控，适用范围更广、成本和运行费用更低、对交通影响更小、保温效果更好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置，包括百叶式离壁保温系统和控制系统，所述的百叶式离壁保温系统包括沿隧道长度方向布设的若干百叶式离壁保温单元，所述的若干百叶式离壁保温单元设置在衬砌的内侧，所述的衬砌铺设于隧道的围岩的内壁，所述的若干百叶式离壁保温单元与所述的衬砌之间设有空气层，每个所述的百叶式离壁保温单元包括多片百叶保温片、驱动连杆、启闭转轴和驱动马达，所述的多片百叶保温片由所述的驱动连杆串连，所述的驱动连杆与所述的启闭转轴相连，所述的启闭转轴由所述的驱动马达驱动，所述的控制系统包括洞外温度计、温控开关和启闭控制器，所述的洞外温度计布置在隧道洞口外，所述的洞外温度计通过温度信号线与所述的温控开关相连，所述的温控开关用于根据隧道外的气温控制所述的启闭控制器，由所述的启闭控制器控制所述的启闭转轴的旋转角度，进而控制所述的百叶式离壁保温单元的启闭。