寒区隧道衬砌智能保温技术研究*

赫传凯

(国家电子工程建筑及环境性能质量监督检验中心，北京 100142)

0 引言

在寒冷地区，由于隧道周围的岩土处于季节性反复冻融作用之中，对隧道的正常服役影响很大[1-2]。长期的工程实践表明，寒区隧道在服役期内均存在不同严重程度的冻害[3-5]。由于衬砌开裂乃至剥落，导致普遍存在渗水现象，在冬季很易在拱顶出现一系列悬挂的冰锥，并在路面冻结成冰，不仅严重影响隧道的正常使用，同时也给隧道结构安全带来不利影响。因此，必须考虑对隧道冻害加以防治[6-8]。

常规的方法是在衬砌之上铺设保温板或衬砌采用特种混凝土施工。铺设保温板存在有效期问题，而特种混凝土成本太高，不能从根本上解决这一问题[9-10]。因此，本文尝试采取新的技术措施进行隧道抗冻防护研究。

1 智能保温装置构造

为兼顾隧道衬砌抗冻的效率和经济性问题，研究提出下述自适应智能保温装置，包括镀锌钢丝网、温控箱、温度传感器、发热电缆、铝箔层和泡沫隔热层等部件，如图1所示。其中，镀锌钢丝网固定在隧道二次衬砌表面，发热电缆铺设到镀锌钢丝网内，温度传感器按监控需要分布在发热电缆覆盖区域的衬砌表面，铝箔层将发热电缆工作区域密封，泡沫隔热层喷涂至铝箔外表面以阻隔环境温度场的影响。

图1 隧道自适应智能保温装置

2 智能保温装置智能控制原理

该装置通过发热电缆通电产生热辐射提升防护区内的衬砌结构温度，设置铝箔层可进一步增强对隧道结构层的热辐射量，而泡沫隔热层作为多闭孔结构能有效阻隔热量散失。……