【摘要】：為防治季節(jié)性寒區(qū)隧道凍害,提出了一種基于電伴熱的主動(dòng)加熱保溫防凍方法,該系統(tǒng)由"100 W/m2發(fā)熱電纜+4 cm保溫層+保護(hù)層+防火層"組成,并且給出了施工中的注意事項(xiàng)和要點(diǎn)。將該方法成功應(yīng)用于圖們至琿春高速公路東南里隧道試驗(yàn)段工程,初步試驗(yàn)結(jié)果表明,通電1 h后,襯砌背后溫度開始升溫,3 h之后襯砌背后達(dá)到正溫、溫度基本穩(wěn)定,發(fā)熱電纜"熱阻效應(yīng)"明顯,初步驗(yàn)證了該方法的可行性及有效性。研究結(jié)果可為寒區(qū)隧道凍害防治的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒。
【圖文】：

叱鈉霰?后溫度，從而有效避免圍巖凍結(jié)［20-21］。將電伴熱系統(tǒng)應(yīng)用于季節(jié)性寒區(qū)隧道保溫防凍中，，加熱過程會(huì)使圍巖溫度產(chǎn)生怎樣的變化?電伴熱系統(tǒng)應(yīng)該如何設(shè)計(jì)施工?其隔熱保溫效果如何?針對(duì)這些問題，本文展開詳細(xì)論述，為基于電伴熱的季節(jié)性寒區(qū)隧道凍害防治的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒。1電伴熱保溫防凍系統(tǒng)1．1電伴熱原理電伴熱系統(tǒng)是一種輻射型供暖系統(tǒng)，以電熱絲為熱媒，通過使發(fā)熱電纜通電將電能轉(zhuǎn)化成熱能，傳遞給被加熱體，并通過外層隔熱材料的保護(hù)，以達(dá)到系統(tǒng)需要的供暖、保溫效果［15，20］。如圖1所示，發(fā)熱電纜一般由以下幾個(gè)部分組成:發(fā)熱導(dǎo)線、絕緣層、金屬屏蔽層、防水防腐護(hù)套等，有些電纜還有金屬加強(qiáng)護(hù)套。就其發(fā)熱類型可分為限功率式與自限式兩類。目前較為普遍使用的電熱帶是自限溫加熱帶，其發(fā)熱元件的電阻率具有很高的正溫度系數(shù)(PositiveTemperatureCoefficient簡(jiǎn)稱PTC)［15］。圖1加熱電纜構(gòu)造Fig．1Heatingcablestructure將PTC材料均勻地?cái)D塑在兩根平行的金屬線芯之間即得芯帶，在芯帶的外面包覆一層絕緣材料作為護(hù)套，得到基本型電熱帶，另外還可根據(jù)需要增設(shè)屏蔽層及耐腐蝕層等。電熱帶的金屬線芯接通電源后，電流由一根線芯經(jīng)過發(fā)熱體PTC材料到另一線芯形成閉合回路。由于發(fā)熱體是一個(gè)整體，所以只要電熱帶本身不被切斷就不存在斷電現(xiàn)象。當(dāng)電源接通以后，發(fā)熱體PTC材料將電能轉(zhuǎn)換為熱能，使發(fā)熱體開始升溫，同時(shí)由于發(fā)熱體的正溫度系數(shù)使其電阻率也隨著溫度的升高而逐步增大，當(dāng)芯帶的溫度達(dá)到一定值(最高溫度)時(shí)，發(fā)熱體的電阻率也已足夠大，幾乎可以阻斷了電流的通過，此時(shí)發(fā)熱體的溫度便不再升高［15］。1．2工程概況東南里隧道長(zhǎng)1290m，隧道洞頂最大埋深101m。?

用了“保溫隔熱層+電伴熱”的保溫防凍系統(tǒng)［20］，其三維構(gòu)造如圖2。圖2電伴熱系統(tǒng)三維構(gòu)造Fig．23-Dstructureforelectricheatingsystem試驗(yàn)段電伴熱系統(tǒng)加熱功率為100W/m2，設(shè)防長(zhǎng)度為20m，設(shè)置在二次襯砌外表面。保溫隔熱層采用4cm厚酚醛泡沫板。外保護(hù)層采用6mm厚玻璃纖維增強(qiáng)硅酸鈣板。保護(hù)層之外為防火層。如圖3。圖3隧道襯砌保溫系統(tǒng)Fig．3Thermalinsulationsystemoflinar隧道防凍應(yīng)該防水和保溫并重，防水應(yīng)防排結(jié)合以排為主。襯砌背后排水采用了半管和排水板結(jié)合的方法，使襯砌背后的水及時(shí)排出。在初期支護(hù)和二次襯砌之間用350g/m2土工布和1．2mm厚PVC防水板。襯砌采用防凍鋼筋混凝土，增加襯砌的抗凍性。在襯砌最容易滲漏的施工縫處加裝有排水半管，以便在襯砌發(fā)生滲漏水后，讓水有一個(gè)最便捷的通道，及時(shí)將水排出，防止造成襯砌大面積滲漏。為了保證這一排水通道的通暢，在半管中放置一條簧絲鄜3mm直徑25mm的鍍鋅彈簧(如圖4)，當(dāng)隧道運(yùn)營(yíng)后由養(yǎng)護(hù)人員定期或在出水量較大的季節(jié)牽拉震動(dòng)，使水的析出物松動(dòng)脫落，防止堵塞管道［15］。圖4保溫系統(tǒng)細(xì)部構(gòu)造Fig．4Detailedstructureofthermalinsulation1．4施工工藝與要點(diǎn)1．4．1施工工藝洞室開挖后先噴一層厚5cm左右的混凝土，使洞室表面基本平整，之后便可以安裝環(huán)向排水半管。在表面滲漏水區(qū)段每3m間距和無水區(qū)段每5m間距，從拱腰以上至墻腳打不少于3處的引水孔，深0．5m左右，然后設(shè)排水半管，并用1cm厚砂漿封閉半管表面，再噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度［15］。初期支護(hù)施做完成后，在其表面每3～5m間距環(huán)向安裝排水板。然后鋪掛土工布、防水板。施做防水板時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，以保證防水板不被穿透，接縫焊接密實(shí)牢靠，掛點(diǎn)受力均
【作者單位】： 長(zhǎng)安大學(xué)陜西省公路橋梁與隧道重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院;山東省建筑科學(xué)研究院;長(zhǎng)安大學(xué)理學(xué)院;中國(guó)建筑國(guó)際集團(tuán);
【基金】：交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究(主干學(xué)科)計(jì)劃(2015 319 812 140) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(CHD2012JC072)
【分類號(hào)】：U457

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