高海拔寒區隧道保溫措施分析

高沛沛

摘 要：近年來，我國公路交通事業飛速發展，在西部地區寒冷及嚴寒地區的工程數量也越來越多。由于特殊的地理氣候條件，使得高海拔嚴寒地區公路隧道工程的特殊性不斷凸顯，尤其是在氣溫急劇變化的地區更為迫切。解決這方面的問題，對于公路交通工程的安全性和耐久性，有著極其重要的意義文章就公路隧道凍害的發生及其處治措施進行了分析，并結合隔熱保溫層的保溫原理對敷設隔熱保溫材料的方式進行了比較，提出應優先將隔熱保溫層敷設在二次襯砌混凝土表面。

關鍵詞：公路隧道凍害；隔熱保溫層；保溫原理

1 隧道凍害含義及防凍措施

隧道凍害是指影響行車安全與結構穩定的冰凍現象。凡位于有季節性冰凍區域的隧道都有可能發生凍害，所以，我國受凍害影響的隧道分布廣，數量多。為了給寒冷地區隧道的凍害處治提供行之有效的方法，有必要對寒區隧道凍害的處治措施進行研究。

凍脹要發生，必須具備兩個條件，一是在一定范圍內隧道襯砌結構或圍巖含水，二是在此范圍內的溫度低于零度，能夠結冰。由于圍巖的外開放性及冰凍過程的漸進性，不論是堅硬、中硬還是軟弱圍巖，發生在有限范圍內的凍、融過程，均不會在圍巖內產生巨大的應力，寒區隧道的凍害主要是因滲、漏水而引起的襯砌凍融，所以襯砌結構不會因為圍巖的凍脹而產生巨大壓力，結構設計時不必為圍巖的反復凍融而擔心，設計施工時應重點對滲、漏水進行嚴密設防。另外，隧道襯砌壁外雖有可能出現大體積結冰，但結冰不會對襯砌結構施加強大的荷載，因此寒區隧道設計時不必考慮宏觀凍脹的影響。也就是說，如果防排水系統運行狀況很好，沒有水進入二襯范圍，那么無論溫度有多低，二襯都不會發生凍害。對于新建隧道，應嚴格做好防排水系統，并根據實際情況可采取一定的防凍措施。對于已建隧道，如果隧道滲漏水量不大，凍害不嚴重時，根據經驗可將水徹底堵到襯砌外時，應主要采取堵排水的措施使地下水不進入襯砌范圍，然后再采取適當的保溫（或加熱）措施；當滲漏水量較大，凍害比較嚴重時，這種情況下防水系統往往已經嚴重受損，要想將水完全堵于襯砌結構之外比較困難，因此應當在對滲漏水做適當的堵排處理后，主要采取保溫（或加熱）的措施，并在隔熱保溫層與襯砌間設置防水板，以保證隔熱保溫層不受滲、漏水浸泡。

目前普遍使用的隧道防凍措施主要有以下 3種，即供熱法、防寒門法和敷設隔熱保溫材料法。如采用供熱法，則往往因為供熱時間長，供熱范圍大，使得運營成本大幅度增加；如使用防寒門法，雖然其耗能低，但是對于交通量較大的隧道，會對行車造成較大的干擾，并且由于防寒門的頻繁開啟而使得保溫效果降低，因此供熱法和防寒門法均不是理想的防凍方法。

就敷設隔熱保溫層而言，因隔熱保溫材料本身并不能產生熱量，從長期來看，在多年凍土地區，當年積算冷度的絕對值大于年積算熱度時，單一隔熱保溫層很難阻擋多年凍結層的形成。但是設置隔熱保溫層可以減弱隧道襯砌及圍巖在寒冷季節的凍結及暖季的融化，從而減弱凍融循環作用，使隧道凍害程度大大降低甚至不會發生。同樣，在季節性凍土地區的隧道，通過敷設隔熱保溫材料可以防止隧道襯砌及圍巖在寒冷季節的凍結，從而達到防治凍害的目的。

敷設隔熱保溫材料的方式有2種：1 種是敷設在初期支護與二次襯砌之間，叫做雙層襯砌隔熱保溫處理法；另 1 種是直接敷設在二次襯砌混凝土表。

2 隔熱保溫原理及應注意事項

隔熱保溫層之所以能夠保溫，是因為其夾帶了很多不易流動的空氣，而空氣如果不流動的話，導熱性是很差的，這樣就使得熱量很難通過其來傳導。從其隔熱保溫原理我們可以知道，要保證隔熱保溫層的隔熱保溫效果，就必須要保證隔熱保溫層的厚度和保溫材料的性能，在隧道保溫的實際應用中，我們就要保證隔熱保溫層不因受壓力而使得厚度變小，不因吸水而使得導熱性改變。對于寒區的新建隧道，在設置其隔熱保溫層時除了要隔絕地下水外，還應注意到盡量不要將隔熱保溫層設置在初支與二襯中間，一方面，如果隔熱保溫層設在初支與二襯中間，由于防水系統的施工質量及耐久性不能保證隔熱保溫層在隧道壽命內一直保持干燥，一旦隔熱保溫層被水浸濕，將會嚴重影響其保溫性能，并且很難對其進行處治；另一方面，也是最重要的原因，因為初支是柔性支護，在荷載作用下會不斷地變形發生位移，如果隔熱保溫層設在初支與二襯中間，則會被初支壓迫而變薄，繼而影響隔熱保溫效果，但如果根據實際情況確實需要將隔熱保溫層設置于初支與二襯中間時，應優先選用吸水率小、抗壓強度大的材料，并采取措施使其與水隔離。對于既有的凍害比較嚴重的隧道，在對其進行保溫處理時必須保證隔熱保溫層所處的環境干燥，所以在治理發生凍害的隧道時，需要首先對滲、漏水采取處治措施，可根據實際情況或堵或排，如果滲水情況較為嚴重，經過處治仍然難以保證二襯表面無滲、漏水，則需在隔熱保溫層與二襯間設置防排水系統，可在襯砌表面敷設一層防水板，如果施工縫處滲、漏水嚴重，應在施工縫處再施做一道排水型的止水帶，然后再敷設隔熱保溫層，以保證其保溫性能，另外，如果隧道內空氣比較潮濕，還應在隔熱保溫層表面采取防潮措施。

參考文獻

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