一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置的制作方法

1.本实用新型属于寒区隧道防冻保温技术领域，涉及一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置。


背景技术：

2.我国寒区面积分布广泛，约占国土面积的70％，为了满足经济和社会发展需求，其中修建了诸多隧道工程，而且在建和规划的隧道数量也相当庞大。目前，从已建工程来看，冻害问题频发，已成为寒区隧道的主要问题，严重影响其使用功能和耐久性。隧道的冻害可分为：衬砌裂损、热融塌陷、挂冰、衬砌材料劣化等。具体工程的冻害发生因素有很多，因施工质量或设计等问题导致的防排水系统排水不畅或者失效是主要原因之一。
3.地下水是造成隧道冻害的首要因素。隧道建成后，地下水浸入隧道衬砌和隧道围岩之间，甚至渗入隧道衬砌中，通过隧道与外界发生热交换。当外界温度过低时，水分结冰使围岩发生冻胀，对隧道衬砌结构产生额外压力；地下水渗入隧道衬砌中，由于隧道衬砌中水分的反复冻胀作用，隧道衬砌材料发生劣化。
4.目前，目前寒区隧道的防冻措施主要有：供热法、保温隔热层法和防寒门法等。其中保温隔热层因其工程投资小，适用性较强，满足保温隔热要求而被广泛使用；铺设保温隔热材料的方式主要有两种：第一种是在初期支护与二次衬砌之间铺设；第二种是在初期支护与二次衬砌之间以及二次衬砌表面铺设。现有技术中一般采用在初期支护与二次衬砌之间铺设双层防水板层+保温板的形式，防水板层与连接带焊接，这种方式会导致鼓包现象；初期支护中的工字钢、h钢等多为半封闭的空间结构，喷射混凝土与其不仅难以形成完整密实的结合体，其接触表面还极易形成渗水通道，导致初期支护耐久性降低。
5.传统的保温材料如聚氨酯泡沫塑料，它易燃、易滴熔，燃烧烟雾大，而且保温效果不好。并且寒区铁路隧道所用的保温材料多为硬泡聚氨酯板，在施工过程中会出现两板材之间搭接缝隙较大、越往拱顶方向保温板与防水板之间的空隙越大等问题，使得其保温效果大幅降低。
6.因此，需要一种新的寒区隧道保温装置以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置。
8.为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
9.一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，包括：由外向内依次设置的初支喷射混凝土层、土工布层、复合防水板聚烯烃泡棉层以及二次衬砌混凝土层；所述复合防水板聚烯烃泡棉层包括防水板层和聚烯烃泡棉层，防水板层一侧与聚烯烃泡棉层高温热复合而成复合防水板聚烯烃泡棉层；防水板层另一侧通过热熔胶连接有若干条自粘带；复合防水板聚烯烃泡棉层通过防水板层上的若干条自粘带与土工布层粘接，并通过膨胀螺钉固定粘结
处；相邻防水板层之间焊接，相邻聚烯烃泡棉层之间采用防水胶带粘接。
10.作为本实用新型的一种实施方式，所述自粘带的宽度为6-13cm。
11.作为本实用新型的一种实施方式，相邻的两个自粘带距离为50-60cm。
12.作为本实用新型的一种实施方式，所述初支喷射混凝土层内埋设格栅钢架。
13.作为本实用新型的一种实施方式，所述土工布层通过钢钉以穿接方式固定于初支喷射混凝土层；
14.相邻的两个钢钉距离为45-55cm；
15.相邻土工布层之间搭接宽度为100-120mm，搭接处通过热风枪高温热熔粘接，具体为使用热风枪对两片布的连接处进行瞬间高温加热，使其部分达到融熔状态，并立即使用一定的外力使其牢牢地粘合在一起。
16.作为本实用新型的一种实施方式，所述防水胶带材质为丁基胶带。
17.作为本实用新型的一种实施方式，所述初支喷射混凝土层厚度为100-280mm。
18.作为本实用新型的一种实施方式，所述防水板层厚度为1-1.5mm，聚烯烃泡棉层厚度为40-60mm。
19.作为本实用新型的一种实施方式，所述二次衬砌混凝土层厚度为400-600mm。
20.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
21.本实用新型提供的寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，施工时在隧道岩壁喷射混凝土，将土工布层通过钢钉以穿接方式固定于初支喷射混凝土层，再将复合防水板聚烯烃泡棉层通过防水板层上的若干条自粘带粘在土工布层表面，并用膨胀螺钉固定，再进行二次衬砌混凝土层浇筑。该结构的层层设置结合其之间的连接方式，并利用土工布层和复合防水板聚烯烃泡棉层的防水保温性能技术特点，使得层层紧密贴合，最大限度阻止空气和水的进入，降低了渗透水冻胀力的侵害，整体结构表面不会产生鼓包现象。
22.其中复合防水板聚烯烃泡棉层是由防水板层和聚烯烃泡棉层进行高温热复合而成，粘结强度较高，防水板层与聚烯烃泡棉层之间的粘接力始终大于整体卷材的重力，保证聚烯烃泡棉层不会发生脱落。该聚烯烃泡棉层密度≥45 kg/m3，阻燃等级为b1级，60s内焰尖高度fs为52-80mm，闭孔率可达99%，导热系数0.021-0.022w/(m.k），回弹时间2-3s。
23.复合防水板聚烯烃泡棉层与土工布层、初期喷射混凝土表面完全贴合，不会鼓包，没有空气进入，保温效果极好；
24.复合防水板聚烯烃泡棉层的铺挂可以借助防水板铺挂台车进行，且不需要进行搭接和绑定，相较于硬泡聚氨酯板的施工更加便捷；相邻防水板层之间焊接，将防水板层连成了一个没有缝隙的整体，相邻聚烯烃泡棉层之间的缝隙用防水胶带粘接，避免空气、水分进入，保证保温效果。
25.本实用新型在初支喷射混凝土层内埋设格栅钢架，而格栅钢架易与于混凝土形成整体，接触表面不易形成渗水通道，提高初期支护耐久性、抗冻性。
附图说明
26.图1是本实用新型实施例1寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置的结构示意图；
27.图2是图1中寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置局部a的结构示意图；
28.图3是局部a中复合防水板聚烯烃泡棉层的结构示意图；
29.图4是局部a中初支喷射混凝土层内埋设格栅钢架的结构示意图；
30.图5是局部a中土工布层通过钢钉固定于初支喷射混凝土层的结构示意图；
31.图6是局部a中复合防水板聚烯烃泡棉层与土工布层连接的结构示意图；
32.图7是聚烯烃泡棉层之间连接的结构示意图。
33.其中：1是隧道岩壁，2是初支喷射混凝土层，3是土工布层，4是复合防水板聚烯烃层，4-1是防水板层，4-2是聚烯烃泡棉层，5是二次衬砌混凝土层，6是格栅钢架,7是钢钉,8是自粘带，9是膨胀螺钉，10是防水胶带。
具体实施方式
34.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对实用新型进行清楚、完整的描述。
35.实施例1
36.如图1所示的寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，该保温装置铺设在隧道岩壁1上，该保温装置由外向内依次是初支喷射混凝土层2、土工布层3、复合防水板聚烯烃泡棉层4以及二次衬砌混凝土层5。
37.如图2，初支喷射混凝土层2全面覆盖隧道岩壁1，喷射厚度100-280 mm，如图4，初支喷射混凝土层2内埋设格栅钢架6。格栅钢架6易与于初支喷射混凝土层2形成整体，接触表面不易形成渗水通道，提高初期支护耐久性、抗冻性，并且以初支喷射混凝土层2为隧道衬砌，同时发挥了支护和防火的作用。初支喷射混凝土层2用于将隧道岩壁1不平整处填补平整，将格栅钢架6等突出棱角部分打平使基面基本平整，避免刺破土工布层3和复合防水板聚烯烃泡棉层4，影响保温性能。
38.如图5，土工布层3通过钢钉7以穿接方式固定于初支喷射混凝土层2，相邻的两个钢钉距离为50cm；相邻土工布层之间搭接宽度为100-120mm，搭接处通过热风枪高温热熔粘接，具体为使用热风枪对两片布的连接处进行瞬间高温加热，使其部分达到融熔状态，并立即使用一定的外力使其牢牢地粘合在一起。土工布层3和初支喷射混凝土层2二者连接方式可保证土工布层平顺，使二者之间紧密贴合， 土工布层3隔离了初支喷射混凝土层2和复合防水板聚烯烃泡棉层4，使二者保持整体结构和功能，载承能力加强，增强初支喷射混凝土层2的抗拉强度和抗变形能力，增强初支喷射混凝土层2的稳定性；土工布层3具有良好的导水性能，它可以将初支喷射混凝土层2结构内多余液体和气体外排，同时复合防水板聚烯烃泡棉层4可以有效阻隔多余液体和气体对二次衬砌混凝土层5的侵蚀和其他影响，防止隧道岩壁1、初支喷射混凝土层2以及二次衬砌混凝土层5之间的冻胀互相影响、劣化；防止初支喷射混凝土层2的表面不平整对复合防水板聚烯烃泡棉层4的影响，并且土工布层3耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀、不虫蛀。
39.如图3，复合防水板聚烯烃泡棉层4包括防水板层4-1和聚烯烃泡棉层4-2，防水板层4-1厚度为1-1.5mm，聚烯烃泡棉层4-2厚度为40-60mm，防水板层4-1一侧与聚烯烃泡棉层4-2高温热复合而成复合防水板聚烯烃泡棉层4，高温热复合即通过热熔复合机把防水板层和聚烯烃泡棉层相结合，温度设置为400度，并施加一定的压力将其复合在一起。
40.如图6，防水板层4-1另一侧通过热熔胶连接有若干条自粘带8，复合防水板聚烯烃泡棉层4通过防水板层4-1上的若干条自粘带8与土工布层3粘接，并通过膨胀螺钉9固定粘
结处。自粘带即涂有热熔胶的塑料膜，自粘带8的宽度为6-13cm，相邻的两个自粘带8距离为50-60cm。自粘带8和膨胀螺钉9使得复合防水板聚烯烃泡棉层4与土工布层3、初支喷射混凝土层2表面完全贴合，不会鼓包，没有空气进入，保温效果极好。该聚烯烃泡棉层4-2密度≥45 kg/m3，阻燃等级为b1级，60s内焰尖高度fs为52-80mm，闭孔率可达99%，导热系数0.021-0.022w/(m.k），回弹时间2-3s。
41.隧道岩壁1、初支喷射混凝土层2以及二次衬砌混凝土层5界面容易水汽冻融涨缩，可能对整体结构产生的反复加载和强制性变形，土工布层3和复合防水板聚烯烃泡棉层4设置在初支喷射混凝土层2、以及二次衬砌混凝土层5之间，可以起到支撑作用，用于降低围岩渗透水冻胀力对二次衬砌混凝土层5的侵害，可对隧道围岩更好的保温，从而更好的适应了寒区特殊的气候条件，减小了初支喷射混凝土层2和二次衬砌混凝土层5背后部分水冻融循环对结构的冻害，提高了寒区隧道运营的安全与稳定。
42.如图7，相邻防水板层4-1之间焊接，使得防水板层4-1连成了一个没有缝隙的整体，相邻聚烯烃泡棉层4-2之间采用防水胶带10粘接，防水胶带10的材质为丁基胶带，避免空气、水分进入，保证保温效果；采用防水胶带10粘结，无需搭接，进一步提高了复合防水板聚烯烃泡棉层4的现场铺设效率，同时减少了螺丝等零部件的使用，节约成本的同时还不会因为在施工时经常出现螺丝等零部件短缺而带来的工期滞缓等情形。
43.二次衬砌混凝土层5浇筑在聚烯烃泡棉层4-2表面，二次衬砌混凝土层5厚度为400-600mm。
44.初支喷射混凝土层2和二次衬砌混凝土层5均为常规的混凝土，喷射混凝土是常规的混凝土配方里加入速凝剂、二次衬砌混凝土的是常规的配方加入mnc-c防冻剂；二次衬砌混凝土层5用来分担一部分荷载同时可阻止洞内冷空气向隧道围岩内部的冻结，防止复合防水板聚烯烃泡棉层4破损，影响保温。
45.本实用新型提供的保温装置由外向内依次是初支喷射混凝土层2、土工布层3、复合防水板聚烯烃泡棉层4以及二次衬砌混凝土层5，该结构的层层设置结合其之间的连接方式，并利用土工布层3和复合防水板聚烯烃泡棉层4的防水保温性能技术特点，使得层层紧密贴合，最大限度阻止空气和水的进入，降低了渗透水冻胀力的侵害，整体结构表面不会产生鼓包现象。

技术特征：
1.一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，包括：由外向内依次设置的初支喷射混凝土层、土工布层、复合防水板聚烯烃泡棉层以及二次衬砌混凝土层；所述复合防水板聚烯烃泡棉层包括防水板层和聚烯烃泡棉层，防水板层一侧与聚烯烃泡棉层高温热复合而成复合防水板聚烯烃泡棉层；防水板层另一侧通过热熔胶连接有若干条自粘带；复合防水板聚烯烃泡棉层通过防水板层上的若干条自粘带与土工布层粘接，并通过膨胀螺钉固定粘结处；相邻防水板层之间焊接，相邻聚烯烃泡棉层之间采用防水胶带粘接。2.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，所述自粘带的宽度为6-13cm。3.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，相邻的两个自粘带距离为50-60cm。4.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，所述初支喷射混凝土层内埋设格栅钢架。5.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，所述土工布层通过钢钉以穿接方式固定于初支喷射混凝土层，相邻的两个钢钉距离为45-55cm；相邻土工布层之间搭接宽度为100-120mm，搭接处通过热风枪高温热熔粘接。6.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，所述防水胶带材质为丁基胶带。7.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，所述初支喷射混凝土层厚度为100-280mm。8.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，所述防水板层厚度为1-1.5mm，聚烯烃泡棉层厚度为40-60mm。9.根据权利要求1所述的一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，其特征在于，所述二次衬砌混凝土层厚度为400-600mm。

技术总结
本实用新型涉及一种寒区隧道用发泡聚烯烃材料保温装置，包括：由外向内依次设置的初支喷射混凝土层、土工布层、复合防水板聚烯烃泡棉层以及二次衬砌混凝土层；所述复合防水板聚烯烃泡棉层包括防水板层和聚烯烃泡棉层，防水板层一侧与聚烯烃泡棉层高温热复合而成复合防水板聚烯烃泡棉层；防水板层另一侧通过热熔胶连接有若干条自粘带；复合防水板聚烯烃泡棉层通过防水板层上的若干条自粘带与土工布层粘接，并通过膨胀螺钉固定粘结处；相邻防水板层之间焊接，相邻聚烯烃泡棉层之间采用防水胶带粘接。本实用新型保温装置高阻燃、保温、环保，不会鼓包，没有空气进入，且不需要进行搭接和绑定，施工更加便捷。施工更加便捷。施工更加便捷。


技术研发人员：董全霄 仇鹏 马伟斌 郭小雄 邱成 姚翼清 鲍星旭 郑泽福 马荣田 徐湉源 宋甜甜
受保护的技术使用者：河北铁科翼辰新材科技有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/8/8