一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构制造技术

一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构，包括多根防冻管和多根冷热交换管。所述多根防冻管呈拱形横向设于隧道衬砌结构中，且位于初步支护与防水层之间，所述多根防冻管沿隧道纵向排布，且相邻的两根所述防冻管之间设有间距。所述多根冷热交换管沿隧道横断面呈放射状分布，一端与所述多根防冻管靠近所述防水层的一侧相连通，另一端穿过围岩融化圈伸入深部冻土区。所述多根防冻管和所述多根冷热交换管均为封闭结构，内部均装有用于冷热交换的媒介。该多年冻土地区的隧道工程防冻结构能够快速地实现深部冻土区和围岩融化圈之间的冷热交换，使得围岩的冰融化现象得到改善，围岩能够保持冻结状态，以解决多年冻土地区隧道工程的病害问题。

An Anti-freezing Structure for Tunnel Engineering in Permafrost Region

The utility model relates to a tunnel engineering anti-freezing structure in permafrost area, which comprises a plurality of anti-freezing pipes and a plurality of cold and heat exchange pipes. The anti-freezing pipes are arched transversely arranged in the tunnel lining structure and between the preliminary support and the waterproof layer. The anti-freezing pipes are longitudinally arranged along the tunnel, and there is a space between the two adjacent anti-freezing pipes. The cold and heat exchange pipes are radially distributed along the cross section of the tunnel. One end is connected with the side of the multi-antifreeze pipes near the waterproof layer, and the other end is extended into the deep frozen soil area through the surrounding rock melting circle. The multi-antifreeze pipe and the multi-cold and heat exchange pipe are all closed structures, and the media for cold and heat exchange are installed inside. The anti-freezing structure of tunnel engineering in permafrost area can quickly realize the heat and cold exchange between deep permafrost area and surrounding rock melting zone, which can improve the ice melting phenomenon of surrounding rock and keep the surrounding rock in a freezing state, so as to solve the problems of tunnel engineering in permafrost area.

【技术实现步骤摘要】
一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构
本专利技术涉及隧道工程
，具体而言，涉及一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构。
技术介绍
大量的工程实践表明，在多年冻土区修筑公路或铁路隧道存在施工期间的冻融难题。隧道穿过多年冻土区，因施工扰动导致多年冻土在施工作业面冻土中的冰融化，在施工开挖阶段，因施工要求以及施工机械等产生的热量导致在隧道开挖附近的围岩冻土中冰的融化，在隧道二次衬砌等施工完成后，在靠近初步衬砌至深部冻土之间将会存在一个冻土融化圈，在冻土地区围岩深部与冻融圈之间冷热传递较慢，在隧道完工后这一部分冻土融化圈将会产生冻胀从而破坏隧道。为了将多年冻土隧道病害控制在工程运营允许的范围之内，目前国内外对多年冻土区隧道工程基本是采用“防止融化”的原则进行设计，尽量减少对冻土围岩的影响。这些措施虽然对解决多年冻土区隧道工程病害起到部分作用，但是对工程进度，以及成本过高且对整个隧道保持一个冻结的情况不能完全保证。且这些措施常只在比较特殊区段才采用，不适于普遍采用。如何预防多年冻土隧道的病害问题，至今仍然是一个难以解决的世界性难题。因此，亟待提出一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构，以解决上述的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构，能够快速地实现深部冻土区和围岩融化圈之间的冷热交换，使得围岩的冰融化现象得到改善，围岩能够保持冻结状态，以解决多年冻土地区隧道工程的病害问题。本专利技术的实施例是这样实现的：本专利技术实施例提供一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构，包括多根防冻管和多根冷热交换管。所述多根防冻管呈拱形横向设于隧道衬砌结构中，且位于初步支护与防水层之间，所述多根防冻管沿隧道纵向排布，且相邻的两根所述防冻管之间设有间距。所述多根冷热交换管沿隧道横断面呈放射状分布，一端与所述多根防冻管靠近所述防水层的一侧相连通，另一端穿过围岩融化圈伸入深部冻土区。所述多根防冻管和所述多根冷热交换管均为封闭结构，内部均装有用于冷热交换的媒介。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述媒介为液氮、液氨或二氧化碳。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述多根防冻管的直径和所述多根冷热交换管的直径相等。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述多根防冻管的直径范围为10cm～15cm。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述相邻的两根防冻管沿隧道纵向的间距范围为3m～6m。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，连通于同一根所述防冻管的所述多根冷热交换管的数量大于或等于5根。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述多根冷热交换管的长度大于或等于8m。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述多根防冻管均为无缝钢管，所述多根冷热交换管均为碳素无缝钢管。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述多根防冻管外部均设有定位件。可选地，在本专利技术较佳的实施例中，所述定位件为定位钢筋，定位钢筋设于所述多根防冻管两侧。本专利技术实施例的有益效果包括：本多年冻土地区的隧道工程防冻结构通过多根冷热交换管和防冻管中装有的、用于冷热交换的媒介的流动，能够快速地实现深部冻土区和围岩融化圈之间的冷热交换，使得深部冻土区和围岩融化圈在较短的时间内达到冷热平衡，进而使得围岩的冰融化现象得到改善，围岩能够保持冻结状态，以解决多年冻土地区隧道工程的病害问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的多年冻土地区的隧道工程防冻结构的立面示意图；图2为图1中A处的局部放大图；图3为图1的平面示意图；图4为图1中定位件的安装示意图；图5为图4的截面示意图；图6为图1中冷热交换管的截面示意图；图7为图6中冷热交换管的安装截面图。图标：1-多年冻土地区的隧道工程防冻结构；10-防冻管；11-冷热交换管；12-定位件；2-初步支护；3-防水层；4-二次衬砌；5-深部冻土区；6-围岩融化圈；7-混凝土。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请结合参照图1至图3，本实施例提供一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构1，包括多根防冻管10和多根冷热交换管11。多根防冻管10呈拱形横向设于隧道衬砌结构中，且位于初步支护2与防水层3之间，多根防冻管10沿隧道纵向排布，且相邻的两根防冻管10之间设有间距。需要说明的是，防冻管10位于初步支护2与防水层3之间，相对于防冻管10位于防水层3与二次衬砌4之间，不仅会更容易施工，而且可以使得冷热交换管11与防冻管10相连通时不需要穿过防水层3(只需要穿过初步支护2)，从而避免了漏水现象的发生。多根冷热交换管11沿隧道横断面呈放射状分布，一端与多根防冻管10靠近防水层3的一侧相连通，另一端穿过围岩融化圈6伸入深部冻土区5。需要说明的是，冷热交换管11沿隧道横断面分布时，与防冻管10处在同一横断面，以使得冷热交换管11在该横断面上的受力更加均匀，施工更加方便。还需要说明的是，冷热交换管11将深部冻土区5的寒冷快速地传递至围岩融化圈6，相对于围岩的自身传递，增加了冷热交换管11的传递方式可以使冷热交换的效率加快，从而能够起到快速稳定围岩的作用。多根防冻管10和多根冷热交换管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构，其特征在于，包括：多根防冻管，呈拱形横向设于隧道衬砌结构中，且位于初步支护与防水层之间，所述多根防冻管沿隧道纵向排布，且相邻的两根所述防冻管之间设有间距；以及多根冷热交换管，沿隧道横断面呈放射状分布，一端与所述多根防冻管靠近所述防水层的一侧相连通，另一端穿过围岩融化圈伸入深部冻土区，所述多根防冻管和所述多根冷热交换管均为封闭结构，内部均装有用于冷热交换的媒介。

【技术特征摘要】
1.一种多年冻土地区的隧道工程防冻结构，其特征在于，包括：多根防冻管，呈拱形横向设于隧道衬砌结构中，且位于初步支护与防水层之间，所述多根防冻管沿隧道纵向排布，且相邻的两根所述防冻管之间设有间距；以及多根冷热交换管，沿隧道横断面呈放射状分布，一端与所述多根防冻管靠近所述防水层的一侧相连通，另一端穿过围岩融化圈伸入深部冻土区，所述多根防冻管和所述多根冷热交换管均为封闭结构，内部均装有用于冷热交换的媒介。2.根据权利要求1所述的多年冻土地区的隧道工程防冻结构，其特征在于，所述媒介为液氮、液氨或二氧化碳。3.根据权利要求1所述的多年冻土地区的隧道工程防冻结构，其特征在于，所述多根防冻管的直径和所述多根冷热交换管的直径相等。4.根据权利要求3所述的多年冻土地区的隧道工程防冻结构，其特征在于，所述多根防冻管的直径范围为10cm～...

【专利技术属性】
技术研发人员：周元辅，张学富，张斌，张丹锋，郑铁，曲锐，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50