一种保温结构间隙分段正积温和负积温联合通风调控方法技术

一种保温结构间隙分段正积温和负积温联合通风调控方法，包括以下步骤：1)洞外气象站温度计和多年冻土段或非冻土段温度数据处理器构成温度数据采集分析子系统；温度数据采集分析子系统采集并分析洞外气温数据；2)联合通风调控，过程为：采用保温层通风罩来将隧道内的空气引入离壁式保温层间隙中，其中保温层通风罩、保温层通风罩控制器和保温层通风罩开关构成了保温层通风罩的控制开关系统，保温层通风罩控制器接受温度数据处理器传来的指令来控制保温层通风罩的启闭。本发明专利技术在适用性及经济性方面有着巨大的优势。济性方面有着巨大的优势。济性方面有着巨大的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种保温结构间隙分段正积温和负积温联合通风调控方法


[0001]本专利技术属于隧道冻害防控领域，特别涉及一种多年冻土区隧道利用离壁式保温结构间隙的通风调控寒区隧道冻害防控方法。

技术介绍

[0002]通风系统作为将隧道内有害气体排出洞外的一种换气系统在隧道工程中被广泛采用，而离壁式保温结构作为多年冻土区隧道的冻害防控措施也已在多年冻土区隧道工程中被广泛采用。但在多年冻土区，隧道内的非冻土段围岩面临着在低温环境下逐渐冻结并导致隧道出现不同程度冻害的问题，而多年冻土段围岩面临着在春夏季融化并导致隧道出现不同程度的灾害问题。目前寒区隧道衬砌及围岩的常用冻害防控措施主要为敷设保温隔热层、电缆加热法等。敷设保温层目前作为大多数多年冻土区隧道的保温隔热措施，虽然能减缓围岩与隧道内冷空气的热交换、减小围岩冻融圈、减轻隧道冻害，但是并不能根治非冻土段围岩最终冻结和多年冻土段围岩融化的问题。电缆加热法对电热器件及相应配套设施要求较高，能耗大、管理复杂且运营成本高，有很大的局限性。
[0003]减少寒区隧道冻害防控措施的工程投资和运行费用、增加寒区隧道冻害防控效果的一个方向是调控通风技术。防寒保温门作为一种隧道通风调控保温技术目前已经比较成熟并且已有工程实际运用，防寒保温门是一种在冬季阻挡冷空气侵入隧道的冻害防控技术，它可以减缓和阻止冷空气对流作用造成的隧道洞内热量散失，进而提高冬季隧道内空气温度、减小围岩冻融圈、减轻隧道冻害。但是由于防寒保温门频繁的开闭导致保温效果变差、达不到防治冻害的预期效果，且保温门的使用会影响交通的正常运行。
[0004]因此，本专利技术提出一种多年冻土区隧道利用离壁式保温结构间隙的通风调控寒区隧道冻害防控方法。其适用范围广且经济合理，同时对相应配套设施要求低，能耗小、管理方便且运营成本低，并且尤其适合于寒季温差大且有正温的情况。

技术实现思路

[0005]为了解决多年冻土区隧道非冻土段围岩在低温环境下冻结及多年冻土段围岩在春夏季融化的问题，克服现有防冻保温技术在适用性、长周期的可靠性及经济合理性等方面的不足，本专利技术提供一种有效的多年冻土区隧道离壁式保温结构间隙分段正积温和负积温联合通风调控方法，其适用范围更广、成本和运行费用更低、对交通影响更小、保温效果更好。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种保温结构间隙分段正积温和负积温联合通风调控方法，包括以下步骤：
[0008]1)洞外气象站温度计和多年冻土段或非冻土段温度数据处理器构成温度数据采集分析子系统；温度数据采集分析子系统采集并分析洞外气温数据；
[0009]2)联合通风调控，过程为：
[0010]2.1)采用保温层通风罩来将隧道内的空气引入离壁式保温层间隙中，其中保温层
通风罩、保温层通风罩控制器和保温层通风罩开关构成了保温层通风罩的控制开关系统，保温层通风罩控制器接受温度数据处理器传来的指令来控制保温层通风罩的启闭；
[0011]对于非冻土段：当隧道外的气温高于设定值时，非冻土段的温度数据处理器将开启非冻土段保温层通风罩的指令传输给非冻土段保温层通风罩控制器；而在气温低于这个设定值时，非冻土段的温度数据传感器将关闭非冻土段保温层通风罩的指令传输给非冻土段保温层通风罩控制器。
[0012]对于多年冻土段：当隧道外的气温低于设定值时，多年冻土段的温度数据处理器将开启多年冻土段保温层通风罩的指令传输给多年冻土段保温层通风罩控制器；而在气温高于这个设定值时，多年冻土段的温度数据传感器将关闭多年冻土段保温层通风罩的指令传输给多年冻土段保温层通风罩控制器。
[0013]进一步，所述步骤2)中，联合通风调控，过程为：
[0014]2.2)采用局部风机来将隧道内的空气引入离壁式保温层间隙中，其中局部风机和局部风机控制器构成了保温层局部通风系统，局部风机控制器接受温度数据处理器的指令来控制局部风机的启闭；
[0015]对于非冻土段：当隧道外的气温高于设定值时，非冻土段的温度数据处理器将开启非冻土段局部风机的指令传输给非冻土段局部风机控制器；而在气温低于这个设定值时，非冻土段的温度数据传感器将关闭非冻土段局部风机的指令传输给非冻土段局部风机控制器；
[0016]对于多年冻土段：当隧道外的气温低于设定值时，多年冻土段的温度数据处理器将开启多年冻土段局部风机的指令传输给多年冻土段局部风机控制器；而在气温高于这个设定值时，多年冻土段的温度数据传感器将关闭多年冻土段局部风机的指令传输给多年冻土段局部风机控制器。
[0017]优选的，所述的保温层通风罩或局部风机，充分利用隧道净空以内、限界以外的空间；由进风管道连接至离壁式保温结构的间隙中。
[0018]进一步，排水系统通风装置由钢结构制作并在外侧施作保温措施；
[0019]再进一步，离壁式保温结构为由保温层支撑段、保温层支护段及保温层受力段固定的离壁式保温结构。
[0020]所述的进风管道为预制钢套保温管。
[0021]所述的通风罩的数量为至少两组，至少两组通风罩沿隧道的长度方向以100～200m的间隔布设，每组通风罩包括沿隧道的周向间隔布设的多个通风罩。
[0022]所述的局部风机的数量为至少两，多组至少两局部风机沿隧道的长度方向以100～200m的间隔布设，每组局部风机包括沿隧道的周向间隔布设的多台局部风机。
[0023]本专利技术中，对于非冻土段，在隧道外的气温高于设定值，开启非冻土段离壁式保温结构的通风罩或局部风机，让空气进入衬砌和保温层之间的空气层，提高空气层的温度从而在衬砌和围岩中储蓄热量，而在气温低于这个设定值时，关闭非冻土段的保温层通风罩或局部风机以减少带入到隧道衬砌和围岩中的冷量而产生负温累积，以达到隧道防冻的效果；对于多年冻土段，在隧道外的气温低于设定值，开启多年冻土段离壁式保温结构的通风罩或局部风机，让空气进入衬砌和保温层之间的空气层，降低空气层的温度从而在衬砌和围岩中储蓄冷量，而在气温高于这个设定值时，关闭多年冻土段保温层通风罩或局部风机
以减少带入到隧道衬砌和围岩中的热量，以达到隧道防融的效果。通过开启保温层通风罩或局部风机的方式来调节隧道内衬砌和保温层之间的空气层、衬砌和围岩的温度，能耗很小，与传统的电缆加热技术相比，大大降低了运营费用，且电缆加热技术需配备专门的电缆短路监测器、报警器、温控器等，控制系统复杂，失效风险高，失效后果十分严重，而本系统仅需通过温度数据处理和风机控制器来控制风机风速，简单有效。另一方面，与防寒保温门相比，无需加设保温门，当洞外气温满足控制通风要求时，可以不受车流影响地调节离壁式保温结构空气层的温度，且不影响交通正常运行，工程投资也不高。从长期冻害防控效果来看，本专利技术专利技术的经济性和可靠性均优于电缆加热技术和防寒保温门。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1)本专利技术将正积温原理与通风调控理念创造性地应用于寒区隧道的保温防冻中，通过通风罩或局部风机将隧道内温度较高的空气引入离壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保温结构间隙分段正积温和负积温联合通风调控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)洞外气象站温度计和多年冻土段或非冻土段温度数据处理器构成温度数据采集分析子系统；温度数据采集分析子系统采集并分析洞外气温数据；2)联合通风调控的过程为：2.1)采用保温层通风罩来将隧道内的空气引入离壁式保温层间隙中，其中保温层通风罩、保温层通风罩控制器和保温层通风罩开关构成了保温层通风罩的控制开关系统，保温层通风罩控制器接受温度数据处理器传来的指令来控制保温层通风罩的启闭；对于非冻土段：当隧道外的气温高于设定值时，非冻土段的温度数据处理器将开启非冻土段保温层通风罩的指令传输给非冻土段保温层通风罩控制器；而在气温低于这个设定值时，非冻土段的温度数据传感器将关闭非冻土段保温层通风罩的指令传输给非冻土段保温层通风罩控制器；对于多年冻土段：当隧道外的气温低于设定值时，多年冻土段的温度数据处理器将开启多年冻土段保温层通风罩的指令传输给多年冻土段保温层通风罩控制器；而在气温高于这个设定值时，多年冻土段的温度数据传感器将关闭多年冻土段保温层通风罩的指令传输给多年冻土段保温层通风罩控制器。2.如权利要求1所述的保温结构间隙分段正积温和负积温联合通风调控方法，其特征在于，所述步骤2)中，联合通风调控的过程为：2.2)采用局部风机来将隧道内的空气引入离壁式保温层间隙中，其中局部风机和局部风机控制器构成了保温层局部通风系统，局部风机控制器接受温度数据处理器的指令来控制局部风机的启闭；对于非冻土段：当隧道外的气温高于设定值时，非冻土段的温度数据处理器将开启非冻土段局部风机的指令传输给非冻土段局部风机控制器；而在气温低于这个设定值时，非冻土段的温度数据传感器将关闭非冻土段局部风机的指令传输给非冻...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏才初，林梓梁，徐晨，杜时贵，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：