本发明专利技术公开的寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置包括百叶式离壁保温系统和控制系统，百叶式离壁保温系统包括沿隧道长度方向布设在衬砌内侧的若干百叶式离壁保温单元，每个百叶式离壁保温单元包括多片百叶保温片、驱动连杆、启闭转轴和驱动马达，多片百叶保温片由驱动连杆串连，驱动连杆与启闭转轴相连，启闭转轴由驱动马达驱动，控制系统包括洞外温度计、温控开关和启闭控制器，洞外温度计布置在隧道洞口外，洞外温度计通过温度信号线与温控开关相连，温控开关用于控制百叶式离壁保温单元的启闭。本发明专利技术通过百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用进行隧道冻害防控，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。保温效果更好。保温效果更好。
【技术实现步骤摘要】
寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置和方法
[0001]本专利技术涉及我国西部及东北部高原高海拔寒冷地区的铁路及公路交通等国家重难点工程建设迫切需要解决的隧道冻害防控领域，具体是一种寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置和方法。
技术介绍
[0002]随着我国西部及东北部高原高海拔寒冷地区的铁路及公路交通的进一步发展建设，交通路网急需逐渐延伸至有重要国防和国际战略意义的寒冷地区。如国家重点工程青藏高速公路和川藏铁路均位于青藏高原高海拨寒冷地区，且川藏铁路全线最难的建设段雅安至林芝段隧线占比为 84.56%，而隧道的冻害问题严重，超过 70%的隧道运行后陆续出现了衬砌冻胀开裂和漏水挂冰、隧底鼓胀积冰等不同程度的冻害灾变，隧道冻害防控已成为西部及东北部高原高海拔寒冷地区的基础设施建设及川藏铁路等国家重难点工程建设的“卡脖子”问题。离壁式保温结构作为寒区隧道的保温防冻措施也已在寒区隧道工程中被采用，而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。但在寒冷地区，隧道内的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。目前寒区隧道衬砌及围岩的常用防冻保暖措施主要为敷设保温层、主动加热法等。敷设保温层目前作为大多数寒区隧道的保温措施，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，但是并不能阻止围岩最终冻结。主动加热法，对电热器件及其相应配套设施要求较高，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、能耗大，管理复杂且运营成本高，且失效风险高，失效后果十分严重，因而有很大的局限性。
[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。因此，本专利技术提出一种百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用的隧道防冻技术，通过百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用进行隧道冻害防控，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
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置和方法，通过百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用进行隧道冻害防控，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。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置，包括百叶式离壁保温系统和控制系统，所述的百叶式离壁保温系统包括沿隧道长度方向布设的若干百叶式离壁保温单元，所述的若干百叶式离壁保温单元设置在衬砌的内侧，所述的衬砌铺设于隧道的围岩的内壁，所述的若干百叶式离壁保温单元与所述的衬砌之间设有空气层，每个所述的百叶式离壁保温单元包括多片百叶保温片、驱动
连杆、启闭转轴和驱动马达，所述的多片百叶保温片由所述的驱动连杆串连，所述的驱动连杆与所述的启闭转轴相连，所述的启闭转轴由所述的驱动马达驱动，所述的控制系统包括洞外温度计、温控开关和启闭控制器，所述的洞外温度计布置在隧道洞口外，所述的洞外温度计通过温度信号线与所述的温控开关相连，所述的温控开关用于根据隧道外的气温控制所述的启闭控制器，由所述的启闭控制器控制所述的启闭转轴的旋转角度，进而控制所述的百叶式离壁保温单元的启闭。
[0006]本专利技术寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置可根据隧道洞口外的气温控制其百叶式离壁保温系统的启闭，实现隧道在无保温状态和离壁保温状态之间的自由切换。当百叶式离壁保温系统开启时，隧道断面相当于没有了保温层，整个隧道内的空气可以与衬砌和围岩充分地进行热交换，正积温通风调控下衬砌和围岩储存的热量增加。而以往的敷设离壁式保温层结构的正积温调控仅能在有限的空气层内进行，交换的热量有限，并且需要通过各种管道及辅助装置的辅助才能实现正积温通风调控，相比于以往的离壁式保温层结构，本专利技术调控装置的正积温通风调控的效率高、能量损失少、耗能少。相比于以往的主动加热技术，本专利技术调控装置可大幅降低运营费用，此外，由于本专利技术中每片百叶保温片均是独立的，若出现损坏等异常时，可对百叶保温片进行单独替换，而以往的主动加热技术所采用的器件若出现损坏，则必须在隧道全断面进行替换。相比于以往的防寒保温门，本专利技术调控装置的无需加设保温门，当隧道洞口外的气温满足通风调控要求时，可以不受车流影响地将隧道洞外热量带入隧道洞内，且不影响交通正常运行，工程投资较低。从长期的防冻效果看，本专利技术调控装置的经济性和可靠性均优于主动加热技术和防寒保温门。
[0007]作为优选，所述的若干百叶式离壁保温单元沿隧道长度方向以4~5m的间距间隔布设。
[0008]作为优选，沿隧道长度方向每隔200m布设一个所述的温控开关和和一个所述的启闭控制器，控制200m范围内的启闭转轴的旋转角度及百叶式离壁保温单元的启闭。
[0009]作为优选，沿隧道长度方向每隔200m布设的一个所述的温控开关和和一个所述的启闭控制器设置在设备盒内，所述的设备盒设置在隧道的侧壁处。
[0010]作为优选，每片所述的百叶保温片的厚度为4~8cm、宽度为10~20cm。
[0011]作为优选，所述的驱动马达和所述的启闭转轴设置在设备槽沟内。
[0012]一种利用上述装置实施的寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控方法，当隧道外的气温达到或高于设定的温控开关的启动温度时，启闭控制器工作并控制启闭转轴沿开启方向旋转一定角度，百叶式离壁保温系统打开，使得衬砌和围岩处于无保温状态，从而隧道内的空气与空气层内的空气对流以进行正积温通风调控，提高衬砌和围岩的温度以储蓄热量；当隧道外的气温低于设定的温控开关的启动温度时，启闭控制器工作并控制启闭转轴沿关闭方向旋转一定角度，百叶式离壁保温系统关闭，使得衬砌和围岩处于离壁保温状态，从而减少冷量进入衬砌和围岩，起到隧道冻害防控效果。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术通过启闭百叶式离壁保温系统来提高衬砌和围岩的温度或对衬砌和围岩进行保温，能耗小，可充分利用气温一日内波动的特点，让暖空气更多的进入隧道内，提高冬令期隧道内的气温。相比于以往的离壁式保温层结构，本专利技术调控装置的正积温通风调控的效率高、能量损失少、耗能少；相比于以往的主
动加热技术，本专利技术调控装置可大幅降低运营费用，且维护保养方便；相比于以往的防寒保温门，本专利技术调控装置可以不受车流影响地将隧道洞外热量带入隧道洞内，且不影响交通正常运行，工程投资较低。从长期的防冻效果看，本专利技术调控装置的经济性和可靠性均优于主动加热技术和防寒保温门。本专利技术通过百叶式离壁保温结构与调控通风联合作用进行隧道冻害防控，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。
附图说明
[0014]图1为安装有实施例1中寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置的隧道的局部纵剖面示意图；图2为安装有实施例1中寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置，其特征在于，包括百叶式离壁保温系统和控制系统，所述的百叶式离壁保温系统包括沿隧道长度方向布设的若干百叶式离壁保温单元，所述的若干百叶式离壁保温单元设置在衬砌的内侧，所述的衬砌铺设于隧道的围岩的内壁，所述的若干百叶式离壁保温单元与所述的衬砌之间设有空气层，每个所述的百叶式离壁保温单元包括多片百叶保温片、驱动连杆、启闭转轴和驱动马达，所述的多片百叶保温片由所述的驱动连杆串连，所述的驱动连杆与所述的启闭转轴相连，所述的启闭转轴由所述的驱动马达驱动，所述的控制系统包括洞外温度计、温控开关和启闭控制器，所述的洞外温度计布置在隧道洞口外，所述的洞外温度计通过温度信号线与所述的温控开关相连，所述的温控开关用于根据隧道外的气温控制所述的启闭控制器，由所述的启闭控制器控制所述的启闭转轴的旋转角度，进而控制所述的百叶式离壁保温单元的启闭。2.根据权利要求1所述的寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置，其特征在于，所述的若干百叶式离壁保温单元沿隧道长度方向以4~5m的间距间隔布设。3.根据权利要求2所述的寒区隧道百叶式离壁保温结构正积温通风调控装置，其特征在于，沿隧道长度方向每隔200m布设一个所述的温控开关和和一个所述的启闭控制器，控制200m范围内的启闭转轴的...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏才初，林梓梁，张瑶，曹善鹏，杜时贵，徐晨，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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