隧道排水溝防凍系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種隧道排水溝防凍系統(tǒng)，包括：隧道排水溝、蓄水池，以及在所述隧道排水溝周圍的保溫層；所述蓄水池中的水面低于所述隧道排水溝的入口；所述隧道排水溝的出口貫穿所述蓄水池的一個(gè)側(cè)壁，并位于所述蓄水池中的水面以下設(shè)定深度，使得所述隧道排水溝中由所述入口流入的隧道排水經(jīng)所述出口流出；其中，所述設(shè)定深度大于所述隧道排水溝所在地區(qū)的水體凍結(jié)深度。本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，在隧道排水溝的周圍的保溫層、以及蓄水池中浸沒隧道排水溝出口的液態(tài)水，可以防止隧道排水溝中的排水結(jié)冰，從而避免隧道內(nèi)的水或者隧道外的地下水對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，提高了隧道的安全性。
【專利說明】隧道排水溝防凍系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及隧道工程領(lǐng)域，尤其涉及一種隧道排水溝防凍系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，大量的隧道挖掘、修建完畢投入使用。
[0003] 目前的隧道排水系統(tǒng)中通常包括隧道排水溝；隧道排水溝的縱剖面示意圖如圖1 所示，其入口通常位于隧道內(nèi)或者隧道的外表面附近，其出口位于地面高程低于其入口的 地面上；隧道排水溝中的排水由入口流向出口，隧道排水溝的一部分及其出口通常暴露在 空氣中。
[0004] 當(dāng)室外氣溫降低到零度以下時(shí)，隧道排水溝的出口處殘留的水容易凍結(jié)成冰，冰 塊可能堵塞隧道排水溝，造成隧道排水溝失去排水的功能。若隧道排水溝的入口位于隧道 內(nèi)，則容易導(dǎo)致隧道內(nèi)產(chǎn)生積水；當(dāng)隧道內(nèi)的氣溫較低時(shí)，隧道內(nèi)的積水很有可能凍結(jié)成 冰；由于水凍結(jié)成冰后，體積增大硬度增大，很容易造成隧道內(nèi)被積水浸泡的構(gòu)造(例如襯 砌等)遭受凍脹而產(chǎn)生開裂、酥碎、剝落等問題，嚴(yán)重威脅隧道內(nèi)通行車輛和人員的安全。若 隧道排水溝的入口位于隧道外表面附近，則容易導(dǎo)致地下水在隧道外表面處聚集，對(duì)隧道 的初支結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外的水壓，容易產(chǎn)生隧道漏水、支護(hù)結(jié)構(gòu)開裂甚至垮塌等問題，嚴(yán)重威脅 隧道內(nèi)通行車輛和人員的安全。隧道內(nèi)道路運(yùn)營的相關(guān)部門每年通常需要花費(fèi)大量的人力 物力清除隧道排水溝的結(jié)冰，效率底下，成本較高。
[0005] 綜上所述，現(xiàn)有的隧道排水溝存在出口容易凍結(jié)的缺陷，影響了隧道的安全性；因 此，有必要提供一種可以避免隧道排水溝出口凍結(jié)的防凍系統(tǒng)，以提高隧道的安全性。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種隧道排水溝防凍系統(tǒng)，可 以避免隧道排水溝的出口凍結(jié)，以提高隧道的安全性。
[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案，提供了一種隧道排水溝防凍系統(tǒng)，包括：隧道排水溝、蓄 水池，以及在所述隧道排水溝周圍的保溫層；
[0008] 所述蓄水池中的水面低于所述隧道排水溝的入口；所述隧道排水溝的出口貫穿所 述蓄水池的一個(gè)側(cè)壁，并位于所述蓄水池中的水面以下設(shè)定深度，使得所述隧道排水溝中 由所述入口流入的隧道排水經(jīng)所述出口流出；其中，所述設(shè)定深度大于所述隧道排水溝所 在地區(qū)的水體凍結(jié)深度。
[0009] 較佳地，所述保溫層具體包括：覆蓋在所述隧道排水溝之上的硬質(zhì)聚氨酯層，以及 覆蓋在所述硬質(zhì)聚氨酯層之上的煤渣層。
[0010] 較佳地，所述保溫層的厚度大于所述隧道排水溝所在地區(qū)的土層凍結(jié)深度。
[0011] 較佳地，所述保溫層的厚度大于所述隧道排水溝所在地區(qū)的土層凍結(jié)深度至少 0· 25 米。
[0012] 進(jìn)一步，所述保溫層還包括：鋪設(shè)于所述煤渣層與所述硬質(zhì)聚氨酯層之間的土工 布層。
[0013] 較佳地，所述隧道排水溝防凍系統(tǒng)，還包括：鋪設(shè)在所述保溫層之上的護(hù)坡層；所 述護(hù)坡層用于避免所述保溫層遭受外界干擾，并避免所述保溫層滑塌。
[0014] 較佳地，所述護(hù)坡層具體包括：覆蓋在所述保溫層中的煤渣層之上的厚漿砌片石 層，以及覆蓋在所述厚漿砌片石層之上的浙青層。
[0015] 較佳地，所述設(shè)定深度大于所述隧道排水溝所在地區(qū)的水體凍結(jié)深度0. 25米至1 米。
[0016] 較佳地，所述隧道排水溝的入口的下管壁高于所述隧道排水溝的出口的下管壁至 少5米。
[0017] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，在露天的隧道排水溝的周圍增設(shè)的保溫層，以及蓄水 池中位于凍結(jié)深度之下、浸沒隧道排水溝出口的液態(tài)水，可以防止隧道排水溝中的排水結(jié) 冰，從而避免隧道內(nèi)的水或者隧道外的地下水對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，提高了隧道的安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為現(xiàn)有的隧道排水溝的縱剖面示意圖；
[0019] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的隧道排水溝防凍系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的縱剖面示意圖；
[0020] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的隧道排水溝防凍系統(tǒng)中保溫層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的縱剖面 示意圖；
[0021] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的隧道排水溝防凍系統(tǒng)中護(hù)坡層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的縱剖面 示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu) 選實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細(xì)節(jié) 僅僅是為了使讀者對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)方面有一個(gè)透徹的理解，即便沒有這些特定 的細(xì)節(jié)也可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的這些方面。
[0023] 本實(shí)用新型的發(fā)明人考慮到，冰的密度小于水的密度，因此冰層浮于水層之上；若 將隧道排水溝的出口設(shè)置于冰層之下的液態(tài)水層中，則隧道排水溝的出口處的水不容易結(jié) 冰；進(jìn)一步，在隧道排水溝的上層增加保溫層，可以使得位于隧道排水溝的入口與出口之間 的水不容易結(jié)冰；從而保證整個(gè)隧道排水溝中的水不容易結(jié)冰，防止隧道內(nèi)的水或者隧道 外的地下水對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的破壞，提高了隧道的安全性。
[0024] 下面結(jié)合附圖介紹本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案。
[0025] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的隧道排水溝防凍系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)的縱剖面示意圖如圖2所 示，包括：隧道排水溝201、在隧道排水溝201周圍的保溫層202,以及蓄水池203。
[0026] 保溫層202用于避免被本保溫層包裹在內(nèi)部的隧道排水溝201中的排水結(jié)冰；保 溫層202的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的縱剖面示意圖，如圖3所示，包括：覆蓋在隧道排水溝201之上的硬 質(zhì)聚氨酯層301，以及覆蓋在硬質(zhì)聚氨酯層301之上的煤渣層。硬質(zhì)聚氨酯層301的下表面 與隧道排水溝201的上管壁的外表面相接觸。保溫層202的厚度大于隧道排水溝201所在 地區(qū)的土層凍結(jié)深度。更優(yōu)的，保溫層202的厚度大于隧道排水溝201所在地區(qū)的土層凍 結(jié)深度至少0. 25米；硬質(zhì)聚氨酯層301的厚度至少是5厘米。隧道排水溝201所在地區(qū)的 土層凍結(jié)深度可以根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2011》附錄F和G預(yù)先確定。
[0027] 蓄水池203處于蓄水狀態(tài)，其中的水面低于隧道排水溝201的入口；具體地，蓄水 池203中的水面低于隧道排水溝201的入口的下管壁。隧道排水溝201的出口貫穿蓄水池 203的一個(gè)側(cè)壁，并位于蓄水池203的水面以下設(shè)定深度；具體地，隧道排水溝201的出口 的下管壁高于蓄水池203的底面，隧道排水溝201的出口的上管壁位于蓄水池203的水面 以下設(shè)定深度，該設(shè)定深度大于隧道排水溝201所在地區(qū)的水體(例如河流、湖泊）凍結(jié)深 度。隧道排水溝201所在地區(qū)的水體凍結(jié)深度（即結(jié)冰層厚度)，可以預(yù)先通過多種途徑獲 得：例如，可以從隧道排水溝201所在地區(qū)的相關(guān)部門獲取當(dāng)?shù)氐慕Y(jié)冰層厚度的歷史數(shù)據(jù)， 取歷史數(shù)據(jù)中最大值作為本實(shí)用新型實(shí)施例的水體凍結(jié)深度；再如，在冬季實(shí)測隧道排水 溝201所在地區(qū)的水體結(jié)冰層厚度，將測得的最大值作為本實(shí)用新型實(shí)施例的水體凍結(jié)深 度。
[0028] 更優(yōu)的，由于隧道排水溝201的出口的上管壁位于蓄水池203的水面以下設(shè)定深 度，該設(shè)定深度可以大于隧道排水溝201所在地區(qū)的水體凍結(jié)深度0. 25米至1米。
[0029] 更優(yōu)的，蓄水池203中的水面與蓄水池203的側(cè)壁的頂端齊平，以便于控制蓄水池 203中最高的水面高度，從而便于隧道排水溝201向蓄水池203排水；蓄水池203中被隧道 排水溝201的出口貫穿的側(cè)壁外表面與保溫層202相接觸。
[0030] 更優(yōu)的，隧道排水溝201的入口的下管壁(或上管壁）高于隧道排水溝201出口的 下管壁(或上管壁）至少5米。
[0031] 事實(shí)上，本實(shí)用新型實(shí)施例中的隧道排水溝201的排水過程包括：
[0032] 隧道中的積水或者隧道外側(cè)的地下水作為排水，通過隧道排水溝201的入口進(jìn)入 隧道排水溝201中后，沖向隧道排水溝201的出口，以及經(jīng)隧道排水溝201的出口沖入到蓄 水池203中。
[0033] 在隧道排水溝201的排水過程中，本實(shí)用新型實(shí)施例的隧道排水溝防凍系統(tǒng)的工 作原理如下：
[0034] 排水從隧道排水溝201的入口沖向隧道排水溝201的出口過程中，由于保溫層202 的厚度大于隧道排水溝201所在地區(qū)的土層凍結(jié)深度，即保溫層202可以保證被本保溫層 包裹在內(nèi)部的隧道排水溝201中的排水水溫大于0攝氏度，從而使得隧道排水溝201中的 排水不容易結(jié)冰。
[0035] 排水經(jīng)過隧道排水溝201的出口時(shí)，由于蓄水池203中的水面與隧道排水溝201 的出口的上管壁之間的設(shè)定深度大于隧道排水溝201所在地區(qū)的水體凍結(jié)深度，即隧道排 水溝201的出口埋入于蓄水池203中的冰層之下的液態(tài)水中，因此排水經(jīng)過隧道排水溝201 的出口直接沖入到蓄水池203中的液態(tài)水中，從而位于隧道排水溝201的出口處的排水不 容易結(jié)冰。
[0036] 排水從隧道排水溝201的出口沖入蓄水池203的過程中，即使蓄水池203中的水 面出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，但在排水的沖擊作用下，蓄水池203的各側(cè)壁與池中結(jié)冰層之間不容易 凍結(jié)粘連，而通常是留有縫隙，這些縫隙可供蓄水池203中的水溢出結(jié)冰層。
[0037] 為了防止保溫層202中的煤渣層302與硬質(zhì)聚氨酯層301互相滲透，造成保溫層 202厚度以及保溫層202中的空氣體積減小，從而導(dǎo)致保溫層202的保溫效果減弱；還可以 在煤渣層302與硬質(zhì)聚氨酯層301之間設(shè)置土工布層303。土工布層303與煤渣(或硬質(zhì)聚 氨酯）之間摩擦力較大，可以減輕煤渣(或硬質(zhì)聚氨酯）沿隧道排水溝201的坡度滑動(dòng)的趨 勢(shì)，增強(qiáng)保溫層202的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力，從而增強(qiáng)保溫層202的穩(wěn)定性。更優(yōu)的，土 工布層303中土工布可以是單位面積質(zhì)量為400g/m2的土工布。
[0038] 為了避免保溫層202遭受雨水沖刷、風(fēng)沙侵蝕等外界干擾，并避免保溫層202沿隧 道排水溝201的坡度滑塌；還可以在保溫層202之上鋪設(shè)護(hù)坡層204。護(hù)坡層204的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)的縱剖面示意圖，如圖4所示，包括：覆蓋在保溫層202中的煤渣層302之上的厚漿砌 片石層402,覆蓋在厚漿砌片石層402之上的浙青層401。厚漿砌片石層402的下表面與煤 渣層302的上表面相接觸(例如相齒接)，利用砌片石與煤渣之間較大的摩擦力，還可以防止 煤渣沿隧道排水溝201的坡度滑動(dòng)，增強(qiáng)保溫層202的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力，從而增強(qiáng)保 溫層202的穩(wěn)定性。更優(yōu)的，浙青層401的厚度可以是2厘米，厚漿砌片石層的厚度可以是 30厘米。
[0039] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，在露天的隧道排水溝的周圍增設(shè)的保溫層，以及蓄水 池中位于凍結(jié)深度之下、浸沒隧道排水溝出口的液態(tài)水，可以防止隧道排水溝中的排水結(jié) 冰，從而避免隧道內(nèi)的水或者隧道外的地下水對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，提高了隧道的安全性。
[0040] 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和 潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種隧道排水溝防凍系統(tǒng)，其特征在于，包括：隧道排水溝、蓄水池，以及在所述隧 道排水溝周圍的保溫層； 所述蓄水池中的水面低于所述隧道排水溝的入口；所述隧道排水溝的出口貫穿所述蓄 水池的一個(gè)側(cè)壁，并位于所述蓄水池中的水面以下設(shè)定深度，使得所述隧道排水溝中由所 述入口流入的隧道排水經(jīng)所述出口流出；其中，所述設(shè)定深度大于所述隧道排水溝所在地 區(qū)的水體凍結(jié)深度。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保溫層具體包括：覆蓋在所述隧道排水 溝之上的硬質(zhì)聚氨酯層，以及覆蓋在所述硬質(zhì)聚氨酯層之上的煤渣層。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保溫層的厚度大于所述隧道排水溝所 在地區(qū)的土層凍結(jié)深度。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保溫層的厚度大于所述隧道排水溝所 在地區(qū)的土層凍結(jié)深度至少0. 25米。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保溫層還包括：鋪設(shè)于所述煤渣層與所 述硬質(zhì)聚氨酯層之間的土工布層。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：鋪設(shè)在所述保溫層之上的護(hù)坡層； 所述護(hù)坡層用于避免所述保溫層遭受外界干擾，并避免所述保溫層滑塌。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)坡層具體包括：覆蓋在所述保溫層中 的煤渣層之上的厚漿砌片石層，以及覆蓋在所述厚漿砌片石層之上的浙青層。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定深度大于所述隧道排水溝所在地 區(qū)的水體凍結(jié)深度〇. 25米至1米。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述隧道排水溝的入口的下管壁高于所述 隧道排水溝的出口的下管壁至少5米。
【文檔編號(hào)】E21F16/02GK203835452SQ201420135082
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】劉建友, 陳學(xué)峰, 徐治中, 呂剛, 祝安龍, 張礦三 申請(qǐng)人:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司