发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种季节性冻土工程越冬防护卷材及施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一方面提供了一种季节性冻土工程越冬防护卷材，自上而下依次为防火防水卷材、保温卷材和吸湿卷材；

所述保温卷材包括保温材料；所述保温材料外侧依次包裹第一防护层和粘结防护层；所述第一防护层为不透水密封材料，设有单向通气阀；所述保温材料由珍珠岩、高强纤维和纳米二氧化硅气溶胶组成；所述珍珠岩为颗粒状，作为保温材料的基体，由一层高强纤维包裹，高强纤维外侧全面完整地涂布纳米二氧化硅气溶胶；

所述吸湿卷材从上至下依次为第一吸湿卷材和第二吸湿卷材；所述第一吸湿卷材包括第一类吸湿材料，所述第二吸湿卷材包括第二类吸湿材料，所述第一类吸湿材料和第二类吸湿材料外侧均依次包裹第二防护层和粘结防护层；所述第二防护层为透气材料；所述第一类吸湿材料为可循环吸湿材料，所述第二类吸湿材料为吸湿放热材料；所述第二吸湿卷材底部紧贴工程场地地表面；

所述保温卷材和第一吸湿卷材、所述第一吸湿卷材和第二吸湿卷材均通过粘结防护层连接；所述粘结防护层为透气自粘式保护层，主要用于保护内部包裹的材料，并在粘连后防止发生相对移动，如遇磨损可拆卸更换；

所述防火防水卷材为具有防水、防火功能的覆盖层，铺设在保温卷材上方。

进一步地，所述单向通气阀只出气不进气；所述保温材料采用的高强纤维的强度应满足设计要求，允许卷材铺设过程中发生适度变形但不致破损；所述保温材料和第一防护层组成的卷材为一体化，可重复循环使用。

进一步地，所述第一类吸湿材料为纳米碳，可循环吸湿材料，经脱湿处理后可重复循环使用；

所述第二类吸湿材料为氧化钙粉末、铁粉的混合物，其中，铁粉含量为质量分数5％；所述铁粉颗粒外包裹硬脂酸，能延缓铁粉与空气和水反应；所述氧化钙粉末与水、空气反应形成氢氧化钙、碳酸钙后，将有效地吸水、放热，并逐渐吸收铁粉表面的硬脂酸，使得铁粉与空气接触，进一步地均匀缓慢释放热量，起到较好地加热效果；

所述第一吸湿卷材的第一类吸湿材料和第二防护层为一体化；所述第二吸湿卷材的第二类吸湿材料和第二防护层为一体化；所述第二防护层经脱湿处理后不发生硬化或老化；如遇第二防护层破损，可在破损的第二防护层外增加一层第二防护层修复。

进一步地，所述保温卷材、第一吸湿卷材、第二吸湿卷材可根据需求分别以增铺的方式增加各自的厚度；若工程场地的地层含水率较高，可适当增加第一吸湿卷材和第二吸湿卷材的层数；如遇工程场地极寒天气，可适当增加保温卷材和第二吸湿卷材的层数；所述保温卷材、第一吸湿卷材和第二吸湿卷材的铺设总厚度应由防冻越冬设计要求确定。

进一步地，所述保温卷材、吸湿卷材和防火防水卷材均为宽幅卷材；所述保温卷材、吸湿卷材的搭接宽度不小于300mm，搭接处通过压盖的方式固定；所述防火防水卷材的搭接宽度不小于500mm，搭接处均密封连接，并压盖方木或土袋，防止雨水或雪水浸入；所述保温卷材、吸湿卷材和防火防水卷材的周侧通过锚固和压盖的方式固定，锚固时应注意锚固点的防水处理。

本发明另一方面提供了一种季节性冻土工程越冬防护卷材的施工方法，该方法包括以下步骤：

(1)针对季节性冻土地区因入冬无法继续施工的道路或建筑物、构筑物的基础等工程施工项目，对工程裸露地表进行保温防冻施工；工程项目的设计标高以上预留土层后，进行场地平整施工，对工程地表的建筑垃圾和积水进行清理，确保其干净、无异物、无积水；在工程地表的特征部位布设测温点；

(2)铺设宽幅的第二吸湿卷材，沿一个方向平整铺设，根据场地宽度一幅一幅搭接铺设，搭接处的第二吸湿卷材的粘结防护层平整后紧密粘连，并采用方木压盖；

(3)根据防冻越冬设计要求确定的第二吸湿卷材层数，重复步骤(2)的操作，完成第二吸湿卷材的铺设；检查第二吸湿卷材的铺设效果，经检查合格后方进行下一步施工；

(4)铺设宽幅的第一吸湿卷材，沿一个方向平整铺设，根据场地宽度一幅一幅搭接铺设，搭接处的第一吸湿卷材的粘结防护层平整后紧密粘连，并采用方木压盖；

(5)根据防冻越冬设计要求确定的第一吸湿卷材层数，重复步骤(4)的操作，完成第一吸湿卷材的铺设；检查第一吸湿卷材的铺设效果，经检查合格后方进行下一步施工；

(6)铺设宽幅的保温卷材，沿一个方向平整铺设，根据场地宽度一幅一幅搭接铺设，搭接处的保温卷材的粘结防护层平整后紧密粘连，并采用方木压盖；

(7)根据防冻越冬设计要求的保温卷材层数，重复步骤(6)的操作，完成保温卷材的铺设；检查保温卷材的铺设效果，经检查合格后方进行下一步施工；

(8)铺设宽幅的防火防水卷材，沿一个方向平整铺设，根据场地宽度一幅一幅搭接铺设，搭接处的防火防水卷材平整后采用方木或土袋压盖；检查防火防水卷材的铺设效果，经检查合格后方进行下一步施工；

(9)对保温卷材、吸湿卷材和防火防水卷材的周侧进行锚固和土体压盖固定，注意锚固点的防水处理；

(10)在大面积铺设的防火防水卷材上设置排水通道，与工程场地排水系统连接，完成季节性冻土工程越冬防护卷材铺设施工；

(11)待工程项目越冬结束后，依次拆除防火防水卷材、保温卷材、第一吸湿卷材和第二吸湿卷材，将各类卷材表面清理干燥后回收备用。

进一步地，所述步骤(4)中，第一吸湿卷材铺设前应完成脱湿处理，处于充分干燥状态，起到更好的吸湿作用，进而提升保温、防冻效果。

进一步地，所述步骤(2)-(10)中，保温卷材、第一吸湿卷材、第二吸湿卷材和防火防水卷材的搭接处错开，如遇低洼区域需用方木等架设后继续铺设；所述步骤(3)、(5)、(7)、(8)中，对保温卷材、第一吸湿卷材、第二吸湿卷材和防火防水卷材的检查主要包括卷材本身完整性和搭接质量检查；所述步骤(6)-(9)中，保温卷材的第一防护层和防火防水卷材自身应保证密闭不透气；所述步骤(6)、(7)中，保温卷材的单向通气阀应与大气连通，并注意防水处理。

进一步地，所述步骤(9)中，保温卷材、第一吸湿卷材、第二吸湿卷材和防火防水卷材的周侧土体压盖厚度不小于0.5m；所述步骤(10)中，防火防水卷材上的排水通道设置应避开卷材搭接处，并结合底部方木架空形成排水坡度实现排水。

进一步地，所述步骤(11)中，第一吸湿卷材回收备用可不进行脱湿处理，在下一次铺设前进行充分脱湿处理；第二吸湿卷材依次拆解后，第二防护层和粘结防护层可重复使用，第二类吸湿材料与土体拌和后可用作回填土材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中通过保温卷材与吸湿卷材协同作业，形成高效的越冬防护卷材，从季节性冻土产生的机理出发，通过吸湿卷材吸收近地表土层中多余水分，避免近地表土层中水分冻结及向下发展，同时，近地表吸水过程稳定微量放热，有助于提高卷材覆盖层内的空气温度，进一步地避免冻土的形成和发展；吸湿卷材上方覆盖保温卷材保温，将有效保持近地表的温度，防止发生冻胀破坏。在传统单一保温的基础上，增加吸收工程近地表区域土中水分的功能，从根本上预防冻胀灾害的发生，科学且有效地起到更好的保温防冻效果；另一方面，经吸湿卷材充分干燥的近地表土层也将在一定意义上成为整个保温体系的一部分，进一步防止季节性冻土的形成。

2、本发明中第一类吸湿材料为纳米碳，可循环吸湿材料，经脱湿处理后可重复循环使用；第二防护层经脱湿处理后不发生硬化或老化，如遇第二防护层破损，可在修复后再使用，环保经济。

3、本发明中第二类吸湿材料为氧化钙粉末、铁粉的混合物，铁粉颗粒外包裹硬脂酸，能延缓铁粉与空气和水反应；待氧化钙与水、空气反应后形成氢氧化钙、碳酸钙后，逐渐地吸水、放热，进而吸收铁粉表面的硬脂酸，使得铁粉与空气接触，进一步地均匀缓慢释放热量，起到较好地加热和吸湿效果，大大提升卷材的越冬性能。

4、本发明中保温材料由珍珠岩、高强纤维和纳米二氧化硅气溶胶组成；珍珠岩为颗粒状，作为保温材料的基体，也是保温材料的主体，经济实用；珍珠岩基体由一层高强纤维包裹，高强纤维外侧全面完整地涂布纳米二氧化硅气溶胶，能有效提升保温材料的保温效果，同时，针对珍珠岩颗粒的散粒性以及纳米二氧化硅气溶胶的脆性特征，高强纤维能很好地协调两类材料的变形，改善保温卷材的材料特性，保证保温卷材在铺设过程中不易破损。

5、本发明中保温卷材、第一吸湿卷材、第二吸湿卷材和防火防水卷材为宽幅柔性卷材，铺设施工方便且材料耐用经济，也便于回收再利用；如遇粘结防护层磨损可更换；如遇坑洼可架空后继续铺设；各层卷材间通过自粘式粘结防护层连接，可有效防止铺设卷材间发生相互位移，且卷材周边通过防水锚固和覆土压盖的方式，可有效保证保温防护的整体性和保温效果。

6、本发明中保温卷材、第一吸湿卷材、第二吸湿卷材可根据防冻越冬设计要求增加所需的层数，以适应不同工程区间和工程防冻的需求，有效应对工程场地的地层含水率较高或者遭遇极寒天气的情况，应用范围广。

7、本发明中防火防水卷材的铺设以及其上排水通道的设置，便于雨水或雪水及时排出，能有效避免发生降雨或降雪融化后浸泡土层，可能降低保温效果或发生结冰的危害，保证工程的越冬防护效果；进一步地还能预防火灾，保障工程安全越冬。

8、本发明中测温点布设在工程地表的特征部位，收集工程越冬过程中的温度数据，如遇越冬防护卷材下方工程地表低温报警，可及时采用应对措施处理，与越冬防护卷材协同作用，形成全面越冬防护体系，能全面有效地实现工程顺利安全越冬。

9、本发明中保温卷材和防火防水卷材均可直接表面干燥后回收再利用；第一吸湿卷材回收备用，可不进行脱湿处理，在下一次铺设前进行充分脱湿处理；第二吸湿卷材拆解后，第二防护层和粘结防护层可干燥后直接重复使用，第二类吸湿材料与土体拌和后可用作回填土材料，符合绿色、低碳、环保和可持续发展的要求。