[實用新型]一種強化片塊石對流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結構

有效

• 申請號: 201420779369.2
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN204325839U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 汪雙杰;陳建兵;符進;金龍;朱東鵬;李金平;袁堃;張會建
• 申請（專利權）人: 中交第一公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: E01C3/06
• 分類號: E01C3/06
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

技術領域

????本實用新型屬于交通建設技術領域，具體涉及一種強化片塊石對流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結構。

背景技術

由于全球氣候變暖和人類工程活動日益加劇，多年凍土退化加快，這使得多年凍土區的工程建設更加困難。飽冰、含土冰層凍土段由于凍土病害嚴重，單純提高路基高度已不能達到保護凍土的目的，需采用特殊調控措施減輕路基人為上限向下擴散。通過利用主動冷卻路基的工程措施來調控和降低路基溫度則是解決這一問題的根本途徑，其中片塊石路基是一種有效的調控措施。

片塊石路基是利用空氣的流動來改變路基傳熱方式的一種通風路基，空氣可在路基片塊石層內流動。在開放狀態下，冬季以通風作用為主的強迫對流效應和較弱的片塊石層側向空氣自由對流的復合過程是片塊石冷卻路基的作用機理，這一復合過程主要與風速和風向有關。當風速較大時，片塊石層內產生強迫通風效應；但風速較小時，在陰坡側片塊石層一定厚度內產生自由對流效應。夏季因風速和風向條件，片塊石層主要以熱傳導過程為主，但夏季風速和風向條件有利于片塊石結構層內部產生一定的隔熱作用。

研究表明，整個塊石層對流發生過程為：首先通過上部溫差產生局部對流，并通過對流加劇換熱過程，然后在其下部進一步引起溫差－對流換熱過程，由此向下傳遞，完成整個傳熱過程。即塊石層上部溫度低于下部所形成的溫差，是決定塊石層對流換熱作用大小或強度的決定因素。

隨著青藏地區經濟社會的飛速發展，在高原多年凍土區修筑高速公路已成為我國公路交通建設發展的必然趨勢。對于穿越青藏高原多年凍土區的高速公路，分幅路基寬度由10m增加至12.25m，整體式路基則為24.5m或者更寬，隨著路基寬度的增加，其吸熱量更大，凍土問題更為嚴峻。對于高速公路而言，路基加寬后，吸熱面增大，吸收了更多的熱量，為了保持路基體的熱穩定性，需要更多的冷量來維持平衡，冷卻路基。但寬幅條件下片塊石路基的強迫對流效應被削弱，會造成片塊石路基整體制冷效果不明顯。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種強化片塊石對流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結構，通過在寬幅片塊石路基頂部布設橫向通風板，通過通風板與外界進行熱交換給路基不斷帶入冷量，降低片塊石層頂部的溫度。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種強化片塊石對流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結構，其特征在于：

包括沿路基橫斷面方向設置的橫向通風板，為混凝土板，橫向通風板設置有多道橫向的通風孔；

橫向通風板下依次為砂礫上墊層、片塊石層和砂礫下墊層，其上為普通填土。

橫向通風板內設置有橫向的受力鋼筋和豎向的箍筋。

本實用新型具有以下優點：

本實用新型結構簡單，成本低廉，經濟實用。橫向通風板在施工現場可以采用預制場預制后，統一安裝裝配，施工工藝簡便、實用，安裝完成后即可達到通風的作用。青藏高原有年平均氣溫較低、年負溫時間長、風量充沛、冷季時間長等特點，暖季因風速和風向條件，片塊石層主要以熱傳導過程為主。在此條件下，片塊石頂部的橫向通風板可以更好的發揮其通風效果，可以有更長的時間帶入更低的溫度到片塊石頂部，從而引起片塊石的上下層面的對流換熱作用，從而達到冷卻路基的作用。

附圖說明

圖1本實用新型結構圖。

圖2橫向通風板豎向剖面圖。

圖中，1-橫向通風板，2-砂礫上墊層，3-片塊石層，4-砂礫下墊層，5-普通填土，6-通風孔，7-混凝土板，8-受力鋼筋，9-箍筋。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本實用新型進行詳細的說明。

本實用新型涉及一種強化片塊石對流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結構，包括沿路基橫斷面方向設置的橫向通風板1，為混凝土板7，布設于片塊石層3上方，為預制場預制，橫向通風板1設置有多道橫向的通風孔6，作為通風的通道，橫向通風板1內設置有橫向的受力鋼筋8和豎向的箍筋9。橫向通風板1下依次鋪設砂礫上墊層2、片塊石層3和砂礫下墊層4，其上鋪設普通填土5。在路基外自然空氣的影響下，橫向通風板1可與外界空氣發生對流換熱效應，從而降低片塊石層3頂部溫度，并在片塊石層3頂、底部溫差的作用下，產生對流換熱，達到冷卻路基的作用。