[發(fā)明專利]一種通風管塊石間夾式自控通風管路基

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610152067.6
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN107201700A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設計）人: 俞祁浩;袁昌;游艷輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類號: E01C3/00
• 分類號: E01C3/00;E02D3/115
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 李艷華

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及凍土工程技術(shù)領域，尤其涉及一種通風管塊石間夾式自控通風管路基。

背景技術(shù)

在我國青藏高原、東北等多年凍土區(qū)，通過長期的演化、發(fā)展和變化，形成了厚達幾米、甚至十幾米、各具形態(tài)的后增地下冰。隨著氣候環(huán)境的變化、人為工程活動的影響，導致凍土和地下冰退化和融化，從而導致各種工程災害的產(chǎn)生，對各種重大工程建筑穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。

通過采用保護凍土工程措施，主動冷卻凍土基礎，是保證凍土工程長期安全運營、穩(wěn)定的關(guān)鍵途徑。在這些措施中，有效調(diào)控凍土工程的對流換熱措施，是一種保護凍土基礎重要的工程措施。該類措施通過有效促進冬季、或夜晚低溫環(huán)境條件下基礎與外界環(huán)境的換熱過程，有效抑制暖季、或白天高溫環(huán)境條件下基礎的換熱過程，由此達到冷能在路基內(nèi)部不斷存儲、凍土地溫的不斷降低、基礎穩(wěn)定性不斷增強的目的。

面對國家“十三五”戰(zhàn)略規(guī)劃的出臺，青藏高速公路即將修筑，但是，高速公路與普通公路、鐵路相比，凍土問題將更為突出。已有研究表明（俞祁浩等. 我國多年凍土區(qū)高速公路修筑關(guān)鍵問題研究. 中國科學（技術(shù)科學），2014，44（4）: 425 ~ 432），由于黑色路面的強烈吸熱、瀝青路面隔水和阻止水分蒸發(fā)散熱的影響，使得相同條件下公路路基的吸熱強度是鐵路的3倍多，且吸收的熱量，主要集中在路堤的中心部位，并難以向周圍凍土散熱。而高速公路與普通公路相比，更加劇了該種現(xiàn)象的出現(xiàn)。當公路路基寬度增加約1倍時，路堤底面的吸熱強度增加約0.6倍，路基吸熱進一步聚集在路基的中心部位，由此產(chǎn)生更加明顯的“聚熱效應”，將導致凍土更加快速的退化。

面對更高的技術(shù)標準、更寬的公路路面，高速公路與凍土之間的熱作用更加顯著，在多年凍土區(qū)修筑高速公路將會面對更為突出的凍土工程問題和修筑技術(shù)難題。由于傳熱途徑、強度等方面的根本改變，通過青藏鐵路等獲得的成功經(jīng)驗、先進技術(shù)難以在青藏高速公路建設中直接應用。

在道路路基內(nèi)部設置通風管，使得路基內(nèi)部與周圍環(huán)境空氣之間產(chǎn)生對流換熱作用，及時將路基吸收的熱量及時散出，由此達到降溫的目的。因此，通風路基是多年凍土區(qū)保護凍土的一種重要工程措施。但是，由于結(jié)構(gòu)型式的不同、通風管管壁換熱性能的不同都將對路基的整體換熱效能產(chǎn)生重要影響。由此，其就成為諸多技術(shù)關(guān)注和研發(fā)的重點。雖然相關(guān)技術(shù)具有一定的新穎性，但在實際應用中尚存在不同問題，仍需要進行研發(fā)。現(xiàn)有技術(shù)存在的問題主要為：

《保護凍土隔熱降溫裝置》（俞祁浩，200420041458.3），雖然在通風管口安裝了自動溫控系統(tǒng)，能夠強化通風管的降溫效能，在通風管之上設置保溫材料，能夠起一定的保冷、隔熱作用，但是該調(diào)控路基對下部土體降溫方式仍為垂直路基的間隔、線式降溫模式，不僅會引起多年凍土上限、地溫場沿公路走向的起伏、不均勻變化，并導致路基開裂等潛在工程病害的產(chǎn)生，而且，降溫效能尚難以滿足實際工程需要。由于這些問題的存在，導致該種措施難以滿足凍土高速公路整體、均勻、高效降溫的特殊要求。

《基于XPS保溫板與通風管的復合路基》（王鐵權(quán)，201420016447.3），不僅屬于線式降溫方式，同時由于暖季通風管換熱過程的重要影響，使得該種措施年循環(huán)的整體效能大幅下降，甚至難以降溫，這些都離凍土高速公路地溫調(diào)控的技術(shù)要求相去甚遠。

因此，為滿足多年凍土區(qū)修筑高速公路的實際工程需要，面對地溫整體、均勻、有效調(diào)控的特殊要求，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新、進步，是解決工程難題的關(guān)鍵途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能對高速公路凍土路基進行整體、均勻、平面式快速降溫、對流儲冷的通風管塊石間夾式自控通風管路基。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種通風管塊石間夾式自控通風管路基，其特征在于：該路基包括設在路堤填土中的沿垂直路基走向設置與外界相通的水平通風管；所述水平通風管的一端或兩端管口安裝自動溫控風門；相鄰所述水平通風管之間鋪設塊石層；所述水平通風管與所述塊石層的上方連續(xù)水平鋪設保溫材料。

所述水平通風管的直徑為0.3~0.8 m，其相鄰管軸線間距為2~8倍管徑，其管中心軸線距天然地表為0.5~1.5 m。

所述自動溫控風門的溫度控制閾范圍為-5℃~5℃。

所述塊石層為塊石或塊碎石，其厚度與所述水平通風管的外徑相一致。

所述保溫材料的厚度為10~50 cm，其埋設位置距所述水平通風管頂部0.0~1.0 m。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、平面、整體式新型降溫方式的實現(xiàn)。