[實(shí)用新型]適用于多年凍土路基的直接抽吸式主動(dòng)通風(fēng)降溫裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820132801.7
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN207987651U
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅瑤;朱占元;吳貽珂;常炳;張?jiān)獫?/a>;丁小虎;王思森
• 申請（專利權(quán)）人: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E01C3/06
• 分類號: E01C3/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;詹永斌

本實(shí)用新型公開了一種適用于多年凍土路基的直接抽吸式主動(dòng)通風(fēng)降溫裝置，屬于多年凍土路基維護(hù)領(lǐng)域，包括通風(fēng)管、吸氣扇、空心柱、追風(fēng)裝置和風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置；空心柱固定于路基旁，通風(fēng)管埋設(shè)于路基中，其出氣口與空心柱的進(jìn)氣端連通；風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置和追風(fēng)裝置設(shè)于空心柱頂部。本實(shí)用新型解決傳統(tǒng)通風(fēng)管路基通風(fēng)效率低、容易受堵塞失效、安裝模式單一、適應(yīng)面窄，無法運(yùn)用于多年凍土場地寬幅路基的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于多年凍土路基維護(hù)領(lǐng)域，特別涉及多年凍土場地寬幅路基的維護(hù)。

背景技術(shù)

盡管世界上在多年凍土區(qū)修筑鐵路已有近百年歷史，但目前運(yùn)營線路的病害率仍在30%左右。如：俄羅斯，20世紀(jì)70年代建成的第二條西伯利亞鐵路1994年調(diào)查的線路病害率達(dá)27.5%，運(yùn)營近百年的第一條西伯利亞鐵路1996年調(diào)查的線路病害率為40.5%；我國東北多年凍土區(qū)鐵路病害率達(dá)40%。因事物本身的復(fù)雜性，不少長期困擾多年凍土區(qū)路基工程的棘手技術(shù)問題迄今尚未解決，其中路基的沉降變形是公路、鐵路工程的主要病害。如大興安嶺北某段公路年沉陷量達(dá)51cm～61cm，某段鐵路一般年沉降量為27cm～40cm、降水量較大年份可達(dá)50cm～100cm，哈爾濱牙林線K74處年沉降量86cm、日最大沉陷量高達(dá)3cm；青藏公路80%病害由路基沉陷引起。

青藏鐵路是世界上海拔最高與線路最長的高原鐵路，由青海西寧至西藏拉薩，全長1956km。長期工程實(shí)踐表明，青藏鐵路成敗的關(guān)鍵在路基，路基的關(guān)鍵在凍土，凍土的關(guān)鍵在高溫（年平均地溫高于-1.0℃）高含冰量（體積含冰量大于20%）凍土。青藏鐵路格爾木－拉薩段全長1142km，海拔4000m以上路段965km，穿越高原多年凍土區(qū)長達(dá)632km。在632km高原多年凍土區(qū)沿線中，高溫多年凍土區(qū)路段275km，高含冰量多年凍土區(qū)路段221km，高溫高含冰量重疊路段134km。與高緯度地區(qū)多年凍土相比，青藏高原多年凍土具有溫度高、含冰量高、厚度薄、穩(wěn)定性差和局地差異強(qiáng)烈、力學(xué)穩(wěn)定性極差等特點(diǎn)，加之工程擾動(dòng)造成凍土環(huán)境的重大改變和全球氣候變暖的影響，導(dǎo)致青藏鐵路通車不到兩個(gè)月多年凍土區(qū)部分路段便出現(xiàn)路基下沉與開裂現(xiàn)象；通車一年高溫高含冰量凍土路段多處工后累計(jì)沉降量加大且無收斂趨勢；青藏鐵路通車十年不斷補(bǔ)碴、抬道使道床厚度甚至達(dá)到1.7m以上，部分處理措施效果有限，高溫高含冰量凍土造成路基穩(wěn)定性、行車安全問題日漸凸顯。

青藏高速公路全長約1100公里，由于多年凍土地區(qū)高速公路修筑技術(shù)的支撐保障體系不夠至今沒有開工建設(shè)。青藏高速的主要核心問題是多年凍土，還需要控制作為整體結(jié)構(gòu)的公路路面的變形。與青藏鐵路相比，多年凍土區(qū)青藏高速公路建設(shè)將面臨更為復(fù)雜的科學(xué)與技術(shù)問題，一則是因?yàn)闉r青路面強(qiáng)吸熱效應(yīng)，且是封閉路面條件；二是全幅或?qū)挿鶠r青路面下部年均熱流將增加57%，其下部多年凍土退化將加快62%，若考慮氣候變化的影響，高速公路下部凍土退化還將被放大。三是青藏工程走廊內(nèi)重大工程構(gòu)筑物較為密集，構(gòu)筑物群之間具有較強(qiáng)的相互熱影響，特別是對高山峽谷區(qū)段。因此，多年凍土區(qū)青藏高速公路建設(shè)將會(huì)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

故此，對多年凍土路基沉降控制措施的研究勢在必行。其中通風(fēng)管路基是一種積極保護(hù)凍土的工程措施，運(yùn)用于青藏鐵路多年凍土區(qū)的路基建設(shè)，效果良好，但當(dāng)前通風(fēng)管路基還存在不合理，不科學(xué)等問題，主要體現(xiàn)在：

1）夏季通風(fēng)管相當(dāng)于熱空氣的流通通道，對保護(hù)凍土非常不利；

2）通風(fēng)管在設(shè)置高度一般要高出地面一定距離，高度過低會(huì)使水流進(jìn)入通風(fēng)管，影響降溫性能，并導(dǎo)致一定的沉降變形；

3）通風(fēng)管容易受自然風(fēng)砂影響，堵塞管口導(dǎo)致功能失效；

4）現(xiàn)有通風(fēng)管屬于被動(dòng)通風(fēng)，受制于自然風(fēng)向、風(fēng)速和設(shè)置高度等因素，且通風(fēng)管越長效果越差，對尺度較鐵路大5倍左右的高速公路路基冷卻效果非常有限。

鑒于上述，本專利以青藏高速公路多年凍土路基沉降控制為應(yīng)用背景，發(fā)明一種適用于多年凍土寬幅路基的主動(dòng)通風(fēng)降溫裝置，致力于為多年凍土路基建設(shè)提供一種新思路。

實(shí)用新型內(nèi)容