[實用新型]適用于多年凍土路基的連桿式主動通風降溫裝置

有效

• 申請號: 201820134152.4
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN207987652U
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 朱占元;羅瑤;吳貽珂;常炳;丁小虎;張東杰;王思森
• 申請（專利權）人: 四川農業大學
• 主分類號: E01C3/06
• 分類號: E01C3/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;詹永斌

本實用新型公開了一種適用于多年凍土路基的連桿式主動通風降溫裝置，屬于多年凍土路基維護領域，包括通風管、抽氣筒裝置、空心柱、追風裝置、風能?轉動轉換裝置和轉動?擺動轉換裝置；空心柱固定于路基旁，通風管埋設于路基中，其出氣口與抽氣筒裝置的進氣端連通；空心柱上部連接風能?轉動轉換裝置，下部連接轉動?擺動轉換裝置，空心柱內設有上部的上齒輪和下部的下齒輪，上下齒輪之間通過鏈條傳動，上齒輪由風能?轉動轉換裝置驅動轉動，下齒輪驅動轉動?擺動轉換裝置。本實用新型解決傳統通風管路基通風效率低、容易受堵塞失效、安裝模式單一、適應面窄，無法運用于多年凍土場地寬幅路基的問題。

技術領域

本實用新型屬于多年凍土路基維護領域，特別涉及多年凍土場地寬幅路基的維護。

背景技術

盡管世界上在多年凍土區修筑鐵路已有近百年歷史，但目前運營線路的病害率仍在30%左右。如：俄羅斯，20世紀70年代建成的第二條西伯利亞鐵路1994年調查的線路病害率達27.5%，運營近百年的第一條西伯利亞鐵路1996年調查的線路病害率為40.5%；我國東北多年凍土區鐵路病害率達40%。因事物本身的復雜性，不少長期困擾多年凍土區路基工程的棘手技術問題迄今尚未解決，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51cm～61cm，某段鐵路一般年沉降量為27cm～40cm、降水量較大年份可達50cm～100cm，哈爾濱牙林線K74處年沉降量86cm、日最大沉陷量高達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。長期工程實踐表明，青藏鐵路成敗的關鍵在路基，路基的關鍵在凍土，凍土的關鍵在高溫（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長達632km。在632km高原多年凍土區沿線中，高溫多年凍土區路段275km，高含冰量多年凍土區路段221km，高溫高含冰量重疊路段134km。與高緯度地區多年凍土相比，青藏高原多年凍土具有溫度高、含冰量高、厚度薄、穩定性差和局地差異強烈、力學穩定性極差等特點，加之工程擾動造成凍土環境的重大改變和全球氣候變暖的影響，導致青藏鐵路通車不到兩個月多年凍土區部分路段便出現路基下沉與開裂現象；通車一年高溫高含冰量凍土路段多處工后累計沉降量加大且無收斂趨勢；青藏鐵路通車十年不斷補碴、抬道使道床厚度甚至達到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定性、行車安全問題日漸凸顯。

青藏高速公路全長約1100公里，該高速公路項目被納入“十二五”后期建設規劃，由于多年凍土地區高速公路修筑技術的支撐保障體系不夠至今沒有開工建設。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構的公路路面的變形。與青藏鐵路相比，多年凍土區青藏高速公路建設將面臨更為復雜的科學與技術問題，一則是因為瀝青路面強吸熱效應，且是封閉路面條件；二是全幅或寬幅瀝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重大工程構筑物較為密集，構筑物群之間具有較強的相互熱影響，特別是對高山峽谷區段。因此，多年凍土區青藏高速公路建設將會面臨前所未有的挑戰。

故此，對多年凍土路基沉降控制措施的研究勢在必行。其中通風管路基是一種積極保護凍土的工程措施，運用于青藏鐵路多年凍土區的路基建設，效果良好，但當前通風管路基還存在不合理，不科學等問題，主要體現在：

1）夏季通風管相當于熱空氣的流通通道，對保護凍土非常不利；

2）通風管在設置高度一般要高出地面一定距離，高度過低會使水流進入通風管，影響降溫性能，并導致一定的沉降變形；

3）通風管容易受自然風砂影響，堵塞管口導致功能失效；

4）現有通風管屬于被動通風，受制于自然風向、風速和設置高度等因素，且通風管越長效果越差，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。