[发明专利]一种具备遮阳与通风降温功效的块石层护坡路基

说明书

本发明涉及一种具备遮阳和通风降温功效的块石护坡路基，其结构是路堤边坡上依次铺设块石层、土工布和夯填粘土；块石层粒径控制在12‑30cm之间，厚度80‑120cm，块石空隙率为25%‑30%；随机抛掷并挤压，块石层在坡脚位置水平延伸2.0m宽，形成开放边界。块石层坡面上铺设一层土工布，土工布上铺设粘土，夯填密实。本发明利用粘土层的遮阳作用，削弱太阳辐射对路基边坡的加热作用；同时利用边坡块石层使得冷季块石层内的自然对流和强迫对流得到强化，提高了路基冷能的吸入量，把路基内的热能带走。暖季利用块石层热屏蔽作用，阻隔外界热量的侵入，有效控制了暖季的吸热量。实现对护坡路基下覆土体温度的降低，对维护多年冻土区路基的长期稳定产生积极和重要作用。

技术领域

本发明涉及一种具备遮阳与通风降温功效的块石层护坡路基结构，其可有效降低路基下部多年冻土温度、提高冻土路基稳定性。

背景技术

冻土是一种温度低于0℃且含有冰的地质体，冻结时间在两年或两年以上的冻土称为多年冻土。由于冻土对外界环境的变化非常敏感，特别是含冰量较高的多年冻土，环境温度变化或者外因的扰动都将引起多年冻土温度升高、冰层融化，导致其强度降低和强烈的压缩特征。如果铁路或公路路基位于多年冻土区，除了施工及环境条件的变化造成多年冻土的扰动之外，线型工程引起的路基两侧的微气候环境也对冻土路基产生较大影响。尤其是路基修筑后，冻土中的热量平衡被打破，路基两侧又存在阴阳坡的作用，会造成冻土路基温度升高，承载力下降，路基发生沉陷、翻浆等一系列病害。

为此，青藏铁路建设在吸取青藏公路建设和50多年运行的经验和教训上，提出了“主动冷却路基”的设计思路，研发了一系列新型路基结构，以保护多年冻土路基的稳定。其中，块石护坡路基作为块石结构路基的一种，在青藏铁路建设中被广泛应用。但长期的实体工程监测表明，块石护坡路基的降温效果并不理想，尽管其对路基下部的浅层多年冻土起到了一定的降温作用，但深层的多年冻土却呈现出缓慢升温的趋势，这一点在高温冻土区表现尤为明显，因此，单纯的块石护坡结构降温能力有限；此外，由于路基坡面长期处于开放状态，在多风沙地区块石孔隙极易被风积沙堵塞，或者在强烈的紫外线照射和循环冻融作用下风化破碎，碎屑填充在块石孔隙之间，会造成块石层孔隙率变小，甚至逐步丧失对流换热的功效，所以说块石护坡路基的长期热稳定性难以得到保证。遮阳板是另一种“冷却路基”措施，野外现场试验表明，遮阳板在白天可有效调控太阳辐射，从而有效地降低坡面温度，但由于遮阳板成本较高，而且在青藏高原强风等恶劣环境下极易遭受损坏，维护成本较高，导致其在工程实践中难以推广。

鉴于以上两种降温措施的优缺点，如何将其二者有效结合，通过优化路基的结构设计，提出一种新型的结构形式，使其不仅具备良好的遮阳效果，同时又具有块石层较好的通风降温效能，并且对路基边坡也具有一定保护作用，对维持多年冻土区路基长期热稳定性具有重要实践意义。俞祁浩等提出了一种“用于保护多年冻土路基坡面的混凝土空心块”（专利号：ZL200510065341.8），该措施尽管起到了一定的遮阳和通风降温的效果，但由于该混凝土空心砖制作成本相对较高，并且在路基坡面铺设施工时较繁琐，而且容易沿着路基坡面发生滚落；其次，反复冻融后，材料易损；同时，由于空心块的孔隙处于开放状态，不能避免长期风积沙对其堵塞。因此，研发一种采用岩土材料，施工简易，造价低廉，长期使用稳定可靠，并且具备遮阳和通风降温联合功效的新型路基结构形式，是科技人员、工程技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

综合上述两种降温措施的优点，本发明旨在设计一种具备遮阳和通风降温功效的块石层护坡路基，以降低多年冻土温度，提高冻土路基长期稳定性。通过对路堤坡面铺设块石层，然后在块石层表面铺设防渗土工布，最后在土工布上铺设粘土层，从而形成路基坡面封闭、顶底开放的具有对流换热功效的冷却路基系统。

本发明专利的目的可以通过以下技术方案来实现：