[实用新型]一种防治季节性冻土区路基冻胀病害的主动加温解冻装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及季节性冻土区路基热稳定性维护和防治冻胀技术领域，尤其涉及一种防治季节性冻土区路基冻胀病害的主动加温解冻装置。

背景技术

目前，季节性冻土指冬季冻结、春季融化的土层。我国季节性冻土区面积约为513.7万km²，占国土面积的53.5%，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3米，往南随纬度降低而减少。修筑在上述地区的高速铁路、高速公路路基广泛面临着季节性冻土导致的冻胀、融沉病害的影响。其中，路基附近地表水和地下水在冬季受严寒气候影响，在温差聚水作用下，会逐渐聚集在路基表层冻结膨胀导致路基隆起开裂，进入暖季后聚冰土体融化导致路基翻浆冒泥，如此冻融循环严重影响线路正常安全运营。

在当前季节性冻土地基热稳定性维护中，应对冻胀采取的工程措施或装置主要有：置换填土法、隔温层法、稳定土处理法、人工盐化法。这些措施主要存在以下缺陷：

⑴置换法指用采用非冻胀材料换填冻胀土，这种方法施工土方量较大，尤其当需要远距离运输置换土或换土深度较大时，成本较高。

⑵隔温层法指在路基填土中设置聚苯乙烯保温层，隔温层上填筑垫层，运输垫层材料及采用机械压实过程中容易破坏隔温材料。

⑶稳定土处理法指当路基由软弱粘性土构成时，掺入适当数量的水泥进行处理，可提高其强度和承载能力，增加抗冻和抗水性能，但水泥剂量过大易产生收缩裂缝。

⑷人工盐化法指通过打孔注盐、稀释注入和土盐拌和等措施使溶于土中水的盐分增高，使土体冻胀温度小于淡水冰点，这种方法仅适用于低温极值较高的病害轻微段使用，剂量过大易出现新的路基盐渍化病害。

以上工程措施的出发点在于克服和延缓冻胀造成的路基破坏，只能减小冻胀，不能根除冻害，属于预防性的被动措施，在长期的严寒气候背景下路基仍可能出现一系列冻胀引起的问题，并需要不断的投入维护费用。

因此，目前路基冻胀病害以预防为主，缺乏有效的主动控制和治理技术措施或装置，在路基冻胀发生并影响线路正常安全运营后所能采取的快速治理措施有限。同时由于线性工程距离长，沿线基础设施落后等原因，人员和设备长期值守困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在冷季能够快速有效、主动控制的防治季节性冻土区路基冻胀病害的主动加温解冻装置。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种防治季节性冻土区路基冻胀病害的主动加温解冻装置，其特征在于：该装置包括置于地表的光伏电池组、蓄电池、压缩机及置于季节性冻胀地层中的冷凝器、置于稳定地层中的蒸发器；所述蒸发器内设有液态工质管，该液态工质管通过膨胀阀与所述冷凝器相连；所述压缩机的一端设有高温蒸汽管，其底部设有低温蒸汽管，其另一端通过导线经控制器分别与所述光伏电池组和所述蓄电池相连；所述高温蒸汽管的末端伸入所述冷凝器中；所述低温蒸汽管上设有单向阀，其末端伸入所述蒸发器中。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本实用新型中设有置于季节性冻胀地层中的冷凝器、置于稳定地层中的蒸发器，因此，埋设于稳定地层中的蒸发器吸收低品位热量，经压缩机做功后通过冷凝器转化为高品位热量传递到冻胀地层，加温解冻装置周围一定范围内天然地层或填料中的固态水，既能预防路基水分聚集冻结膨胀产生的不均匀隆起开裂，又能主动治理已发生的冻胀变形，防治兼备，确保了季节冻土区路基安全稳定运营。

2、本实用新型装置的运动部件少，仅压缩机由装置自带的太阳能发电系统供电做功，实质上是一种可独立运行的热量提升装置。

3、本实用新型结构简单，经济合理，长距离铁路、公路沿线不需要配套供电线路即可长期稳定工作，可无人值守，适用于防治季节性冻土区铁路、公路路基的冻胀病害，弥补了现有季节性冻土区路基防冻胀工程措施以预防为主的不足。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1—光伏电池组  2—蓄电池  3—控制器  4—导线  5—压缩机6—高温蒸汽管   7—冷凝器   8—膨胀阀  9—液态工质管  10—蒸发器11—低温蒸汽管   12—单向阀。

具体实施方式