[发明专利]一种通风管块石间夹式自控通风管路基

说明书

技术领域

本发明涉及冻土工程技术领域，尤其涉及一种通风管块石间夹式自控通风管路基。

背景技术

在我国青藏高原、东北等多年冻土区，通过长期的演化、发展和变化，形成了厚达几米、甚至十几米、各具形态的后增地下冰。随着气候环境的变化、人为工程活动的影响，导致冻土和地下冰退化和融化，从而导致各种工程灾害的产生，对各种重大工程建筑稳定性产生负面影响。

通过采用保护冻土工程措施，主动冷却冻土基础，是保证冻土工程长期安全运营、稳定的关键途径。在这些措施中，有效调控冻土工程的对流换热措施，是一种保护冻土基础重要的工程措施。该类措施通过有效促进冬季、或夜晚低温环境条件下基础与外界环境的换热过程，有效抑制暖季、或白天高温环境条件下基础的换热过程，由此达到冷能在路基内部不断存储、冻土地温的不断降低、基础稳定性不断增强的目的。

面对国家“十三五”战略规划的出台，青藏高速公路即将修筑，但是，高速公路与普通公路、铁路相比，冻土问题将更为突出。已有研究表明（俞祁浩等. 我国多年冻土区高速公路修筑关键问题研究. 中国科学（技术科学），2014，44（4）: 425 ~ 432），由于黑色路面的强烈吸热、沥青路面隔水和阻止水分蒸发散热的影响，使得相同条件下公路路基的吸热强度是铁路的3倍多，且吸收的热量，主要集中在路堤的中心部位，并难以向周围冻土散热。而高速公路与普通公路相比，更加剧了该种现象的出现。当公路路基宽度增加约1倍时，路堤底面的吸热强度增加约0.6倍，路基吸热进一步聚集在路基的中心部位，由此产生更加明显的“聚热效应”，将导致冻土更加快速的退化。

面对更高的技术标准、更宽的公路路面，高速公路与冻土之间的热作用更加显著，在多年冻土区修筑高速公路将会面对更为突出的冻土工程问题和修筑技术难题。由于传热途径、强度等方面的根本改变，通过青藏铁路等获得的成功经验、先进技术难以在青藏高速公路建设中直接应用。

在道路路基内部设置通风管，使得路基内部与周围环境空气之间产生对流换热作用，及时将路基吸收的热量及时散出，由此达到降温的目的。因此，通风路基是多年冻土区保护冻土的一种重要工程措施。但是，由于结构型式的不同、通风管管壁换热性能的不同都将对路基的整体换热效能产生重要影响。由此，其就成为诸多技术关注和研发的重点。虽然相关技术具有一定的新颖性，但在实际应用中尚存在不同问题，仍需要进行研发。现有技术存在的问题主要为：

《保护冻土隔热降温装置》（俞祁浩，200420041458.3），虽然在通风管口安装了自动温控系统，能够强化通风管的降温效能，在通风管之上设置保温材料，能够起一定的保冷、隔热作用，但是该调控路基对下部土体降温方式仍为垂直路基的间隔、线式降温模式，不仅会引起多年冻土上限、地温场沿公路走向的起伏、不均匀变化，并导致路基开裂等潜在工程病害的产生，而且，降温效能尚难以满足实际工程需要。由于这些问题的存在，导致该种措施难以满足冻土高速公路整体、均匀、高效降温的特殊要求。

《基于XPS保温板与通风管的复合路基》（王铁权，201420016447.3），不仅属于线式降温方式，同时由于暖季通风管换热过程的重要影响，使得该种措施年循环的整体效能大幅下降，甚至难以降温，这些都离冻土高速公路地温调控的技术要求相去甚远。

因此，为满足多年冻土区修筑高速公路的实际工程需要，面对地温整体、均匀、有效调控的特殊要求，不断进行技术创新、进步，是解决工程难题的关键途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能对高速公路冻土路基进行整体、均匀、平面式快速降温、对流储冷的通风管块石间夹式自控通风管路基。

为解决上述问题，本发明所述的一种通风管块石间夹式自控通风管路基，其特征在于：该路基包括设在路堤填土中的沿垂直路基走向设置与外界相通的水平通风管；所述水平通风管的一端或两端管口安装自动温控风门；相邻所述水平通风管之间铺设块石层；所述水平通风管与所述块石层的上方连续水平铺设保温材料。

所述水平通风管的直径为0.3~0.8 m，其相邻管轴线间距为2~8倍管径，其管中心轴线距天然地表为0.5~1.5 m。

所述自动温控风门的温度控制阈范围为-5℃~5℃。

所述块石层为块石或块碎石，其厚度与所述水平通风管的外径相一致。

所述保温材料的厚度为10~50 cm，其埋设位置距所述水平通风管顶部0.0~1.0 m。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、平面、整体式新型降温方式的实现。