[发明专利]空气自循环无动力加热装置及其路基

说明书

本发明的实施例提供了一种空气自循环无动力加热装置及其路基，涉及季节冻土区工程建设技术领域。空气自循环无动力加热装置包括集热联箱、太阳能吸热箱和聚热管，其中，集热联箱用于安装在路基的外部；太阳能吸热箱的一端插入集热联箱内，太阳能吸热箱用于吸入太阳能、并传热至集热联箱；聚热管包括相互连通的吸热段和放热段，吸热段插入集热联箱中，放热段用于插入路基中，吸热段用于吸收集热联箱的热量并传递至放热段，放热段用于加热路基。该装置能够利用太阳能资源，通过路基地温场平整加热、路基易冻胀部位重点调控，实现路基均衡、平整加热，有效避免季节冻土区路基冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

技术领域

本发明涉及季节冻土区工程建设技术领域，具体而言，涉及一种空气自循环无动力加热装置及其路基。

背景技术

在我国西部季节冻土区，在冬季受低温和负温气候环境变化影响，表层一定深度土体会发生冬季冻结，暖季和其它季节土体全部融化，在冻土学中称为季节冻土。如在青海省中部青海湖周边地区，最冷1月平均气温为-20.6℃，最大冻结深度可达1.8m，属于典型季节冻土区。该类地区地处滨海平原、冲积平原、冰原台地等地，地下水位浅，周边青藏公路、青藏铁路路基含水率大。由于水冻结后会发生体积9％的膨胀，会导致路基冻结后冻胀的发生。随着冻结、融化循环导致路基路面或轨道的抬升和沉降，并路基稳定性形成重要影响，对行车安全构成重要威胁，导致路基冻融灾害的发生。

对于该类问题，在常规地区所使用的粗颗粒换填、化学注浆、防水帷幕等方法，但在季节冻土区由于受到列车正常行驶、不能中断施工等工程条件限制，以及受到土体冻融强烈作用导致的处置部位开裂、路基下部整体封闭极为困难，都导致了这些方法难以满足实际工程需要。而通过加热路基、防止路基冻结是一条较为可行的方法，但由于已有技术的研发的薄弱，尚缺乏能够适用于现场实际条件、满足实际需要的新型措施。已有一些措施通过利用太阳能加热路基，但收到工作效率低、需要使用电力、费用过高等因素影响，难以满足野外现场实际工作条件和实际需要。

发明内容

本发明的目的包括提供一种空气自循环无动力加热装置及其路基，其能够利用太阳能资源，通过路基地温场平整加热、路基易冻胀部位重点调控，实现路基均衡、平整加热，有效避免季节冻土区路基冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种空气自循环无动力加热装置，空气自循环无动力加热装置包括：

集热联箱，用于安装在路基的外部；

太阳能吸热箱，太阳能吸热箱的一端插入集热联箱内，太阳能吸热箱用于吸入太阳能、并传热至集热联箱；

聚热管，包括相互连通的吸热段和放热段，吸热段插入集热联箱中，放热段用于插入路基中，吸热段用于吸收集热联箱的热量并传递至放热段，放热段用于加热路基。

这样，太阳能吸热箱吸收太阳能、并将热量传递至集热联箱，聚热管的吸热段吸收集热联箱的热量并传递至放热段，由放热段加热路基，使路基始终处于净吸热，并且内部热量不断累积，实现路基内部聚热和温度始终保持正温的状态，从而达到防治路基冻结、路基冻胀和工程病害产生的目的。

在可选的实施方式中，集热联箱和太阳能吸热箱内均填充有空气，太阳能吸热箱插入集热联箱的一端开设有开口，开口用于使太阳能吸热箱与集热联箱进行空气对流。

这样，太阳能吸热箱利用空气对流向集热联箱中的吸热段传热，不仅传热效率高，而且对集热联箱和太阳能吸热箱的气密性要求不用太高，降低设计难度和生产成本，即使发生泄漏也不会明显降低装置的性能，提高装置的稳定性。

在可选的实施方式中，太阳能吸热箱插入在集热联箱的中下部位，吸热段插入在集热联箱的中上部位。