[发明专利]一体式防冻胀聚热装置及其路基

说明书

本发明的实施例提供了一种一体式防冻胀聚热装置及其路基，涉及季节冻土多年冻土区工程建设技术领域。一体式防冻胀聚热装置包括太阳能加热器和聚热传热管，其中，太阳能加热器用于安装在路基的一侧；聚热传热管包括相互连通的吸热部和放热部，其中，吸热部镶嵌在太阳能加热器的内部，放热部插入路基的内部。该装置能够充分利用太阳能资源，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多年冻土区工程建设技术领域，具体而言，涉及一种一体式防冻胀聚热装置及其路基。

背景技术

青藏铁路西格段地处青藏高原东北部，铁路线路穿越青海湖北岸滨海平原、冲积平原、冰原台地，平均海拔3220m。年平均降水量376mm，降水分布不均，大部分集中在7-9月。年平均气温-0.6℃，最冷月1月平均气温为-20.6℃。青藏铁路西格段气候寒冷，气温冻结能力强，冻结深度较大，最大冻结深度可达1.8m，属于典型深季节冻土区。由此因冻结、融化导致的路基冻胀、融沉等工程病害相对较严重。

近年来由于青藏高原降雨量的不断增加，造成地下水的富集和地下水位的提高，加之气候环境变化的加剧，导致该类地区冻融工程病害的进一步增加，对路基长期稳定性构成重要影响。虽然以往就季节冻土区工程作用下路基病害开展过一下研究，但研究主要针对公路工程，或东北、西北等地区高速铁路工况条件下，路基微冻胀工程作用和影响等问题开展研究。而针对青藏铁路西格段高水位、粗填料、强冻融等特殊条件下的冻融工程病害发育特征、分布规律尚缺乏研究。在常规地区所使用的粗颗粒换填、化学注浆、防水帷幕等方法在该类地区应用中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。由于以往关于该类工程病害整治工程措施的研究较为薄弱，工程问题长期影响路基稳定和运行安全。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种一体式防冻胀聚热装置及其路基，其能够充分利用太阳能资源，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，本发明提供一种一体式防冻胀聚热装置，一体式防冻胀聚热装置包括：

太阳能加热器，用于安装在路基的一侧；

聚热传热管，包括相互连通的吸热部和放热部，其中，吸热部镶嵌在太阳能加热器的内部，放热部插入路基的内部。

这样，太阳能加热器吸收太阳能，并将热量传递给聚热传热管的吸热部，再由吸热部将热量传递至放热部，由放热部对路基的内部加热。本发明实施例针对路基冻胀的关键科技问题而提出，从路基冻胀产生的“水、土、温”三个必不可少的要素中的“路基温度”着手，通过本发明实施例提供的装置达到控制温度、防控路基冻胀的目的。

在可选的实施方式中，吸热部与放热部之间所成的角为钝角。

在可选的实施方式中，吸热部沿路基的坡面延伸，放热部与水平面所成的角度范围为：-30°～30°。

在可选的实施方式中，放热部与水平面所成的角度范围为：-10°～10°。

这样，在路基上安装聚热传热管，只需要在路基的坡面钻孔，施工方式基本为水平打孔，对路基为点式施工，且面对路基填土钻进速度快，开孔口径小、钻孔深度小、数量少，对路基稳定性没有影响。

在可选的实施方式中，吸热部的数量为多个，多个吸热部连通在一个放热部的端部。

在可选的实施方式中，多个吸热部以放热部的端部为中心、呈放射状布置。