一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于交通建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于全球氣候變暖和人類工程活動(dòng)日益加劇，多年凍土退化加快，這使得多年凍土區(qū)的工程建設(shè)更加困難。飽冰、含土冰層凍土段由于凍土病害嚴(yán)重，單純提高路基高度已不能達(dá)到保護(hù)凍土的目的，需采用特殊調(diào)控措施減輕路基人為上限向下擴(kuò)散。通過利用主動(dòng)冷卻路基的工程措施來調(diào)控和降低路基溫度則是解決這一問題的根本途徑，其中片塊石路基是一種有效的調(diào)控措施。
[0003]片塊石路基是利用空氣的流動(dòng)來改變路基傳熱方式的一種通風(fēng)路基，空氣可在路基片塊石層內(nèi)流動(dòng)。在開放狀態(tài)下，冬季以通風(fēng)作用為主的強(qiáng)迫對(duì)流效應(yīng)和較弱的片塊石層側(cè)向空氣自由對(duì)流的復(fù)合過程是片塊石冷卻路基的作用機(jī)理，這一復(fù)合過程主要與風(fēng)速和風(fēng)向有關(guān)。當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，片塊石層內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)迫通風(fēng)效應(yīng)；但風(fēng)速較小時(shí)，在陰坡側(cè)片塊石層一定厚度內(nèi)產(chǎn)生自由對(duì)流效應(yīng)。夏季因風(fēng)速和風(fēng)向條件，片塊石層主要以熱傳導(dǎo)過程為主，但夏季風(fēng)速和風(fēng)向條件有利于片塊石結(jié)構(gòu)層內(nèi)部產(chǎn)生一定的隔熱作用。
[0004]研究表明，整個(gè)塊石層對(duì)流發(fā)生過程為:首先通過上部溫差產(chǎn)生局部對(duì)流，并通過對(duì)流加劇換熱過程，然后在其下部進(jìn)一步引起溫差一對(duì)流換熱過程，由此向下傳遞，完成整個(gè)傳熱過程。即塊石層上部溫度低于下部所形成的溫差，是決定塊石層對(duì)流換熱作用大小或強(qiáng)度的決定因素。
[0005]隨著青藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，在高原多年凍土區(qū)修筑高速公路已成為我國公路交通建設(shè)發(fā)展的必然趨勢。對(duì)于穿越青藏高原多年凍土區(qū)的高速公路，分幅路基寬度由1m增加至12.25m，整體式路基則為24.5m或者更寬，隨著路基寬度的增加，其吸熱量更大，凍土問題更為嚴(yán)峻。對(duì)于高速公路而言，路基加寬后，吸熱面增大，吸收了更多的熱量，為了保持路基體的熱穩(wěn)定性，需要更多的冷量來維持平衡，冷卻路基。但寬幅條件下片塊石路基的強(qiáng)迫對(duì)流效應(yīng)被削弱，會(huì)造成片塊石路基整體制冷效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)，通過在寬幅片塊石路基頂部布設(shè)橫向通風(fēng)板，通過通風(fēng)板與外界進(jìn)行熱交換給路基不斷帶入冷量，降低片塊石層頂部的溫度。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:
[0009]包括沿路基橫斷面方向設(shè)置的橫向通風(fēng)板，為混凝土板，橫向通風(fēng)板設(shè)置有多道橫向的通風(fēng)孔；
[0010]橫向通風(fēng)板下依次為砂礫上墊層、片塊石層和砂礫下墊層，其上為普通填土。[0011 ] 橫向通風(fēng)板內(nèi)設(shè)置有橫向的受力鋼筋和豎向的箍筋。
[0012]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。橫向通風(fēng)板在施工現(xiàn)場可以采用預(yù)制場預(yù)制后，統(tǒng)一安裝裝配，施工工藝簡便、實(shí)用，安裝完成后即可達(dá)到通風(fēng)的作用。青藏高原有年平均氣溫較低、年負(fù)溫時(shí)間長、風(fēng)量充沛、冷季時(shí)間長等特點(diǎn)，暖季因風(fēng)速和風(fēng)向條件，片塊石層主要以熱傳導(dǎo)過程為主。在此條件下，片塊石頂部的橫向通風(fēng)板可以更好的發(fā)揮其通風(fēng)效果，可以有更長的時(shí)間帶入更低的溫度到片塊石頂部，從而引起片塊石的上下層面的對(duì)流換熱作用，從而達(dá)到冷卻路基的作用。
【附圖說明】
[0014]圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2橫向通風(fēng)板豎向剖面圖。
[0016]圖中，1-橫向通風(fēng)板，2-砂礫上墊層，3-片塊石層，4-砂礫下墊層，5-普通填土，6-通風(fēng)孔，7-混凝土板，8-受力鋼筋，9-箍筋。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0018]本實(shí)用新型涉及一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)，包括沿路基橫斷面方向設(shè)置的橫向通風(fēng)板1，為混凝土板7，布設(shè)于片塊石層3上方，為預(yù)制場預(yù)制，橫向通風(fēng)板I設(shè)置有多道橫向的通風(fēng)孔6，作為通風(fēng)的通道，橫向通風(fēng)板I內(nèi)設(shè)置有橫向的受力鋼筋8和豎向的箍筋9。橫向通風(fēng)板I下依次鋪設(shè)砂礫上墊層2、片塊石層3和砂礫下墊層4，其上鋪設(shè)普通填土 5。在路基外自然空氣的影響下，橫向通風(fēng)板I可與外界空氣發(fā)生對(duì)流換熱效應(yīng)，從而降低片塊石層3頂部溫度，并在片塊石層3頂、底部溫差的作用下，產(chǎn)生對(duì)流換熱，達(dá)到冷卻路基的作用。
[0019]施工時(shí)，先預(yù)制好橫向通風(fēng)板1，在片塊石層3及上部的砂礫上墊層2施工完成后，沿路基橫斷面方向放置在砂礫上墊層2上，然后繼續(xù)填筑路基普通填土 5。橫向通風(fēng)板I位于片塊石層3的上部，在外界空氣的影響下進(jìn)行熱量交換，當(dāng)橫向通風(fēng)板I內(nèi)的空氣溫度低于片塊石層3底部的溫度時(shí)，片塊石層內(nèi)就會(huì)發(fā)生對(duì)流效應(yīng)，進(jìn)而增加進(jìn)入片塊石層內(nèi)的冷量，并向片塊石層下的凍土層進(jìn)行傳遞，達(dá)到冷卻路基的作用。
[0020]本實(shí)用新型的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于: 包括沿路基橫斷面方向設(shè)置的橫向通風(fēng)板(1)，為混凝土板(7)，橫向通風(fēng)板(I)設(shè)置有多道橫向的通風(fēng)孔(6); 橫向通風(fēng)板(I)下依次為砂礫上墊層(2)、片塊石層(3)和砂礫下墊層(4)，其上為普通填土( 5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于: 橫向通風(fēng)板(I)內(nèi)設(shè)置有橫向的受力鋼筋(8)和豎向的箍筋(9)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種強(qiáng)化片塊石對(duì)流降溫效能的大尺度凍土路基冷卻結(jié)構(gòu)。高速公路路基加寬后，吸熱面增大，吸收了更多的熱量，為了保持路基體的熱穩(wěn)定性，需要更多的冷量來維持平衡，冷卻路基。本實(shí)用新型包括沿路基橫斷面方向設(shè)置的橫向通風(fēng)板，橫向通風(fēng)板設(shè)置有多道橫向的通風(fēng)孔；橫向通風(fēng)板下依次為砂礫上墊層、片塊石層和砂礫下墊層，其上為普通填土；橫向通風(fēng)板內(nèi)設(shè)置有橫向的受力鋼筋和豎向的箍筋。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可長時(shí)間降低片塊石層頂部的溫度，從而引起片塊石的上下層面的對(duì)流換熱作用，從而達(dá)到冷卻路基的作用。
【IPC分類】E01C3-06
【公開號(hào)】CN204325839
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420779369
【發(fā)明人】汪雙杰, 陳建兵, 符進(jìn), 金龍, 朱東鵬, 李金平, 袁堃, 張會(huì)建
【申請(qǐng)人】中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日