CN110319408A - 一种基于智能发电的公路隧道结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能发电的公路隧道结构及其施工方法，本发明的光伏发电装置设置在隧道两端且向隧道外延伸，利用太阳能发电板进行发电，光伏发电装置与蓄电装置连接，蓄电装置存储光伏发电装置发的电，隧道照明装置与蓄电装置连接，有效的利用了隧道及周围环境的能量将其转换为电能，为隧道提供充足的电量，降低公路隧道的运营成本，节约能源，减少了对环境的污染，并改善周围环境状况。同时，光伏发电装置在隧道两端向隧道外延伸，形成屏障，能够给从外面要进入隧道的驾驶员或者从隧道出来的驾驶员的视觉一个缓冲作用，有效降低了驾驶员对隧道黑洞效应和白洞效应的感知，保证了隧道行车安全。
Description
技术领域
本发明属于公路交通工程设施领域，具体涉及一种基于智能发电的公路隧道结构及其施工方法。
背景技术
公路隧道是专供汽车运输行驶的通道，一般处于山区。它最突出的特点是需要穿过山体或其他地势较高的地质结构，基本上只在隧道洞口有光线，这造成了隧道中黑洞效应和白洞效应，其中黑洞效应是指指驾驶人员在进入隧洞前，在隧道外观察到的隧道为黑色的洞口，从明亮的环境中进入黑暗的隧道后，驾驶员的眼睛会不适应；白洞效应是指驾驶员从驶出隧道后进入明亮的环境时，驾驶员的视线会被强烈的光线影响。黑洞效应和白洞效应使驾驶员的眼睛产生一定的错觉，进而使驾驶员无法准确判断周边路况。因此，应该对隧道内进行照明设施布置，从而有效消除黑洞效应和白洞效应，减轻光线对驾驶员视觉的影响。公路隧道内的照明是全天候的，而且能耗高，使得照明费用巨大，这给公路运营管理部门带来了较大的运营压力。
能源和环境问题是中国乃至全世界面临的共同问题，大力发展可再生能源，提高绿色可再生能源在终端消费中的占比，是解决能源和环境污染问题的重要途径之一，我国把能源革命列为重要的发展战略，能源结构向绿色低碳转型。能源转型不仅可以改善环境质量、应对气候变化，也可以实现经济社会可持续发展。从技术创新来看，清洁能源、绿色能源等将成为未来的发展方向，具有很大的发展空间。对于公路隧道来说，也蕴含着巨大的潜在能源。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种基于智能发电的公路隧道结构及其施工方法，其目的在于将公路隧道结构中蕴含的潜在能源转化为电能，为隧道内部提供照明，可有效降低公路隧道的运营成本，节约能源，并改善周围环境状况，提高驾驶安全。
为解决上述技术问题，本发明性通过以下技术方案予以解决：
一种基于智能发电的公路隧道结构，包括光伏发电装置、隧道照明装置和蓄电装置，所述光伏发电装置包括拱形梁和太阳能发电板，所述拱形梁设置在隧道两端且向隧道外延伸，所述太阳能发电板设置在所述拱形梁上；所述隧道照明装置设置在隧道内，所述光伏发电装置与所述蓄电装置连接，所述蓄电装置用于存储所述光伏发电装置发的电，所述隧道照明装置与所述蓄电装置连接。
进一步地，隧道两端的所述光伏发电装置分别伸出隧道8～10m，所述光伏发电装置的竖截面与隧道的竖截面相同。
进一步地，还包括隧道两端分别向外延的路基土壤和若干温差发电装置，所述路基土壤的上表面依次向上设置有路面基层、第一路面面层和第二路面面层；所述温差发电装置包括第一导热金属板、温差发电片和第二导热金属板，所述第一导热金属板设置在所述第一路面面层和所述第二路面面层之间，所述第二导热金属板的一端与所述第一导热金属板的一端连接，所述第二导热金属板的另一端伸进所述路基土壤内，所述温差发电片设置在所述第一导热金属板上靠近所述第二导热金属板的一端；所述温差发电装置与所述蓄电装置连接。
进一步地，所述温差发电装置均布设置在隧道口向外延伸200m的范围内，相邻两个温差发电装置之间的间距为2～3cm，所述第一导热金属板和所述第二导热金属板的宽度为6～8cm。
进一步地，所述温差发电装置还包括导热金属丝，所述导热金属丝与所述第一导热金属板连接，所述导热金属丝设置在所述第一路面面层和所述第二路面面层之间。
进一步地，还包括若干压电装置，若干所述压电装置均布设置在隧道内路表面下方4～6cm的位置，相邻两压电装置之间的间距为2～3m；所述压电装置与所述蓄电装置连接。
进一步地，所述蓄电装置为超级电容或者锂电池。
进一步地，所述蓄电装置安装在隧道的大避车洞内。
一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、安装所述拱形梁；
步骤二、在步骤一中所述的拱形梁上铺设所述太阳能发电板；
步骤三、在所述路基土壤上铺设所述路面基层，在所述路面基层上铺设所述第一路面层；
步骤四、在所述第一路面层上安装所述压电装置；
步骤五、在所述第一路面层上安装所述温差发电装置；
步骤六、在所述温差发电装置上铺设所述第二路面层；
步骤七、安装所述蓄电装置；
步骤八、安装所述隧道照明装置；
步骤九、将所述蓄电装置和所述隧道照明装置连接。
进一步地，所述步骤一中，先在隧道端口安装钢筋骨架，接着在钢筋骨架两侧安装模板，然后向钢筋骨架内浇筑混凝土。
进一步地，所述步骤四具体为：在所述第一路面层上开设用于安装所述压电装置的槽，将所述压电装置置于槽内，采用环氧树脂粘接所述压电装置，在所述压电装置上覆盖厚10mm～20mm的PU板。
进一步地，所述步骤五具体为：先采用环氧沥青将所述第一导热金属板粘接在所述第一路面层上，粘接时确保环氧沥青均匀，然后安装所述温差发电片，并采用导热硅胶粘接所述温差发电片和所述第二导热金属板。
进一步地，所述步骤九具体为：在隧道内开设线槽，在线槽内铺设细砂做垫层，将电缆放置于垫层上，将所述蓄电装置和所述隧道照明装置通过电缆连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明的光伏发电装置设置在隧道两端且向隧道外延伸，利用太阳能发电板进行发电，光伏发电装置与蓄电装置连接，蓄电装置存储光伏发电装置发的电，隧道照明装置与蓄电装置连接，有效的利用了隧道及周围环境的能量将其转换为电能，为隧道提供充足的电量，降低公路隧道的运营成本，节约能源，减少了对环境的污染，并改善周围环境状况。同时，光伏发电装置在隧道两端向隧道外延伸，且光伏发电装置为弧形，其竖截面与隧道的竖截面相同，这样就可以形成一种遮光屏障，实现隧道内与隧道外的光线明暗程度温和过渡，能够给从外面要进入隧道的驾驶员或者从隧道出来的驾驶员的视觉一个缓冲作用，有效降低了驾驶员对隧道黑洞效应和白洞效应的感知，保证了隧道行车安全。
进一步地，利用导热金属丝和第一导热金属板传导路面的热量，利用第二导热金属板传导路基土壤内的低温，高温和低温在第一导热金属板和第二导热金属板的连接处产生温差，利用温差发电片进行发电，能够更好的利用隧道资源，将隧道周围的热能转化为电能，节约能源。
进一步地，在隧道内路表面下方4～6cm的位置均布设置有若干压电装置，当车辆驶过时，能够将车辆的重力转换为电能供隧道内的耗电设施使用，节约能源。相邻两压电装置之间的间距为2～3m，基本能够确保车辆的四个轮子都能够有效的压到压电装置上，有利于提高压电装置的发电量。
本发明一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法，通过从上到下、由内到的智能发电装置布设方法，分别布设光伏发电装置、压电装置和温差发电装置，工艺流程清晰，施工简便，可节省大量的施工成本，具有显著的经济效益。
本发明可以将公路隧道结构中蕴含的潜在光能、机械能和热能转化为电能，为隧道内部提供照明，有效降低公路隧道的运营成本，节约能源，并改善周围环境状况，提高驾驶安全。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的智能发电公路隧道结构整体示意图；
图2为本发明的智能发电公路隧道结构整体侧视图；
图3为本发明的智能发电公路隧道结构光伏发电部分俯视图。
图中：1-路基土壤，2-路面基层，3-第一路面层，4-第二路面层，5-光伏发电装置，51-拱形梁，52-太阳能发电板，6-压电装置，7-温差发电装置，71-导热金属丝，72-第一导热金属板，73-温差发电片，74-第二导热金属板，8-隧道照明装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，作为本发明的某一优选实施例，一种基于智能发电的公路隧道结构，包括光伏发电装置5、压电装置6、温差发电装置7、隧道照明装置8和蓄电装置，具体的，光伏发电装置5的竖截面与隧道的竖截面相同，光伏发电装置5包括拱形梁51和矩形的太阳能发电板52，拱形梁51设置在隧道两端且向隧道外延伸，延伸长度为8～10m，结合图1和图3所示，将太阳能发电板52安装在拱形梁51上形成弧形光伏发电装置5，某一具体实施例中，40～50块太阳能发电板52安装在拱形梁51上构成一个光伏发电装置5，光伏发电装置5构成一个遮光屏障，使得隧道内与隧道外的光线强度温和过渡，能够给通过的驾驶员的视觉进行缓冲适应，避免黑洞效应和白洞效应。若干隧道照明装置8均布设置在隧道内，给隧道内提供照明。光伏发电装置5与蓄电装置连接，蓄电装置用于存储光伏发电装置5发的电，隧道照明装置8与蓄电装置连接。
结合图1和图2所示，在隧道两端分别向外延伸200m范围的路基土壤1上均布设置有若干温差发电装置7，具体的，路基土壤1的上表面依次向上设置有路面基层2、第一路面层3和第二路面层4，第一路面层3和第二路面层4均为沥青混合料层。温差发电装置7包括导热金属丝71、第一导热金属板72、温差发电片73和第二导热金属板74，导热金属丝71和第一导热金属板72设置在第一路面层3和第二路面层4之间，导热金属丝71与第一导热金属板72连接，第二导热金属板74的一端与第一导热金属板72的一端连接，第二导热金属板74的另一端伸进路基土壤1内，温差发电片73设置在第一导热金属板72上靠近第二导热金属板74的一端，温差发电装置7与蓄电装置连接，蓄电装置储存温差发电装置7发的电。利用导热金属丝71和第一导热金属板72传导路面的热量，利用第二导热金属板74传导路基土壤1内的低温，高温和低温在第一导热金属板72和第二导热金属板74的连接处产生温差，利用温差发电片73进行发电。作为本发明的某一优选实施例，相邻两个温差发电装置7之间的间距为2～3cm，第一导热金属板72和第二导热金属板74的宽度为6～8cm。
如图1所示，在隧道内路表面下方4～6cm的位置均布设置有若干压电装置6，根据一般车辆的轮距，将相邻两压电装置6之间的间距设计为2～3m，可确保压电装置6能够被车辆施加压力，提高发电量。压电装置6可选用悬臂梁型、堆叠型或钵型的压电装置。压电装置6与蓄电装置连接，蓄电装置储存压电装置6发的电。
作为本发明的某一优选实施例，蓄电装置选用超级电容或者锂电池，蓄电装置安装在大避车洞内。
本发明一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法具体如下：
步骤一、隧道结构开挖、安装拱形梁
公路隧道结构的开挖依据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)
1)洞口段及洞门施工
与普通公路隧道洞口段及洞门施工工艺相同；
2)隧道掘进施工
与普通公路隧道掘进施工工艺相同；
3)初期支护施工
与普通公路隧道初期支护施工工艺相同；
4)隧道防排水施工
与普通公路隧道防排水施工工艺相同；
5)二次衬砌施工
与普通公路隧道二次衬砌施工工艺相同；
安装拱形梁具体为：
1)浇筑钢筋混凝土
利用钢筋混凝土作为光伏发电装置的支撑墙体，水泥采用普通硅酸盐水泥，集料采用坚硬且针片状含量较少的碎石，并掺加速凝剂；首先将成型的钢筋按照设计图纸焊接形成钢筋骨架，在隧道端口安装钢筋骨架，接着在钢筋骨架两侧安装模板，然后向钢筋骨架内浇注水泥混凝土，并保持结构的湿润性，待水泥混凝土凝固后拆模；
2)安装钢架结构
待混凝土强度形成后安装钢架结构，采用钢管或角钢作为钢架的骨架结构，并以钢筋连接形成网状结构，钢筋的规格和性能应符合设计要求，钢筋间的连接采用焊接形式；
步骤二、铺设太阳能发电板
1)准备黏结材料
以环氧树脂或聚氨酯作为太阳能发电板与拱形梁之间的黏结材料，环氧树脂或聚氨酯在施工现场按照设计配比配制；
2)粘接太阳能发电板
将配制好的环氧树脂或聚氨酯涂覆于拱形梁上，太阳能发电板背面也涂覆一层环氧树脂或聚氨酯，然后进行粘接，使其形成弧形光伏发电装置；
步骤三、铺设公路隧道路面第一路面层结构
光伏发电装置铺设完成后进行公路隧道路面第一路面层结构的铺筑，路面基层铺设在路基土壤上，第一路面层结构设置在路面基层上，隧道内如果采用水泥路面应符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)的相关规定，如果采用沥青路面应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的有关规定，并满足《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80)的有关规定；
步骤四、铺设压电装置
1)开挖专用槽
采用切割机在公路隧道路面第一路面层结构上开挖压电装置专用槽，然后清理槽体，并用水泥浆抹面，保持抹面的清洁；
2)粘接压电换能装置
采用环氧树脂或聚氨酯粘接压电装置，保证环氧树脂或聚氨酯涂覆的均匀性；
3)铺装PU板
待环氧树脂或聚氨酯固化后，采用厚10～20mm的PU板覆盖在压电装置顶部，PU板与压电装置之间采用环氧树脂或聚氨酯粘接；
步骤五、铺设温差发电装置
1)安装第二导热金属板
开挖深槽，将第二导热金属板的一端埋进路基土壤内，另一端出露在外面，并与第一导热金属板齐平；
2)粘接第一导热金属板及金属丝
首先将第一导热金属板与金属丝采用焊接的方式连接起来，待焊接完成后采用环氧树脂或聚氨酯粘接第一导热金属板及金属丝于隧道两端向外延伸的第一路面层结构上；
3)粘接温差发电片
待粘接第一导热金属板及金属丝的环氧树脂或聚氨酯固化后，采用导热硅胶粘接温差发电片于第一导热金属板靠近第二导热金属板的一端，导热硅胶应涂抹均匀；
4)粘接第二导热金属板
采用导热硅胶将第二金属板与温差发电片的另一端粘接，导热硅胶应涂抹均匀；
步骤六、铺设公路隧道路面第二路面层结构
温差发电装置铺设完成后进行公路隧道路面第二路面层结构的铺筑，第二路面层结构设置在第一面层结构之上，隧道内如果采用水泥路面应符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)的相关规定，如果采用沥青路面应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的有关规定，并满足《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80)的有关规定；隧道外铺设的沥青路面应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的有关规定；
步骤七、安装蓄电装置
1)安装
蓄电装置安装在大避车洞中，采用钢筋混凝土浇筑蓄电装置底座，底座为长方体状，高300mm，长和宽按照现场场地设置，然后采用槽钢覆盖蓄电装置以保护蓄电装置；
2)开槽
采用切割机开槽，用于埋置发电线缆，槽底采用细砂铺筑，槽顶用钢筋混凝土浇筑；
3)接线
将光伏发电装置、压电装置、温差发电装置产生的发电量通过电缆与蓄电装置相连；
步骤八、安装隧道照明装置
1)测量放样
按行车方向右侧为基准点，确定行车方向左侧的水平高度，每隔1000mm确定一个点，进行放样，作为照明装置的中心线；
2)安装
利用工作台车安装隧道照明装置，首先根据定测位置钻孔，利用膨胀螺丝安装照明装置底座，膨胀螺丝头部偏斜值不大于3mm，切要牢固；
步骤九、连接蓄电装置与照明装置
1)开槽
采用切割机开槽，用于埋置发电线缆，与水沟并行，槽内铺设细砂作垫层，电缆放置于垫层之上，槽顶用钢筋混凝土浇筑；
2)连接
通过线缆将蓄电装置与照明装置连接。
下面结合具体实施例对本发明的操作方法进行举例说明：
实施例一：
首先根据设计图纸依据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)开挖隧道，主要包括洞口段及洞门施工、隧道掘进施工、初期支护施工、隧道防排水施工、二次衬砌施工等工序；隧道施工完成后在隧道洞口进行拱形梁的施工，先焊接钢架骨架，安装模板，然后浇筑水泥混凝土，待水泥混凝土凝固后拆模安装钢架结构，钢架结构采用钢管，并以钢筋连接形成网状结构；在施工现场配制环氧树脂黏结材料，将配制好的环氧树脂涂覆于钢架结构和太阳能发电板背面从而将太阳能发电板粘接于钢架结构上，形成光伏发电装置；光伏发电装置铺设完成后铺筑公路隧道路面第一面层结构，该结构采用水泥混凝土，依据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)进行；公路隧道路面第一面层结构铺筑完成后采用切割机在第一面层结构上开挖压电装置专用槽，清理槽体，用水泥浆抹面，保持抹面的清洁，然后采用环氧树脂粘接压电装置，保证环氧树脂涂覆的均匀性，待环氧树脂固化后，采用10mm厚的PU板覆盖在压电装置顶部，且用环氧树脂粘接PU板与压电装置；压电装置铺设完成后，进行公路隧道外温差发电装置的铺设，首先开挖深槽，将第二导热金属板一端埋入路基土壤内，另一端出露在外面，与第一导热金属板齐平，然后焊接第一导热金属板和金属丝，焊接完成后，采用环氧树脂粘接第一导热金属板及金属丝，待环氧树脂固化后采用导热硅胶粘接温差发电片于第一导热金属板靠近第二导热金属板的一端，接着采用导热硅胶将温差发电片与第二导热金属板粘接起来，其中导热硅胶应涂覆均匀；温差发电装置铺设完成后铺设公路隧道路面第二面层结构，隧道内采用水泥混凝土路面，依据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)进行，隧道外铺设沥青混合料面层，依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行；公路隧道路面第二面层结构铺设完成后安装蓄电装置，蓄电装置安装在大避车洞中，采用钢筋混凝土浇筑蓄电装置底座，采用槽钢覆盖蓄电装置，接着采用切割机开槽，槽底采用细砂铺筑，槽顶用钢筋混凝土浇筑，接着将光伏发电装置、压电装置、温差发电装置通过电缆与蓄电装置连接；然后安装照明装置，首先按行车方向右侧为基准点，确定行车方向左侧的水平高度，每隔1000mm确定一个点，进行放样，并利用工作台车安装照片装置，根据定测位置钻孔，利用膨胀螺丝安装照明装置底座；照明装置安装完成后采用切割机开槽，埋置发电线缆，该槽与水沟并行，槽内铺设细砂垫层，槽顶用钢筋混凝土浇筑，然后通过线缆将蓄电装置与照明装置相连。
最后对基于智能发电的公路隧道结构进行交工验收，整个铺筑过程结束，开放交通。
实施例二：
首先根据设计图纸依据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)开挖隧道，主要包括洞口段及洞门施工、隧道掘进施工、初期支护施工、隧道防排水施工、二次衬砌施工等工序；隧道施工完成后在隧道洞口进行拱形梁的施工，先焊接钢架骨架，安装模板，然后浇筑水泥混凝土，待水泥混凝土凝固后拆模安装钢架结构，钢架结构采用钢管，并以钢筋连接形成网状结构；在施工现场配制环氧树脂黏结材料，将配制好的环氧树脂涂覆于钢架结构和太阳能发电板背面从而将太阳能发电板粘接于钢架结构上，形成光伏发电装置；光伏发电装置铺设完成后铺筑公路隧道路面第一面层结构，该结构采用阻燃沥青混合料，依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行；公路隧道路面第一面层结构铺筑完成后采用切割机在第一面层结构上开挖压电装置专用槽，清理槽体，用水泥浆抹面，保持抹面的清洁，然后采用环氧树脂粘接压电装置，保证环氧树脂涂覆的均匀性，待环氧树脂固化后，采用10mm厚的PU板覆盖在压电装置顶部，且用环氧树脂粘接PU板与压电装置；压电装置铺设完成后，进行公路隧道外温差发电装置的铺设，首先开挖深槽，将第二导热金属板一端埋入路基土壤内，另一端出露在外面，与第一导热金属板齐平，然后焊接第一导热金属板和金属丝，焊接完成后，采用环氧树脂粘接第一导热金属板及金属丝，待环氧树脂固化后采用导热硅胶粘接温差发电片于第一导热金属板靠近第二导热金属板的一端，接着采用导热硅胶将温差发电片与第二导热金属板粘接起来，其中导热硅胶应涂覆均匀；温差发电装置铺设完成后铺设公路隧道路面第二面层结构，隧道内采用阻燃沥青混合料，隧道外铺设沥青混合料面层，均依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行；公路隧道路面第二面层结构铺设完成后安装蓄电装置，蓄电装置安装在大避车洞中，采用钢筋混凝土浇筑蓄电装置底座，采用槽钢覆盖蓄电装置，接着采用切割机开槽，槽底采用细砂铺筑，槽顶用钢筋混凝土浇筑，接着将光伏发电装置、压电装置、温差发电装置通过电缆与蓄电装置连接；然后安装照明装置，首先按行车方向右侧为基准点，确定行车方向左侧的水平高度，每隔1000mm确定一个点，进行放样，并利用工作台车安装照片装置，根据定测位置钻孔，利用膨胀螺丝安装照明装置底座；照明装置安装完成后采用切割机开槽，埋置发电线缆，该槽与水沟并行，槽内铺设细砂垫层，槽顶用钢筋混凝土浇筑，然后通过线缆将蓄电装置与照明装置相连。
最后对基于智能发电的公路隧道结构进行交工验收，整个铺筑过程结束，开放交通。
实施例三：
首先根据设计图纸依据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)开挖隧道，主要包括洞口段及洞门施工、隧道掘进施工、初期支护施工、隧道防排水施工、二次衬砌施工等工序；隧道施工完成后在隧道洞口进行拱形梁的施工，先焊接钢架骨架，安装模板，然后浇筑水泥混凝土，待水泥混凝土凝固后拆模安装钢架结构，钢架结构采用钢管，并以钢筋连接形成网状结构；在施工现场配制聚氨酯黏结材料，将配制好的聚氨酯涂覆于钢架结构和太阳能发电板背面从而将太阳能发电板粘接于钢架结构上，形成光伏发电装置；光伏发电装置铺设完成后铺筑公路隧道路面第一面层结构，该结构采用水泥混凝土，依据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)进行；公路隧道路面第一面层结构铺筑完成后采用切割机在第一面层结构上开挖压电装置专用槽，清理槽体，用水泥浆抹面，保持抹面的清洁，然后采用聚氨酯粘接压电装置，保证聚氨酯涂覆的均匀性，待聚氨酯固化后，采用10mm厚的PU板覆盖在压电装置顶部，且用聚氨酯粘接PU板与压电装置；压电装置铺设完成后，进行公路隧道外温差发电装置的铺设，首先开挖深槽，将第二导热金属板一端埋入路基土壤内，另一端出露在外面，与第一导热金属板齐平，然后焊接第一导热金属板和金属丝，焊接完成后，采用聚氨酯粘接第一导热金属板及金属丝，待聚氨酯固化后采用导热硅胶粘接温差发电片于第一导热金属板靠近第二导热金属板的一端，接着采用导热硅胶将温差发电片与第二导热金属板粘接起来，其中导热硅胶应涂覆均匀；温差发电装置铺设完成后铺设公路隧道路面第二面层结构，隧道内采用水泥混凝土路面，依据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)进行，隧道外铺设沥青混合料面层，依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)进行；公路隧道路面第二面层结构铺设完成后安装蓄电装置，蓄电装置安装在大避车洞中，采用钢筋混凝土浇筑蓄电装置底座，采用槽钢覆盖蓄电装置，接着采用切割机开槽，槽底采用细砂铺筑，槽顶用钢筋混凝土浇筑，接着将光伏发电装置、压电装置、温差发电装置通过电缆与蓄电装置连接；然后安装照明装置，首先按行车方向右侧为基准点，确定行车方向左侧的水平高度，每隔1000mm确定一个点，进行放样，并利用工作台车安装照片装置，根据定测位置钻孔，利用膨胀螺丝安装照明装置底座；照明装置安装完成后采用切割机开槽，埋置发电线缆，该槽与水沟并行，槽内铺设细砂垫层，槽顶用钢筋混凝土浇筑，然后通过线缆将蓄电装置与照明装置相连。
最后对基于智能发电的公路隧道结构进行交工验收，整个铺筑过程结束，开放交通。
实施例四：
首先根据设计图纸依据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)开挖隧道，主要包括洞口段及洞门施工、隧道掘进施工、初期支护施工、隧道防排水施工、二次衬砌施工等工序；隧道施工完成后在隧道洞口进行拱形梁的施工，先焊接钢架骨架，安装模板，然后浇筑水泥混凝土，待水泥混凝土凝固后拆模安装钢架结构，钢架结构采用钢管，并以钢筋连接形成网状结构；在施工现场配制聚氨酯黏结材料，将配制好的聚氨酯涂覆于钢架结构和太阳能发电板背面从而将太阳能发电板粘接于钢架结构上，形成光伏发电装置；光伏发电装置铺设完成后铺筑公路隧道路面第一面层结构，该结构采用阻燃沥青混合料，依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行；公路隧道路面第一面层结构铺筑完成后采用切割机在第一面层结构上开挖压电装置专用槽，清理槽体，用水泥浆抹面，保持抹面的清洁，然后采用聚氨酯粘接压电装置，保证聚氨酯涂覆的均匀性，待聚氨酯固化后，采用10mm厚的PU板覆盖在压电装置顶部，且用聚氨酯粘接PU板与压电装置；压电装置铺设完成后，进行公路隧道外温差发电装置的铺设，首先开挖深槽，将第二导热金属板一端埋入路基土壤内，另一端出露在外面，与第一导热金属板齐平，然后焊接第一导热金属板和金属丝，焊接完成后，采用聚氨酯粘接第一导热金属板及金属丝，待聚氨酯固化后采用导热硅胶粘接温差发电片于第一导热金属板靠近第二导热金属板的一端，接着采用导热硅胶将温差发电片与第二导热金属板粘接起来，其中导热硅胶应涂覆均匀；温差发电装置铺设完成后铺设公路隧道路面第二面层结构，隧道内采用阻燃沥青混合料，隧道外铺设沥青混合料面层，均依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行；公路隧道路面第二面层结构铺设完成后安装蓄电装置，蓄电装置安装在大避车洞中，采用钢筋混凝土浇筑蓄电装置底座，采用槽钢覆盖蓄电装置，接着采用切割机开槽，槽底采用细砂铺筑，槽顶用钢筋混凝土浇筑，接着将光伏发电装置、压电装置、温差发电装置通过电缆与蓄电装置连接；然后安装照明装置，首先按行车方向右侧为基准点，确定行车方向左侧的水平高度，每隔1000mm确定一个点，进行放样，并利用工作台车安装照片装置，根据定测位置钻孔，利用膨胀螺丝安装照明装置底座；照明装置安装完成后采用切割机开槽，埋置发电线缆，该槽与水沟并行，槽内铺设细砂垫层，槽顶用钢筋混凝土浇筑，然后通过线缆将蓄电装置与照明装置相连。
最后对基于智能发电的公路隧道结构进行交工验收，整个铺筑过程结束，开放交通。
实施例五：
首先根据设计图纸依据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)开挖隧道，主要包括洞口段及洞门施工、隧道掘进施工、初期支护施工、隧道防排水施工、二次衬砌施工等工序；隧道施工完成后在隧道洞口进行拱形梁的施工，先焊接钢架骨架，安装模板，然后浇筑水泥混凝土，待水泥混凝土凝固后拆模安装钢架结构，钢架结构采用角钢，并以钢筋连接形成网状结构；在施工现场配制聚氨酯黏结材料，将配制好的聚氨酯涂覆于钢架结构和太阳能发电板背面从而将太阳能发电板粘接于钢架结构上，形成光伏发电装置；光伏发电装置铺设完成后铺筑公路隧道路面第一面层结构，该结构采用阻燃沥青混合料，依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行；公路隧道路面第一面层结构铺筑完成后采用切割机在第一面层结构上开挖压电装置专用槽，清理槽体，用水泥浆抹面，保持抹面的清洁，然后采用聚氨酯粘接压电装置，保证聚氨酯涂覆的均匀性，待聚氨酯固化后，采用20mm厚的PU板覆盖在压电装置顶部，且用聚氨酯粘接PU板与压电装置；压电装置铺设完成后，进行公路隧道外温差发电装置的铺设，首先开挖深槽，将第二导热金属板一端埋入路基土壤内，另一端出露在外面，与第一导热金属板齐平，然后焊接第一导热金属板和金属丝，焊接完成后，采用环氧树脂粘接第一导热金属板及金属丝，待环氧树脂固化后采用导热硅胶粘接温差发电片于第一导热金属板靠近第二导热金属板的一端，接着采用导热硅胶将温差发电片与第二导热金属板粘接起来，其中导热硅胶应涂覆均匀；温差发电装置铺设完成后铺设公路隧道路面第二面层结构，隧道内采用阻燃沥青混合料，隧道外铺设沥青混合料面层，均依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行；公路隧道路面第二面层结构铺设完成后安装蓄电装置，蓄电装置安装在大避车洞中，采用钢筋混凝土浇筑蓄电装置底座，采用槽钢覆盖蓄电装置，接着采用切割机开槽，槽底采用细砂铺筑，槽顶用钢筋混凝土浇筑，接着将光伏发电装置、压电装置、温差发电装置通过电缆与蓄电装置连接；然后安装照明装置，首先按行车方向右侧为基准点，确定行车方向左侧的水平高度，每隔1000mm确定一个点，进行放样，并利用工作台车安装照片装置，根据定测位置钻孔，利用膨胀螺丝安装照明装置底座；照明装置安装完成后采用切割机开槽，埋置发电线缆，该槽与水沟并行，槽内铺设细砂垫层，槽顶用钢筋混凝土浇筑，然后通过线缆将蓄电装置与照明装置相连。
最后对基于智能发电的公路隧道结构进行交工验收，整个铺筑过程结束，开放交通。
实施例六：
首先根据设计图纸依据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)开挖隧道，主要包括洞口段及洞门施工、隧道掘进施工、初期支护施工、隧道防排水施工、二次衬砌施工等工序；隧道施工完成后在隧道洞口进行拱形梁的施工，先焊接钢架骨架，安装模板，然后浇筑水泥混凝土，待水泥混凝土凝固后拆模安装钢架结构，钢架结构采用钢管，并以钢筋连接形成网状结构；在施工现场配制聚氨酯黏结材料，将配制好的聚氨酯涂覆于钢架结构和太阳能发电板背面从而将太阳能发电板粘接于钢架结构上，形成光伏发电装置；光伏发电装置铺设完成后铺筑公路隧道路面第一面层结构，该结构采用水泥混凝土，依据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)进行；公路隧道路面第一面层结构铺筑完成后采用切割机在第一面层结构上开挖压电装置专用槽，清理槽体，用水泥浆抹面，保持抹面的清洁，然后采用聚氨酯粘接压电装置，保证聚氨酯涂覆的均匀性，待聚氨酯固化后，采用20mm厚的PU板覆盖在压电装置顶部，且用聚氨酯粘接PU板与压电装置；压电装置铺设完成后，进行公路隧道外温差发电装置的铺设，首先开挖深槽，将第二导热金属板一端埋入路基土壤内，另一端出露在外面，与第一导热金属板齐平，然后焊接第一导热金属板和金属丝，焊接完成后，采用环氧树脂粘接第一导热金属板及金属丝，待环氧树脂固化后采用导热硅胶粘接温差发电片于第一导热金属板靠近第二导热金属板的一端，接着采用导热硅胶将温差发电片与第二导热金属板粘接起来，其中导热硅胶应涂覆均匀；温差发电装置铺设完成后铺设公路隧道路面第二面层结构，隧道内采用水泥混凝土路面，依据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)进行，隧道外铺设沥青混合料面层，依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)进行；公路隧道路面第二面层结构铺设完成后安装蓄电装置，蓄电装置安装在大避车洞中，采用钢筋混凝土浇筑蓄电装置底座，采用槽钢覆盖蓄电装置，接着采用切割机开槽，槽底采用细砂铺筑，槽顶用钢筋混凝土浇筑，接着将光伏发电装置、压电装置、温差发电装置通过电缆与蓄电装置连接；然后安装照明装置，首先按行车方向右侧为基准点，确定行车方向左侧的水平高度，每隔1000mm确定一个点，进行放样，并利用工作台车安装照片装置，根据定测位置钻孔，利用膨胀螺丝安装照明装置底座；照明装置安装完成后采用切割机开槽，埋置发电线缆，该槽与水沟并行，槽内铺设细砂垫层，槽顶用钢筋混凝土浇筑，然后通过线缆将蓄电装置与照明装置相连。
最后对基于智能发电的公路隧道结构进行交工验收，整个铺筑过程结束，开放交通。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于智能发电的公路隧道结构，其特征在于：包括光伏发电装置(5)、隧道照明装置(8)和蓄电装置，所述光伏发电装置(5)包括拱形梁(51)和太阳能发电板(52)，所述拱形梁(51)设置在隧道两端且向隧道外延伸，所述太阳能发电板(52)设置在所述拱形梁(51)上；所述隧道照明装置(8)设置在隧道内，所述光伏发电装置(5)与所述蓄电装置连接，所述蓄电装置用于存储所述光伏发电装置(5)发的电，所述隧道照明装置(8)与所述蓄电装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能发电的公路隧道结构，其特征在于：隧道两端的所述光伏发电装置(5)分别伸出隧道8～10m，所述光伏发电装置(5)的竖截面与隧道的竖截面相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能发电的公路隧道结构，其特征在于：还包括隧道两端分别向外延的路基土壤(1)和若干温差发电装置(7)，所述路基土壤(1)上依次向上铺设有路面基层(2)、第一路面层(3)和第二路面层(4)；所述温差发电装置(7)包括第一导热金属板(72)、温差发电片(73)和第二导热金属板(74)，所述第一导热金属板(72)设置在所述第一路面层(3)和所述第二路面层(4)之间，所述第二导热金属板(74)的一端与所述第一导热金属板(72)的一端连接，所述第二导热金属板(74)的另一端伸进所述路基土壤(1)内，所述温差发电片(73)设置在所述第一导热金属板(72)上靠近所述第二导热金属板(74)的一端；所述温差发电装置(7)与所述蓄电装置连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于智能发电的公路隧道结构，其特征在于：所述温差发电装置(7)均布设置在隧道口向外延伸200m的范围内，相邻两个温差发电装置(7)之间的间距为2～3cm，所述第一导热金属板(72)和所述第二导热金属板(74)的宽度为6～8cm。
5.根据权利要求1或3任一项所述的一种基于智能发电的公路隧道结构，其特征在于：还包括若干压电装置(6)，若干所述压电装置(6)均布设置在隧道内路表面下方4～6cm的位置，相邻两压电装置(6)之间的间距为2～3m；所述压电装置(6)与所述蓄电装置连接。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、安装所述拱形梁(51)；
步骤二、在步骤一中所述的拱形梁(51)上铺设所述太阳能发电板(52)；
步骤三、在所述路基土壤(1)上铺设所述路面基层(2)，在所述路面基层(2)上铺设所述第一路面层(3)；
步骤四、在所述第一路面层(3)上安装所述压电装置(6)；
步骤五、在所述第一路面层(3)上安装所述温差发电装置(7)；
步骤六、在所述温差发电装置(7)上铺设所述第二路面层(4)；
步骤七、安装所述蓄电装置；
步骤八、安装所述隧道照明装置(8)；
步骤九、将所述蓄电装置和所述隧道照明装置(8)连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法，其特征在于：所述步骤一中，先在隧道端口安装钢筋骨架，接着在钢筋骨架两侧安装模板，然后向钢筋骨架内浇筑混凝土。
8.根据权利要求6所述的一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法，其特征在于：所述步骤四具体为：在所述第一路面层(3)上开设用于安装所述压电装置(6)的槽，将所述压电装置(6)置于槽内，采用环氧树脂粘接所述压电装置(6)，在所述压电装置(6)上覆盖厚10mm～20mm的PU板。
9.根据权利要求6所述的一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法，其特征在于：所述步骤五具体为：先采用环氧沥青将所述第一导热金属板(72)粘接在所述第一路面层(3)上，粘接时确保环氧沥青均匀，然后安装所述温差发电片(73)，并采用导热硅胶粘接所述温差发电片(73)和所述第二导热金属板(74)。
10.根据权利要求6所述的一种基于智能发电的公路隧道结构的施工方法，其特征在于：所述步骤九具体为：在隧道内开设线槽，在线槽内铺设细砂做垫层，将电缆放置于垫层上，将所述蓄电装置和所述隧道照明装置(8)通过电缆连接。
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| CN201910707329.4A Pending CN110319408A (zh) | 2019-08-01 | 2019-08-01 | 一种基于智能发电的公路隧道结构及其施工方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110319408A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021135203A1 (zh) * | 2020-01-02 | 2021-07-08 | 长安大学 | 一种主动式融雪化冰路面结构及其铺筑工艺 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101316083A (zh) * | 2008-07-03 | 2008-12-03 | 无锡明惠通科技有限公司 | 隧道式余热回收半导体温差发电方法及装置 |
| CN105297610A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-02-03 | 西南交通大学 | 一种高架桥系统 |
| CN205349347U (zh) * | 2015-12-28 | 2016-06-29 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 隧道口智能视觉缓冲系统 |
| CN207316769U (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-04 | 华北电力大学（保定） | 一种高速公路隧道绿色智能照明系统 |
| CN108915718A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-30 | 齐鲁交通发展集团有限公司 | 一种隧道出入口处照明综合系统 |
| CN210069713U (zh) * | 2019-08-01 | 2020-02-14 | 长安大学 | 一种基于智能发电的公路隧道结构 |
-
2019
- 2019-08-01 CN CN201910707329.4A patent/CN110319408A/zh active Pending
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