CN112342858A - 多年冻土区预制空心板基层路面结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多年冻土区预制空心板基层路面结构，包括从下至上依次铺设的级配砂砾垫层、预制空心板基层、级配碎石层和沥青面层。预制空心板基层包括若干个预制空心板一和若干个预制空心板二。预制空心板均包括折线形边界面、若干个沿长度方向贯通的空心孔洞、L型预埋钢筋和预留孔洞。沿道路纵向，预制空心板一和预制空心板二交错布设，并通过L型预埋钢筋与预留孔洞相套设、以及现浇水泥基灌浆料形成一个整体。沿道路横向，拼接后的空心孔洞沿道路横向贯通，且两侧均与环境大气相连通。本发明通过在预制空心板基层中设置空心孔洞，对侵入路面结构内的热量进行疏导。另外，通过预制空心板，能够加快施工进度，增加施工稳定性。

Description

多年冻土区预制空心板基层路面结构

技术领域

本发明涉及道路工程领域，特别是一种多年冻土区预制空心板基层路面结构。

背景技术

多年冻土含冰且对温度敏感性强，经人为扰动后，极易产生热融沉陷，是制约着多年冻土区工程建设的主要问题。多年冻土区的公路工程采用黑色沥青路面，其强烈的吸热作用使得下伏多年冻土退化愈加剧烈。以青藏公路为例，自铺筑沥青路面以来，路基下多年冻土层持续升温，冻土上限不断下降，冻土退化，冻土热敏感性增强，特别是高温高冰量路段，路基整体下沉，产生波浪、坑槽及不均匀沉陷等病害，在十几米路基范围内波峰和波谷的高差可达0.3-0.5m，甚至超过0.5m。

为了减少路基内的积热，缓解冻土融沉，国内外学者已经提出了一系列的保护冻土的方法，例如：块石路基、热棒技术、通风管路基、保温隔热层、遮阳板技术等，这些方法经过实际工程的检验都具有一定的路基降温效果。其中，块石路基夏季隔热、冬季对流传热可以在一定程度上减少热量向冻土路基内传递，但当路基宽度较大时，吸热量大幅增加，而块石路基中部的对流效果不明显，造成温度场分布不均，加剧路基的不均匀沉降，而且，若块石层上下界面的温度差未达到临界条件，块石路基的冷却效果就难以发挥。

而热棒技术可以主动冷却冻土路基，但只有在冷季才能发挥作用，而且作用范围有限。通风管内的空气对流在冷季可以主动降温路基，但在暖季易积聚较多热量，造成路基吸热量增加。保温隔热层虽然可以在暖季阻止热量向路基内传递，但同时也会阻止冷季热量的释放。遮阳板技术具有一定的降温效果，但在高原恶劣的环境条件下极易损坏，维修成本太高，而且遮阳板强烈的反光易对行驶安全形成威胁。

因此，现有的冻土保护技术都存在有一定的局限性，面对日益加剧的冻土融沉问题，急需从根本上解决热量从路面进入路基的问题。

另外，现有的多年冻土区道路施工时，因均需现场填筑，故而施工周期长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种多年冻土区预制空心板基层路面结构，该多年冻土区预制空心板基层路面结构通过在预制空心板基层中设置空心孔洞，对侵入路面结构内的热量进行疏导。另外，通过预制空心板，能够加快施工进度，增加施工稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多年冻土区预制空心板基层路面结构，包括从下至上依次铺设的级配砂砾垫层、预制空心板基层、级配碎石层和沥青面层。

预制空心板基层包括若干个预制空心板一和若干个预制空心板二。

预制空心板二为预制空心板一的倒置结构，预制空心板一和预制空心板二的两个长侧面均为折线形边界面，两个折线形边界面之间的预制空心板一和预制空心板二中均设置有若干个沿长度方向贯通的空心孔洞。预制空心板一和预制空心板二的其中一条折线形边界面上等距布设有若干个L型预埋钢筋，每个L型预埋钢筋的竖直杆部均从对应的折线形边界面中伸出。预制空心板一和预制空心板二的另一条折线形边界面上等距布设有与L型预埋钢筋数量相等的预留孔洞，且预留孔洞与L型预埋钢筋的位置一一对应。

沿道路纵向，预制空心板一和预制空心板二交错布设，预制空心板二的预留孔洞套设在对应L型预埋钢筋的竖直杆部上，预制空心板一和预制空心板二之间具有沿长度方向的现浇带。在现浇带和每个预留孔洞中均现浇有水泥基灌浆料。

沿道路横向，预制空心板一和/或预制空心板二的宽侧面相拼接，拼接后的空心孔洞沿道路横向贯通，且两侧均与环境大气相连通。

每个折线形边界面的断面均为竖折折结构，均包括依次连接的第一竖部、横部和第二竖部；沿道路纵向，预制空心板二的第一竖部和预制空心板一的第二竖部相贴合，预制空心板二的横部叠放在预制空心板一的横部上，预制空心板二的第二竖部和预制空心板一的第一竖部之间形成矩形的现浇带。

每个空心孔洞的圆心均位于预制空心板一和预制空心板二的中心截面上，每个空心孔洞的直径均为10-20cm。

每个空心孔洞的直径根据预制空心板一和预制空心板二的厚度确定。

拼接后的空心孔洞与道路横向之间呈0~30°夹角，具体角度值根据当地风向确定，使空心孔洞朝向当地风向，加快气流对流。

级配砂砾垫层的厚度为15~20cm，预制空心板基层的厚度为20~40cm，级配碎石层的厚度为8~15cm，沥青面层的厚度为4~10cm。

预制空心板一和预制空心板二均采用C30素混凝土预制形成。

每个预留孔洞的直径均为3cm。

本发明具有如下有益效果：

1、多年冻土区，年平均气温较低，在基层设置横向贯通的通风孔洞，可以有效增加基层与空气的接触面，通过空气在孔洞内流动，使孔洞周围基层的温度与气温趋于一致，疏导路面吸收的热量，减少热量的下传，起到保护冻土的作用。

2、孔洞内的空气强迫对流是造成多年冻土层产生降温效果的主要原因。在冷季时，孔洞可将外界冷空气导入，降低基层温度，从而对下伏多年冻土产生主动冷却效果；在暖季时，外界热空气同样也会进入管内，引入的热量将对多年冻土热稳定性会产生不利影响。但从全年的热量收支角度，空心孔洞的放热大于吸热，对提高多年冻土区的热稳定性有利。

3、本发明中采用素混凝土作为刚性基层，承重性能比半刚性基层要好，整体能够满足基层承重能力。

4、本发安装快速块，预制板一与预制板二之间的横部搭接和现浇的混凝土，增加了基层的整体性，起到整体传荷的功能。另外，通过预制空心板，能够加快施工进度，增加施工稳定性。

附图说明

图1显示了本发明一种多年冻土区预制空心板基层路面结构的纵断面示意图。

图2显示了本发明中预制空心板一或预制空心板二的三维结构图。

图3显示了本发明中预制空心板一或预制空心板二的截面图。

其中有：1.预制空心板基层；2.上沥青面层；3.下沥青面层；4.级配碎石层；5.级配砂砾垫层；6.预制空心板；7.空心孔洞；8.折线形边界面；9. L型预埋钢筋；10.预留孔洞；11.预制空心板一；12.预制空心板二。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种多年冻土区预制空心板基层路面结构，包括从下至上依次铺设的级配砂砾垫层5、预制空心板基层1、级配碎石层4和沥青面层。

级配砂砾垫层5铺设在下伏多年冻土路基表面，用于支撑预制空心板基层1，厚度优选为15~20cm。

预制空心板基层包括若干个预制空心板一11和若干个预制空心板二12。

预制空心板二为预制空心板一的倒置结构，也就是将预制空心板一180°翻转后的结构，其包括结构部件相同，故而，下面仅对预制空心板一的结构进行说明即可。

预制空心板6的主体均优选采用C30素混凝土预制形成，在满足承载性能的同时，降低成本。

如图2和图3所示，预制空心板一优选为长方体板，具有顶面、底面、两个长侧面和两个宽侧面。

预制空心板一的两个长侧面均为折线形边界面8，每个折线形边界面的断面均优选为竖折折结构，均优选包括依次连接的第一竖部、横部和第二竖部。

两个折线形边界面之间的预制空心板一和预制空心板二中均设置有若干个沿长度方向贯通的空心孔洞。

预制空心板一的尺寸优选为1m*1m*0.3m，每个空心孔洞7的直径优选根据预制空心板一的厚度确定，进一步优选为10~20cm，板长可根据空心孔洞7尺寸和间距做出适当调整。

进一步，每个空心孔洞的圆心均位于预制空心板一和预制空心板二的中心截面上。

预制空心板一的其中一条折线形边界面上等距布设有若干个L型预埋钢筋，每个L型预埋钢筋的竖直杆部均从对应的折线形边界面中伸出。

预制空心板一的另一条折线形边界面上等距布设有与L型预埋钢筋数量相等的预留孔洞，且预留孔洞与L型预埋钢筋的位置一一对应，便于套设。每个预留孔洞的直径均优选为3cm。

沿道路纵向，预制空心板一和预制空心板二交错布设，预制空心板二的预留孔洞套设在对应L型预埋钢筋的竖直杆部上，预制空心板一和预制空心板二之间具有沿长度方向的现浇带；在现浇带和每个预留孔洞中均现浇有水泥基灌浆料。

上述现浇带的结构设计优选如下：预制空心板二的第一竖部和预制空心板一的第二竖部相贴合，预制空心板二的横部叠放在预制空心板一的横部上，预制空心板二的第二竖部和预制空心板一的第一竖部之间形成矩形的现浇带。采用这种设计，施工方便，现场安装，现浇部分少。空心板一二横部进行搭接，增加了路面的整体性，使路面整体受力。

沿道路横向，预制空心板有如下几种拼接方式：

1、若干个预制空心板一的宽侧面相拼接，拼接后，预制空心板一的所有空心孔洞均对齐，形成沿道路横向贯通的散热通孔，散热通孔两侧均与环境大气相连通。

2、若干个预制空心板一的宽侧面相拼接，拼接后，预制空心板一的所有空心孔洞均对齐，形成沿道路横向贯通的散热通孔，散热通孔两侧均与环境大气相连通。

3、预制空心板一和预制空心板二的宽侧面相拼接，拼接后，预制空心板一和预制空心板二的空心孔洞均相对齐，形成沿道路横向贯通的散热通孔，散热通孔两侧均与环境大气相连通。

上述拼接后的空心孔洞（也即散热通孔）与道路横向之间优选呈0~30°夹角，具体角度值根据当地风向确定，使空心孔洞朝向当地风向，加快气流对流。

在预制空心板基层的顶部，铺设有级配碎石层，作为过渡层和应力吸收层。级配碎石层的厚度优选为8~15cm。

在级配碎石层的顶部铺设沥青面层，沥青面层优选采用分层铺设的方式，本申请中优选分两层铺设，分别为下沥青面层和上沥青面层，沥青面层的总铺设厚度优选为4~10cm。

多年冻土区，年平均气温较低，在基层设置横向贯通的通风孔洞，可以有效增加基层与空气的接触面，通过空气在孔洞内流动，使孔洞周围基层的温度与气温趋于一致，疏导路面吸收的热量，减少热量的下传，起到保护冻土的作用。

本发明的多年冻土区预制空心板基层路面结构，通过基层的空心孔洞，有效疏导侵入路面结构的热量。同时预制构件现场进行拼接，能够加快施工速度，增加施工稳定性，可广泛应用于多年冻土区道路建设中。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：包括从下至上依次铺设的级配砂砾垫层、预制空心板基层、级配碎石层和沥青面层；

预制空心板基层包括若干个预制空心板一和若干个预制空心板二；

预制空心板二为预制空心板一的倒置结构，预制空心板一和预制空心板二的两个长侧面均为折线形边界面，两个折线形边界面之间的预制空心板一和预制空心板二中均设置有若干个沿长度方向贯通的空心孔洞；预制空心板一和预制空心板二的其中一条折线形边界面上等距布设有若干个L型预埋钢筋，每个L型预埋钢筋的竖直杆部均从对应的折线形边界面中伸出；预制空心板一和预制空心板二的另一条折线形边界面上等距布设有与L型预埋钢筋数量相等的预留孔洞，且预留孔洞与L型预埋钢筋的位置一一对应；

沿道路纵向，预制空心板一和预制空心板二交错布设，预制空心板二的预留孔洞套设在对应L型预埋钢筋的竖直杆部上，预制空心板一和预制空心板二之间具有沿长度方向的现浇带；在现浇带和每个预留孔洞中均现浇有水泥基灌浆料；

沿道路横向，预制空心板一和/或预制空心板二的宽侧面相拼接，拼接后的空心孔洞沿道路横向贯通，且两侧均与环境大气相连通。

2.根据权利要求1所述的多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：每个折线形边界面的断面均为竖折折结构，均包括依次连接的第一竖部、横部和第二竖部；沿道路纵向，预制空心板二的第一竖部和预制空心板一的第二竖部相贴合，预制空心板二的横部叠放在预制空心板一的横部上，预制空心板二的第二竖部和预制空心板一的第一竖部之间形成矩形的现浇带。

3.根据权利要求1所述的多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：每个空心孔洞的圆心均位于预制空心板一和预制空心板二的中心截面上，每个空心孔洞的直径均为10-20cm。

4.根据权利要求3所述的多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：每个空心孔洞的直径根据预制空心板一和预制空心板二的厚度确定。

5.根据权利要求1所述的多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：拼接后的空心孔洞与道路横向之间呈0~30°夹角，具体角度值根据当地风向确定，使空心孔洞朝向当地风向，加快气流对流。

6.根据权利要求1所述的多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：级配砂砾垫层的厚度为15~20cm，预制空心板基层的厚度为20~40cm，级配碎石层的厚度为8~15cm，沥青面层的厚度为4~10cm。

7.根据权利要求1所述的多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：预制空心板一和预制空心板二均采用C30素混凝土预制形成。

8.根据权利要求1所述的多年冻土区预制空心板基层路面结构，其特征在于：每个预留孔洞的直径均为3cm。

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