CN115507556A - 犁式防冻胀聚热装置及其路基 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种犁式防冻胀聚热装置及其路基，涉及季节冻土区工程建设技术领域。犁式防冻胀聚热装置应用于路基，装置包括集热板和聚热管，集热板用于安装在路基主体的一侧，集热板包括超导热板；聚热管包括相互连通的吸热段和放热段，其中，吸热段包括吸热单元和吸热传输单元，吸热传输单元与超导热板搭接，放热段用于插入路基主体内部，超导热板用于吸收太阳能、并传递热量至吸热段，吸热段用于将吸收的热量传递至放热段，放热段用于加热路基主体。该装置能够利用太阳能并转化为热能传递给路基主体，通过对路基主体的平整加热、路基主体易冻胀部位重点冻融调控，有效避免季节冻土区路基主体冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

Description

犁式防冻胀聚热装置及其路基

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，涉及一种犁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，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。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种犁式防冻胀聚热装置及其路基，其能够利用太阳能并转化为热能传递给路基主体，通过对路基主体的平整加热、路基主体易冻胀部位重点冻融调控，有效避免季节冻土区路基主体冻胀、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，本发明提供一种犁式防冻胀聚热装置，应用于路基，犁式防冻胀聚热装置包括：

集热板，用于安装在路基主体的一侧，集热板包括保护底板和安装在保护底板上的超导热板；

聚热管，包括相互连通的吸热段和放热段，其中，吸热段包括吸热单元和吸热传输单元，吸热传输单元与超导热板搭接、并通过U型固定卡固定，放热段用于插入路基主体内部，超导热板用于吸收太阳能、并传递热量至吸热段，以加热吸热段，吸热段用于将吸收的热量传递至放热段，放热段用于加热路基主体。

在可选的实施方式中，集热板还包括：

吸热涂层，覆盖在保护底板和超导热板的上表面。

在可选的实施方式中，集热板还包括：

中空透光板，安装在保护底板和超导热板的上方，中空透光板的内部填充有保温气体，中空透光板与超导热板之间的间距大于20mm。

在可选的实施方式中，集热板还包括：

保温板，位于保护底板和超导热板之间以及超导热板的两侧。

在可选的实施方式中，集热板还包括：

边框，位于保护底板和超导热板的外侧，起到固定和密封整个集热板的作用；

遮光板，位于边框的顶部，遮光板用于同时满足集热板在冬季集热效率最大化和减小夏季太阳辐射对集热板的加热作用的要求。

在可选的实施方式中，放热段为圆形管，吸热单元是截面为方形或长方形的金属管，吸热传输单元为圆形金属管。

在可选的实施方式中，集热板的背面与水平面形成的夹角d为45～90°。

在可选的实施方式中，吸热传输单元的轴线与吸热单元的轴线形成的夹角a，与集热板的背面与水平面形成的夹角d相等。

在可选的实施方式中，吸热传输单元的金属管壁的底部开设有U型切口，U型切口的中部设置有工质回流延伸片，吸热单元连接在U型切口。

第二方面，本发明提供一种犁式防冻胀聚热路基，犁式防冻胀聚热路基包括路基主体、保温材料和前述实施方式的犁式防冻胀聚热装置，其中，路基主体包括路堤和铺设在路堤上的道砟层；

保温材料设置在路堤的部分顶面和坡面上，放热段插入路基主体内部。

本发明实施例提供的犁式防冻胀聚热装置及其路基的有益效果包括：

利用集热板的超导热板吸收太阳能、并传递热量至聚热管的吸热段，以加热吸热段，吸热段将吸收的热量传递至聚热管的放热段，放热段加热路基主体，实现对路基主体的平整加热、路基主体易冻胀部位重点冻融调控，有效避免季节冻土区路基主体冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的犁式防冻胀聚热路基的整体正视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的犁式防冻胀聚热路基的整体俯视结构示意图；

图3为吸热段的放大局部正视图；

图4为吸热段的放大局部右视图；

图5为图3中吸热传输单元的内部底部剖面俯视示意图；

图6为图3中吸热传输单元的内部底部的三维示意图；

图7为集热板立放时的横剖面结构示意图；

图8为集热板的俯视示意图；

图9为集热板沿超导热板的纵剖面结构示意图；

图10为吸热段的组合正视图；

图11为吸热段一侧的组合右视图；

图12为吸热段组合的三维示意图；

图13为布设聚热管后当年冬季1月15日的模拟地温场示意图。

图标：1-犁式防冻胀聚热路基；2-路基主体；21-道砟层；22-路堤；3-犁式防冻胀聚热装置；4-聚热管；5-放热段；6-绝热段；7-吸热段；71-吸热单元；711-金属管壁；712-U型切口；713-工质回流延伸片；72-吸热传输单元；8-集热板；81-中空透光板；82-吸热涂层；83-超导热板；831-放热端；84-保温板；85-保护底板；86-边框；87-遮光板；9-保温材料；10-U型固定卡。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

本发明实施例正是针对路基冻胀中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。

请参考图1和图2，本实施例提供了一种犁式防冻胀聚热路基1，犁式防冻胀聚热路基1包括路基主体2、保温材料9和犁式防冻胀聚热装置3。其中，路基主体2包括路堤22和铺设在路堤22上的道砟层21。犁式防冻胀聚热装置3包括聚热管4、集热板8和U型固定卡10(请查阅图10)。

保温材料9设置在路堤22的部分顶面和坡面上，保温材料9可以选用乙烯泡沫塑料、XPS板其中的一种或多种组合，厚度可以为10cm，保温材料9可以浅埋在路肩下部10cm处，从而减少路堤22的热量损失，在昼夜变化过程中有效保证路基内部热量的留存。

聚热管4包括依次连通的吸热段7、绝热段6和放热段5，其中，吸热段7与集热板8搭接，并通过U型固定卡10进行固定，即利用U型固定卡10将吸热段7与集热板8一并夹持住。放热段5用于插入路基主体2内部，集热板8用于吸收太阳能、并传递热量至吸热段7，以加热吸热段7，吸热段7用于将吸收的热量传递至放热段5，放热段5用于加热路基主体2，使路基主体2始终处于净吸热，并且内部热量不断累积，实现路基主体2均衡、平整加热，从而达到季节冻土区路基主体2冻胀、不均匀起伏等工程病害产生的目的。

其中，聚热管4的放热段5垂直路堤22的走向插入路堤22内部，沿路堤22的走向聚热管4在路堤22内部的间距为2～4m。

聚热管4为异型热管，材料为真空金属圆管，其内部充填工质，工质可以为醇类、液氨等，并且聚热管4内部周边、沿纵向整体设有吸液芯，可以促进工质回流和蒸发；聚热管4的管径为6～10cm。

聚热管4的放热段5、吸热段7的轴线之间的高差为0～50cm，即放热段5的轴线比吸热段7的轴线高0～50cm，高差根据路基主体2的高度进行确定，即路基主体2的高度越高，高差越大。并且放热段5与吸热段7通过绝热段6进行连接，绝热段6的长度与高差相关。放热段5和吸热段7的轴线可以平行，也可以不平行；聚热管4由吸热段7至放热段5形成的方向中，吸热段7、放热段5的轴线与水平面形成的仰角为0～5°。

集热板8的背面与水平面形成的夹角d为45～90°，最佳为70～80°。该设计充分考虑利用冬季、暖季太阳高度角的变化，即利用太阳与水平面形成夹角，即太阳高度角，冬季小、暖季大的变化特点，将本实施例中的集热板8与水平面的夹角d设置为70～80°，由此使得冬季太阳与集热板8接近垂直，而暖季角度很小，靠近平行，由此改变冬季、暖季集热板8不同的吸热条件，自行改变冬季、暖季的不同吸热效率，并解决该类问题。同时，本实施例通过在集热板8上设置太阳遮挡板，进一步减少暖季太阳对集热板8的加热作用，而同时对冬季太阳的照射和加热没有影响。进一步提升该问题的有效解决。因此，该种设计同时满足了冬季集热效率可以最大化和减小夏季太阳辐射进入集热板8的要求。

其中，集热板8的宽度为10～20cm，长度为90～150cm，由此形成的集热面积也约为聚热管4的放热段5的长度的70％～100％。由此形成的集热面积对聚热管4来说相对适中，集热板8的集热效率与放热段5的放热效率相匹配，不会造成放热段5放热能力未充分发挥，也不会造成集热板8的集热面积过大、浪费成本。

请参阅图3和图4，聚热管4的吸热段7包括多个吸热单元71和一个吸热传输单元72，吸热传输单元72为圆形金属管，吸热单元71的截面为方形或长方形。吸热传输单元72与吸热单元71的外壳相互焊接完整，内部完全连通。这样，吸热段7更方便与超导热板83搭接，且接触面积较大，热传递效率较高。

聚热管4的吸热段7的长度设定基本为整个聚热管4长度的20％～30％，且聚热管4充填的内部工质的充填量以吸热单元71内部总体积进行控制，充填比例为吸热单元71内部总体积的80％～100％，内部工质为醇类、液氨等。

吸热单元71之间的间距b为20～30cm，由此满足冬季太阳照射条件下前一集热板8不对后一集热板8造成太阳光的遮挡和辐射影响。吸热单元71延伸长度c为10-20cm。吸热传输单元72与吸热单元71轴线形成的夹角a，与集热板8的背面与水平面形成的夹角d相等，夹角范围为45～90°，最佳为70～80°。

受到路基主体2的阴坡实施位置和聚热管4朝向的设定，吸热传输单元72与吸热单元71之间的夹角a为锐角，液态回流工质、汽化气态上升工质在该部位集中、交汇，由此造成两者的相互干扰、阻碍，并将对整体工质效率产生影响。由此对吸热传输单元72与吸热单元71相交的内部进行进一步的设计。请参阅图5和图6，吸热传输单元72的金属管壁711的底部有一U型切口712，工质回流延伸片713位于U型切口712的中部。此种设计可以保证液态回流工质通过工质回流延伸片713在远离夹角为锐角的部位进入吸热单元71，而汽化气态上升工质则通过工质回流延伸片713的两侧进入吸热传输单元72，从而达到液态回流工质、汽化气态上升工质相互分开、各自独立的目的，由此保证整体工质效率的提升。

请参阅图7～图9，集热板8包括边框86和设置在边框86内、且从上至下依次设置的中空透光板81、吸热涂层82、超导热板83、保温板84、保护底板85，集热板8还包括遮光板87，遮光板87连接在边框86的顶部、且位于中空透光板81的上方。

中空透光板81为采光性好、保温性能良好的阳光板材料，主要用于采集、透过太阳光，并对集热板8有保温作用，提高其集热效率。中空透光板81的内部填充有保温气体，中空透光板81与超导热板83之间的间距应大于20mm。这样，由于中空透光板81良好的透光性，不会降低集热板8对太阳光的吸收效率。这样，因为中空透光板81的透光性，不会降低集热板8对太阳光的吸收效率，而且，在夜晚无太阳光照射集热板8的情况下，中空透光板81因为内部填充有保温气体，具有一定的保温作用，能够减少集热板8在夜晚的热量损失。

吸热涂层82为太阳吸收率高于90％、耐热性、耐老化性能优良的吸热涂料构成，主要用于吸收太阳辐射能，提高集热板8的集热温度。这样，吸热涂层82能够提高集热板8对太阳光的吸收率，提高集热板8对吸热段7的加热效率。

超导热板83为超薄式(厚度小于0.5cm)的热管阵列高效导热板，也称微热管阵列，兼具普通热管的功能，且具有一定柔性，可在一定范围内任意弯折，性能更加优越。超导热板83的放热端831相对于边框86向外伸出10～20cm，与聚热管4的吸热段7的吸热单元71的宽度一致，以便于与吸热单元71搭接，主要是将集热板8的热量传给聚热管4。

保温板84可选用乙烯泡沫塑料、XPS板中的一种或多种，厚度为1～2cm，其性能要求可以耐高温(高于100℃)、不易挥发、热稳定性好，其可以减小集热板8的热传导损失，从而提高集热板8的集热温度和集热效率。

保护底板85为低辐射和防锈性能优越的材质，如铝、铜和不锈钢等，主要作为吸热涂层82的载体和起到保护整个集热板8的作用。

边框86同样要求为低辐射和防锈性能优越的材质，如铝、铜和不锈钢等，主要是起固定中空透光板81和保护整个集热板8的作用。

遮光板87要求导热性差、耐候性能好的材料，其安装角度应为当地冬季正午时的太阳高度角，这可以最大程度的保证整个集热板8能吸收到太阳辐射，达到集热板8的最佳集热效率。遮光板87的高度应以能完全遮住夏季正午时的太阳辐射为准，这最大程度的可以减小暖季太阳辐射对集热板8的加热作用。

请参阅图10～图12，聚热管4的吸热段7和集热板8的组合形式如下：

集热板8的超导热板83的放热端831与聚热管4的吸热段7的吸热单元71的左右两侧表面搭接，并通过U型固定卡10将吸热单元71和超导热板83的放热端831进行固定，同时利用保温材料将整个聚热管4的吸热段7以及与吸热单元71搭接的超导热板83的放热端831进行包裹，减小热量损失。

其中，沿集热板8的纵剖面，集热板8的轴线与水平面的夹角e为0～10°，以满足重力热管工作要求。

本发明实施例提供的犁式防冻胀聚热装置及其路基的工作原理：当冷季来临时，在白天有太阳光时，太阳光进入集热板8，太阳光透过中空透光板81，被吸热涂层82吸收，使得集热板8内的热量集聚、温度升高。随着超导热板83的表面和内部温度的升高，超导热板83内的工质汽化和吸收热量，在温差和压差作用下汽态工质不断在超导热板83与聚热管4的吸热段7的吸热单元71处冷凝和放出热量，然后超导热板83内的液态工质在毛细力和重力作用下回到超导热板83底部，重复上述过程。聚热管4的吸热段7吸收到超导热板83传递的热量，聚热管4的吸热段7的工质迅速汽化，在温度差和压差作用下聚热管4内的汽态工质上升至聚热管4的放热段5，并在聚热管4的放热段5冷凝和放出热量，同时转换为液态工质，由此将热量传递给路堤22和道砟层21，从而使路堤22和道砟层21内部热量不断累积，达到防治冻胀病害的目的。当夜晚无太阳能时，集热板8停止工作，中空透光板81内部空气层的存在和中空透光板81与超导热板83之间的内部空气层，具有一定的保温作用，可以减少集热板8在寒冷夜晚的热量损失。

本发明实施例提供的犁式防冻胀聚热装置3的安装过程：首先将聚热管4的放热段5插入路基主体2，聚热管4的吸热段7位于路堤22的坡面，将集热板8的超导热板83的放热端831与聚热管4的吸热段7的吸热单元71搭接，并利用U型固定卡10进行固定，即集热板8与路堤22平行固定，最后铺设保温材料9在路肩和坡面上。

为验证本发明实施例提供的加热增温防冻胀装置及其路基的调控效能，结合青藏铁路环青海湖段现场地质情况，进行工程措施作用下的数值模拟计算。

实例：在道砟层21高度为1.3m、路堤22高度为1.8m、顶面宽度为12m的青藏铁路环湖段路基阴坡一侧坡面上，将聚热管4基本水平插入路基主体2内部，聚热管4的放热段5长7m，全部插入路堤22内部，聚热管4的吸热段7长为3m。路肩和坡面上铺设保温材料9，厚度为0.1m。在加热系统设置中，聚热管4的传热量是以线性热流形式加载，热对流系数按照普通热管的1/3取值计算。

在该工况下，10月25日时，青藏铁路环青海湖段路基表层已经开始冻结，此时，聚热管4开始工作，在当年冬季1月15日，布设聚热管4的模拟计算地温图如图13所示，可以看出，(1)从地温值来看，路基主体2大部分区域的地温处于正温状态，在路基主体2阴坡一侧，大部分道砟层21和路堤22基本都处于相对高的区域，路基主体2阳坡一侧路堤22坡脚处的冻深较大，但整体而言，阴坡一侧加热的热量向阳坡一侧传递，提高了阳坡一侧的整体温度，对于路面而言，道砟层21基本没有水分存在，负温的存在不会产生冻胀，所以，该措施可完全消除路基主体2冻胀的影响；(2)在地温场形态特性方面，地温等值线整体呈现水平、相互平行的形态特性，特别是0℃等温线分布平整，即冻结区域、正温区域相互平行，其中，冻结区域在路基主体2上部仅有少量、呈薄层线分布，且均匀、对称分布，能有效解决冻土工程难题。

本发明提供的犁式防冻胀聚热装置及其路基与现有工程技术相比，本发明实施例的创新性、先进性至少可以有以下几点体现：

1.解决近地表限高条件下集热、换热难题。现有出现冻胀病害的铁路路堤往往高度较低，能够利用的空间非常有限，都限制了现有集热、换热技术的应用。通过本实施例特殊结构设计，通过小型、大量集热板8并排的设计和使用，大幅降低集热单元的高度，同时有效解决本实施例面对的特殊难题；

2.有效解决长寿命、高稳定集热、聚热难题。现有本领域玻璃管、集热联箱集热等集热方式难以解决。不仅无动力条件难以满足，面对铁路工程长达10年以上工作寿命、野外强紫外线、强风沙，特别是无人值守等要求和条件，很薄壳真空玻璃管很容易在风沙、列车带动飞石等条件下发生破损，集热联箱密部件长年工作老化和密封问题、内部不冻液等工质在暖季强烈太阳辐射下的沸腾导致高压对系统的破坏等系列问题，都使得现有技术难以应用和应对。而本实施例，集热板8和聚热管4具有高强度特点，其完全可以应对上述关键问题，在无动力、无人值守、野外恶劣环境寿命均超过15～20年以上；

3.有效综合解决冬季需要突出和提升加热温度、加热功率，而暖季相反则需要尽量降低系统加热温度和功率的突出矛盾和难题。利用热能进行路基冻胀防控技术的应用需要面对的另一关键难题是：在暖季，伴随环境和路基内部温度的升高，集热、聚热系统内部温度、工作效率也会大幅升高，不仅会导致内部处于真空、封闭条件下的集热、聚热装置温度过高，导致装置和系统的破坏，也会由此导致路基内部温度的升高，导致路基内部水分大量散失、干裂等此生工程病害。而面对该问题的条件和要求，现有技术难以解决。本实施例主要通过充分考虑利用冬季、暖季太阳高度角的变化，即利用太阳与水平面形成夹角，即太阳高度角，冬季小、暖季大的变化特点，将本实施例的集热板8的背面与水平面的夹角d设置为70～80°，由此使得冬季太阳与集热板接近垂直，而暖季角度很小，靠近平行，由此改变冬季、暖季集热板不同的吸热条件，自行改变冬季、暖季的不同吸热效率，并解决该类问题。

同时，本实施例通过在集热板8上设置遮光板87，进一步减少暖季太阳对集热板8加热作用，而同时对冬季太阳的照射和加热没有影响，进一步提升该问题的有效解决。

4.在稳定性方面，本实施例通过低矮集热板8的设置，不仅增加装置整体在我国西部大风恶劣环境下的稳定性，而且重心的降低有助于装置的整体热循环推力的形成和增加，并保证整个循环和换热过程的顺畅、高效工作。

综上，本实施例提供的犁式防冻胀聚热装置3及其路基与现有工程技术相比具有显著的进步，并且实现对季节冻土区路基病害中冻融关键要素的控制，起到事半功倍的效果，也实现了路基地温等值线水平均衡、对称分布，消除路基热力耦合的差异影响，进一步增强路基力学场稳定。这些都有效避免路基，特别是宽幅路基，不均匀冻胀、纵向开裂等工程病害的产生，保证路基的长期稳定性，因此本实施例具有突出科学性和先进性。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种犁式防冻胀聚热装置，应用于路基，其特征在于，所述犁式防冻胀聚热装置包括：

集热板(8)，用于安装在路基主体(2)的一侧，所述集热板(8)包括保护底板(85)和安装在所述保护底板(85)上的超导热板(83)；

聚热管(4)，包括相互连通的吸热段(7)和放热段(5)，其中，所述吸热段(7)包括吸热单元(71)和吸热传输单元(72)，所述吸热传输单元(72)与所述超导热板(83)搭接、并通过U型固定卡(10)固定，所述放热段(5)用于插入所述路基主体(2)内部，所述超导热板(83)用于吸收太阳能、并传递热量至所述吸热段(7)，以加热所述吸热段(7)，所述吸热段(7)用于将吸收的热量传递至所述放热段(5)，所述放热段(5)用于加热所述路基主体(2)。

2.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：

吸热涂层(82)，覆盖在所述保护底板(85)和所述超导热板(83)的上表面。

3.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：

中空透光板(81)，安装在所述保护底板(85)和所述超导热板(83)的上方，所述中空透光板(81)的内部填充有保温气体，所述中空透光板(81)与所述超导热板(83)之间的间距大于20mm。

4.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：

保温板(84)，位于所述保护底板(85)和所述超导热板(83)之间以及所述超导热板(83)的两侧。

5.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：

边框(86)，位于所述保护底板(85)和所述超导热板(83)的外侧，起到固定和密封整个所述集热板(8)的作用；

遮光板(87)，位于所述边框(86)的顶部，所述遮光板(87)用于同时满足所述集热板(8)在冬季集热效率最大化和减小夏季太阳辐射对所述集热板(8)的加热作用的要求。

6.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述放热段(5)为圆形管，所述吸热单元(71)是截面为方形或长方形的金属管，所述吸热传输单元(72)为圆形金属管。

7.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)的背面与水平面形成的夹角d为45～90°。

8.根据权利要求7所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述吸热传输单元(72)的轴线与所述吸热单元(71)的轴线形成的夹角a，与所述集热板(8)的背面与水平面形成的夹角d相等。

9.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述吸热传输单元(72)的金属管壁(711)的底部开设有U型切口(712)，所述U型切口(712)的中部设置有工质回流延伸片(713)，所述吸热单元(71)连接在所述U型切口(712)。

10.一种犁式防冻胀聚热路基，其特征在于，所述犁式防冻胀聚热路基包括路基主体(2)、保温材料(9)和权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其中，所述路基主体(2)包括路堤(22)和铺设在所述路堤(22)上的道砟层(21)；

所述保温材料(9)设置在所述路堤(22)的部分顶面和坡面上，所述放热段(5)插入所述路基主体(2)内部。

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