CN201195817Y - 对流-通风复合路基 - Google Patents

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张明义
赖远明
董元宏
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Abstract

本实用新型涉及一种对流-通风复合路基，其结构特征是在压实的天然地表上置有压密夯实的路堤填土，路堤填土内铺设有贯通的水平通风管，且垂直于路基走向，再将块碎石护坡填加于路基两侧，且水平通风管贯穿块碎石护坡。本实用新型充分利用了块碎石护坡的自然对流降温效应和通风管的快速通风降温特点，将两者优点相结合实现对下部冻土的降温作用，提升冻土上限，使路基下部冻土温度均匀分布，解决由于季节活动层在冻融过程中产生的冻胀与融沉给路基所带来的破坏，确保多年冻土区高等级公路路基的长期稳定。

Description

对流—通风复合路基
技术领域
本实用新型涉及一种道路的结构，尤其是一种对流—通风复合路基。其可有效地降低高等级公路路基下部冻土温度，抬升冻土上限，提高冻土路基的稳定性。
背景技术
我国多年冻土主要分布在大、小兴安岭和松嫩平原北部及西部高山和青藏高原，约占国土面积的22.4％。在我国许多道路工程，例如青藏铁路、青藏公路(109国道)、214国道以及已纳入交通部规划之中的青藏高速公路等都面临着冻土问题。就青藏铁路而言，共有632km穿越多年冻土区，其中有275km处于高温多年冻土区(年平均地温≥-1.0℃)，有221km通过高含冰量多年冻土区(体积含冰量≥20％)，高温、高含冰量冻土重叠路段为134km。因此，对于寒区道路工程而言，都会面临严峻的冻土问题。就目前已纳入交通部规划的青藏高速公路而言，解决好冻土问题将成为确保其安全稳定的核心与关键。
发明内容
在全球气候变暖的大背景下，为实现对多年冻土区(尤其高温多年冻土区)高等级公路路基下多年冻土的保护，确保道路的安全稳定，本实用新型提供一种对流—通风复合路基。其根据青藏高原四季温差大、气温通常比地表温度低的气候特征，利用块碎石护坡的自然对流降温效应和通风管的快速通风降温特点，两者相结合实现对高等级公路路基下部冻土温度的降低，抬升多年冻土上限，确保冻土路基的多年稳定。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种对流—通风复合路基，是在压实的天然地表上置有压密夯实的路堤填土，路堤填土内铺设有贯通的水平通风管，且垂直于路基走向，再将块碎石护坡填加于路基两侧，且水平通风管贯穿块碎石护坡。
通风管直径为0.2～1.0m，管与管轴线间距为2～3倍管径，通风管轴线距天然地表为0.5～4.0m。护坡块碎石粒径为10～30cm，水平厚度为0.5～2.5m。
上述对流—通风复合路基工作原理是利用块碎石护坡的自然对流降温效应和通风管的快速通风降温特点，将两者优点相结合实现对下部冻土的降温作用。其工作过程可描述为：当冬季外界气温较低时，块碎石护坡外侧及上部温度低于内侧，内部空气密度外上部大于内下部，在重力和浮升力的作用下，外界冷空气从块碎石护坡底侧流入，内部热空气上浮，空气的流动将外部“冷量”带入路基中，同时把路基中的“热量”带出，实现对路基边坡及下部土体的降温作用；当夏季外界温度较高时，块碎石护坡外上部温度高于内下部，空气密度外上部小于内下部，空气处于相对静止状态，无对流发生。通风管横穿路基通过快速通风来实现对周围土体温度的改变，由于多年冻土区年平均气温低于0℃，并且具有冬季风大、夏季风小的气候特点，从而通风管实现了对路基负温的积累，达到保护下部冻土的目的。本实用新型充分利用了块碎石护坡和通风管的工作特点，可有效降低其下部冻土温度，提高冻土上限，防止冻土路基冻胀和融沉的发生。
本实用新型的优点与产生的有益效果是：
1、本实用新型充分利用了块碎石护坡的自然对流降温效应和通风管快速通风降温的特点，实现对路基下部冻土的降温作用，使其处在较低的温度状态，提升冻土上限，使路基下部温度场均匀分布，解决由于季节活动层在冻融过程中产生的冻胀与融沉给路基所带来的破坏；
2、本实用新型无需任何外部动力设施，无污染，保护生态环境。并且，块碎石取材方便，通风管可在工厂加工完成后运往现场直接铺设，对冻土不会产生大的人为扰动，可满足高温、高含冰量冻土地区高等级公路工程稳定性的特殊要求；
3、本实用新型结构简单，主要材料为块碎石、混凝土和钢筋或PVC材料，成本低，易于施工与维护，降温效果和工程稳定性好，具有较好的应用推广前景。
附图说明
图1是对流—通风复合路基立体示意图
具体实施方式
下面结合附图，将对本实用新型再做进一步的说明。
参照附图1，一种对流—通风复合路基，首先将天然地表4压实，然后填筑路基填土1，并在路基填土1内部铺设贯通的水平通风管2，且垂直于路基走向，压密夯实；通风管2直径为0.5m，管与管轴线间距为3倍管径，通风管轴线距天然地表4为0.7m；再将块碎石护坡3填加于路基两侧，护坡块碎石坡面粒径为10～30cm，水平厚度为1.5m，且水平通风管2贯穿块碎石护坡。
其工作过程可描述为：当冬季外界气温较低时，块碎石护坡外侧及上部温度低于内侧，内部空气密度外上部大于内下部，在重力和浮升力的作用下，外界冷空气从块碎石护坡底侧流入，内部热空气上浮，空气的流动将外部“冷量”带入路基中,同时把路基中的“热量”带出，实现对路基边坡及下部土体的降温作用；当夏季外界温度较高时，块碎石护坡外上部温度高于内下部，空气密度外上部小于内下部，空气处于相对静止状态，无对流发生。通风管横穿路基，通过快速通风来实现对周围土体温度的改变，由于多年冻土区年平均气温低于0℃，并且具有冬季风大、夏季风小的气候特点，从而通风管实现了对路基负温的积累，达到保护下部冻土的目的。本实用新型充分利用了块碎石护坡的自然对流降温效应和通风管的快速通风降温特点，将两者优点相结合实现对路基下部冻土的降温作用。

Claims (3)

1.一种对流—通风复合路基，其特征是在压实的天然地表(4)上置有压密夯实的路基填土(1)，路基填土(1)内部铺有贯通的水平通风管(2)，且垂直于路基走向；再将块碎石护坡(3)填加于路基两侧，且水平通风管(2)贯穿块碎石护坡(3)。
2.根据权利要求1所述的一种对流—通风复合路基，其特征是通风管(2)管直径为0.2～1.0m，管与管轴线间距为2～3倍管径，并且其轴线距天然地表(4)为0.5～4.0m。
3.根据权利要求1所述的一种对流—通风复合路基，其特征是护坡块碎石粒径为10～30cm，水平厚度为0.5～2.5m。
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