CN201420272Y

CN201420272Y - 寒区工程中用的复合式通风管

Info

Publication number: CN201420272Y
Application number: CN2009201276827U
Authority: CN
Inventors: 黄明奎; 张学富
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2019-06-17

Abstract

本实用新型涉及一种寒区工程中用的复合式通风管，包括用于承担外界工程的荷载的外管，和设于外管内的用于通风的金属内管，所述外管和金属内管均为实壁管，在外管和金属内管之间具有环绕金属内管的气体夹层，由此构成复合式通风管，所述复合式通风管两端的外管和金属内管之间用实体密封，使复合式通风管具有通过气体进行冷量交换和热量屏蔽的密闭气体夹层。本实用新型的密闭气体夹层具有良好的冷量交换和热量屏蔽的性能，能够有效地防止寒区工程的冻胀、融沉等病害。

Description

寒区工程中用的复合式通风管

技术领域

本实用新型涉及寒区工程领域，更具体地说，涉及一种寒区工程中用的复合式通风管。

背景技术

冻土地区工程建设任务中，例如青藏公路、青康公路以及最近刚通车的青藏铁路大部分路段穿过多年冻土区。铁路和公路路基、路堤下部的多年冻土(连续多年冻土和不连续多年冻土)上限的下降所造成的不均匀沉降是造成道路破坏和其他建筑物破坏的最主要方式。在世界各地其他寒冷地区的铁路、公路工程以及其他建筑工程也存在着类似的状况。在这类冻土工程中目前经常采用的工程措施是在路基土埋设保温材料、抬升路基高度或采用抛片石(碎石)护坡(路基)、遮阳棚(板)路基、以桥代路或者在路基、路堤或房屋基础层中预埋通风管等，这些措施在冻土区筑路或其它寒区工程建设中取得了一定的效果。

如图1所示，目前使用的路基通风管100是混凝土管或塑料管，一般选用内径为25cm～50cm的预制成品，管壁壁厚数厘米。这种水平铺设的路基通风管100的作用机制是以近地面层天然风压为原动力。在我国高原冻土区，因海拔高，受高空气流影响显著，近地面层不仅风多，风速大，而且主导风向集度高，因此平卧路基通风管100内平均风速可达0.5米/秒，如图1中黑色箭头表示路基通风管100中可能的风向。这种路基通风管100的管壁是实体的混凝土或者是带有壁孔的透壁式混凝土管，它的作用是基于强迫对流换热原则上的，也就是通过路基通风管100的管壁材料的热传导才能影响到管壁周围介质的温度场。从上述分析可以看出这种路基通风管100的作用机制和它的有效性。但也可看出仅通过管壁的热交换作用，效率不会太高。从上面分析可以知道，现有的路基通风管100虽然能够在冬季将路基土200里面的热量带出来，起到冷却地基的作用，但是在夏季同样能将大量的外界热量带入路基土200中，导致路基土200下的冻土融化，路基塌陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述路基通风管的传热速度过快、隔热性能不好，容易导致冷季路基冻胀，暖季冻土融化、路基塌陷等病害问题，提供一种具有冷季冷量交换、暖季热量屏蔽的热二极管效应的寒区工程中用的复合式通风管。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种寒区工程中用的复合式通风管，包括用于承担外界工程的荷载的外管，和设于外管内的用于通风的金属内管，所述外管和金属内管均为实壁管，在外管和金属内管之间具有环绕金属内管的气体夹层，由此构成复合式通风管，所述复合式通风管两端的外管和金属内管之间用实体密封，使复合式通风管具有通过气体进行冷量交换和热量屏蔽的密闭气体夹层。

所述密闭气体夹层厚5～30cm。

所述金属内管的管壁厚0.05～1.2cm。

所述外管的管壁厚5cm～18cm。

所述外管为混凝土管或塑料管。

所述复合式通风管由多截长度为150～300cm的管段拼接组成，管段拼接处的内、外管之间设有支撑结构。

所述复合式通风管两端的外管和金属内管之间的密封实体长30～80cm。

所述密封实体与外管为一体结构。

所述密封实体为套在内、外管之间的混凝土管或塑料管。

本实用新型的复合式通风管的结构简单、施工简便、造价低廉，在多年冻土地带采用有其优越性。在冷季，外界冷空气在本实用新型的复合式通风管内层流动，由于外界冷空气温度低，而路基内温度相对较高，使得复合式通风管中外管和内管之间的间隙中，空气内外两侧产生温度差异及气体在冷暖温度下密度差异等驱使，促使中间间隙的气体产生对流，从而路基内热量通过间隙内的气体的对流及内管的导热性较好的材料的热传导带入内管内与外界相连的气体中，并通过内层气体的流动带离路基，同时在路基热量带走的过程中，外界冷量也进入路基，从而达到冷却路基的目的。在暖季，外界气体温度较高，路基内温度相对较低，热空气在复合式通风管的内管的内壁所围成的空间中流动，由于冷空气密度较大，热空气密度较小，使得复合式通风管的内管和外管之间的间隙内的气体处于相对静止的状态，外界与路基之间的热交换主要是通过间隙内的夹层气体的热传导进行，然而气体的热传导系数较低，传递的热量较小，这时复合式通风管间隙内的夹层气体在外界与路基热交换过程中起到了热量屏蔽的作用，外界进入路基的热量较少，从而有效的降低了冻土的融化和路基的塌陷。由此可见，对于复合式通风管，由于中间密闭夹层气体的作用，使得外界与路基之间在冷季产生冷量交换，在暖季引起热量屏蔽的热交换效果，形成冷季冷量交换、暖季热量屏蔽的热二极管效应。另外，由于本实用新型的复合式通风管的中间夹层气体的这种作用，可有效的减轻普通通风路基与透壁式通风管在冷季冷量进入过多，同时在暖季热量进入过多的问题，在一定程度上可以有效地抑制或减轻寒区工程问题的冻胀和融沉病害。例如在冻土地区，修建铁路或公路时，在防止冻融问题造成的路基冻胀和融沉、塌陷等病害方面能起重大的作用。因此，本实用新型对于维护多年冻土区路基下部多年冻土和工程建筑的长期稳定将产生积极和重要作用。

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是现有技术中的路基通风管安装在路基中的结构示意图；

图2是本实用新型的复合式通风管安装在路基中的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示的是本实用新型的复合式通风管安装在路基中的结构示意图。本实用新型的复合式通风管300包括用于承担外界工程的荷载的外管301和设于外管301内的用于通风的金属内管302，外管301和金属内管302均为实壁管，在外管301和金属内管302之间具有环绕金属内管302的气体夹层308，由此构成复合式通风管，复合式通风管300两端的外管301和金属内管302之间用实体封闭，使复合式通风管具有通过气体进行冷量交换和热量屏蔽的密闭气体夹层。

上述密闭气体夹层的厚度为5cm至30cm。

金属内管302可用导热性良好的各种金属材料制成，例如，钢、铁、铝等金属材料或者其他合金材料。外管301可用混凝土管、塑料管等。

外管301为承载压力的骨架，承担来自外界(即地基土)的主要荷载，外管301的管壁厚5cm～18cm。复合式通风管两端的外管301和金属内管302之间的密封实体303长为30～80cm。密封实体308为套在金属内管302和外管301之间的混凝土管或塑料管，也可将密封实体308与外管301一体化构成。

在图2所示意的优选实施例中，将复合式通风管300埋设在碎石路基200中且临近冻土层。复合式通风管300的金属内管302和外管301的管壁厚度应考虑埋在路基200中承受的荷载和使用检修年限的要求选用恰当厚度的材料。如果外管301采用实心混凝土管，则管壁厚为5cm～18cm即能满足强度要求；当外径40cm～70cm时，管壁厚度可在5cm～8cm，当外径70cm～100cm时，管壁厚度可在8cm～12cm；当外径100cm～120cm时，管壁可选12cm～18cm，也可采用实心非金属管。

复合式通风管300的长度应以它以某方位在路基中的有效长度来决定，如果寒区路面较宽，将导致复合式通风管300较长时，这时可以用多截长度为150～300cm的管段拼接组成，管段拼接处的内、外管之间设有支撑结构，例如，用环状的混凝土管套在金属内管302和外管301之间。

如果复合式通风管300较长，在制作过程中应在外管301上每隔150cm～200cm设置一道加劲肋，以增强复合式通风管300的承载能力。

如果将复合式通风管300铺设在公路或铁路的土质路基中，在多年冻土带修筑铁路的路基和路堤中，应精心设计埋设复合式通风管300的路基剖面结构，并应使复合式通风管300尽量靠近下面的冻土层。从复合式通风管300的强度及路基稳定性的角度出发，复合式通风管300的埋深应大于3～5倍的管径(即外管301的直径)(大管径可取小值，小管径可取大值)，反过来，当工程的埋深已确定的情况下，从冷却效果和经济性出发，通风管的外管径应为埋深的1/3～1/5。另外复合式通风管300在抵抗荷载的过程中应具有足够的承载能力，以达到最佳效果。同时，在管道铺设的过程中，为防止地表水下渗进入到路基下冻土层，可在铺设复合式通风管之前水平地铺设塑料排水板，然后铺设复合式通风管300，(即在复合式通风管300的下方预设有排水板)，以便通过塑料排水板将渗入路基的地表水及时排离路基，减少地表水对路基的影响。

沿路面的线路方向，不必将复合式通风管300一个一个的紧挨着并排排列，相邻复合式通风管300的中心距取复合式通风管300的外管301的直径3倍～6倍为宜，既可节省管材，又可使复合式通风管300的效率充分发挥。

显然，本实用新型的复合式通风管还可用于在冻土地带的其他建筑物的地基构建。例如，在冻土地带修建房屋或其他基础设施时，也可用本实用新型的复合式通风管铺设在由冻土构成的地基上，防止地基由于冻土的融化而造成的变形、塌陷。

Claims

1、一种寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，包括用于承担外界工程的荷载的外管(301)，和设于外管(301)内的用于通风的金属内管(302)，所述外管和金属内管均为实壁管，在外管(301)和金属内管(302)之间具有环绕金属内管的气体夹层(308)，由此构成复合式通风管，所述复合式通风管的外管(301)和金属内管(302)之间的环绕金属内管的气体夹层(308)的两端用实体密封，使复合式通风管具有通过气体进行冷量交换和热量屏蔽的密闭气体夹层。

2、根据权利要求1所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述密闭气体夹层(308)厚5～30cm。

3、根据权利要求1所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述金属内管(302)的管壁厚0.05～1.2cm。

4、根据权利要求1所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述外管(301)的管壁厚5cm～18cm。

5、根据权利要求1或4所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述外管(301)为混凝土管或塑料管。

6、根据权利要求1所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述复合式通风管由多截长度为150～300cm的管段拼接组成，管段拼接处的内、外管之间设有支撑结构。

7、根据权利要求1所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述复合式通风管两端的外管(301)和金属内管(302)之间的密封实体长30～80cm。

8、根据权利要求7所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述密封实体与外管(301)为一体结构。

9、根据权利要求7所述的寒区工程中用的复合式通风管，其特征在于，所述密封实体为套在内、外管之间的混凝土管或塑料管。