CN216551391U - 一种基于热棒保温板与通风管的复合路基 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于路基技术领域，公开了一种基于热棒保温板与通风管的复合路基，包括路堤，填筑于经处理压实的冻土地基上；多根通风管，依次沿所述路堤的纵向延伸方向等间距水平埋设于路堤内，且每根通风管的两端延伸至路堤的两侧外形成进风口或出风口；XPS保温板，铺设于路堤内，且位于多根通风管上方；若干个热棒，分别埋设于路堤两侧的冻土地基中；若干个热棒沿路堤的纵向延伸方向等间隔设置。本实用新型的路基结构设计合理，易于施工与维护，降温效果和工程稳定性好，市场应用空间巨大，具有较好的应用推广前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及路基技术领域，尤其涉及一种基于热棒保温板与通风管的复合路基。
背景技术
我国多年冻土主要分布在青藏高原、东北大、小兴安岭和松嫩平原北部及西部高山等地。青藏高原多年冻土区是世界上中、低纬度地带面积最广、厚度最大、温度最低的多年冻土区，其面积约150万平方公里，约占中国多年冻土区总面积的70％。
多年冻土地区长期低温，降温速率快，且昼夜温差大，加之冻土的特殊工程性质，致使产生冻土地区纵向裂缝、不均匀沉降、车辙等病害较多，大大降低了道路的施工质量和服务水平。特别是近年来，随着全球气温的升高，多年冻土在慢慢退化，公路修筑工程对冻土的扰动更是直接加剧了公路影响范围内冻土的融化，导致路基路面病害频发，严重影响了多年冻土地区公路的正常运行。
研究发现，多年冻土地区路基土体中常常存在温度较高的融化核或融化盘区域，该区域的存在降低了路基土体的强度和刚度，诱发诸如不均匀沉降、开裂等众多病害。
为了避免冻土地基中冻土的融化也会直接导致上述公路病害的发生，现有技术通常采用通风管路基或热棒路基对冻土结构进行维护，但是通风管只能降低路基土体中的温度，对于冻土层保护效果甚微；而热棒能够一定程度消散冻土地基中的热量，但不能阻隔路基土体热量向冻土层的热传递。
为了解决上述现有技术中的不足，本实用新型提出了一种基于热棒保温板与通风管的复合路基结构。
实用新型内容
为了解决上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种基于热棒保温板与通风管的复合路基。
本实用新型的一种基于热棒保温板与通风管的复合路基是通过以下技术方案实现的：
一种基于热棒保温板与通风管的复合路基，包括：
路堤，填筑于经处理压实的冻土地基上；
多根通风管，依次沿所述路堤的纵向延伸方向等间距水平埋设于所述路堤内；
XPS保温板，铺设于所述路堤上，且位于多根所述通风管上方；
若干个热棒，分别埋设于所述路堤两侧的所述冻土地基中；若干个所述热棒沿所述路堤的纵向延伸方向等间隔设置。
进一步地，每个所述热棒位于的两个相邻所述通风管之间。
进一步地，每个所述热棒包括钢管，所述钢管为封闭抽真空的钢管，且所述钢管内填充有液态氨。
进一步地，每个所述热棒与其同侧的所述路堤的坡脚横向水平距离结合热棒作用半径设置。
进一步地，所述热棒的棒体结构沿其长度方向依次为下部蒸发段、中部绝热段和上部冷凝段；
所述下部蒸发段埋设于冻土层中；
所述上部冷凝段上装有散热翅片，置于大气中。
进一步地，所述XPS保温板由多个保温板块拼接组成。
进一步地，相邻的两个所述保温板块之间均通过U型针无缝连接。
进一步地，还包括若干个供电采温系统，若干个所述供电采温系统沿所述路堤纵向延伸方向等间隔设置；
每个所述供电采温系统均包括供电系统和温度采集装置，所述温度采集装置与所述供电系统电性连接；且所述供电系统包括太阳能板、支柱及供电箱；
所述太阳能板通过所述支柱与所述供电箱连接；
所述温度采集装置包括：
自动温度记录仪，通过导电线与所述供电箱电性连接；
数据储存器，与所述自动温度记录仪电性连接；
若干个温度传感器，分别埋设于路基或冻土地基中，且分别通过数据采集线与所述自动温度记录仪电性连接。
进一步地，所述自动温度记录仪的型号为LU－C3000。
进一步地，所述温度采集装置包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器A1、温度传感器B1和温度传感器C1；
其中，所述温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C和温度传感器D沿同一竖直方向埋设；所述温度传感器A埋设于路基横断面中心线上；
所述温度传感器A1埋设于冻土地基中，测量路基作用范围外冻土地基的地温；且与所述温度传感器B位于同一水平高度；
所述温度传感器B1埋设于冻土地基中，且与所述温度传感器C位于同一水平高度；
所述温度传感器C1埋设于冻土地基中，且与所述温度传感器D位于同一水平高度。
进一步地，所述太阳能板的功率大于160W。
进一步地，所述供电箱提供24V直流电源，用于温度记录仪工作用电需求。
进一步地，所述数据存储器为U盘。
进一步地，所述U盘的内存为1G以上，用于保存结构温度记录数据。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
本实用新型将通风管、保温板与热棒结合起来，充分发挥了各自的优点及各个措施之间的协同保护作用，在降低冻土温度、保持冻土上限、提高路基稳定性等方面达到了优异的效果。在本结构的冻土保护措施中，通风管内的空气对流和热交换，可有效减少路堤土体中积蓄热量、提高路堤稳定性；利用保温材料的大热阻，可有效减少热量向路基土体及冻土地基传递，减小路基下冻土的人为上限深度，保护多年冻土；热棒可有效地消散冻土地基中的热量，降低冻土层温度，提高冻土地基的稳定性。本结构利用通风管、热棒与保温材料在冻土路基稳定性方面发挥的综合作用，从减少路基顶面热量输入、降低路基内部热量积聚、消散冻土层地基中多余热量及降低温度等角度，多维度多方面综合发挥通风管、热棒与保温材料的协同作用，有效杜绝了单一措施在冻土路基保护中的局限性与缺陷，可最大程度地保护冻土、提高路基稳定性。该复合路基综合利用各类工程措施优点，路基稳定性得到大幅提高，显著降低了路基纵向裂缝、不均匀沉降、融沉等多种冻土病害的发生。
本实用新型结构简单，主要材料为路基填料、通风管、XPS保温板和热棒，材料来源广泛，便于施工。通风管为钢筋混凝土圆管，可提前预制后直接运往施工现场进行铺设，且通风管两侧利用记忆弹簧设置管口挡板，冷季自动开启，热季自动闭合，节省人力且效果良好；XPS保温板和热棒可提前向厂家预定，运到施工现场按要求埋设到设计深度。上述施工过程都不会对冻土产生大的人工扰动，满足冻土地区工程稳定性的特殊要求。
路基温度自动采集系统可充分利用高原地区丰富的太阳能发电，自动采集储存路基土体及地基不同深度冻土温度，该数据可用于路基结构应用成效分析、冻土融沉监测及相关科研工作，具有重大的使用价值和意义。
通风管、XPS保温板及热棒发挥降温功能时无需任何外部动力设施，无污染，能有效保护高原脆弱的生态环境。
路基结构设计合理，易于施工与维护，降温效果和工程稳定性好，市场应用空间巨大，具有较好的应用推广前景。
附图说明
图1为本实用新型复合路基的整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，本实施例提供一种基于热棒保温板与通风管的复合路基，包括经处理压实的冻土地基5，以及经处理压实的冻土地基5上填筑的路堤2。本实施例通过在路堤2内部，沿着路堤2纵向延伸方向的同一平面上，由前至后依次等间距埋设有多根通风管3，使得多根通风管3的管轴线与路堤2的横断面竖向中心线相互垂直，从而通过多根通风管3与复合路基外界实现空气对流和热交换，从而减少路堤土体中积蓄热量，进而提高本实施例复合路基的结构稳定性。
本实施例在路堤2上还铺设有XPS保温板1，使得XPS保温板1与通风管3平行设置，从而能够减少外界热量由路堤2的上方往路基2及冻土地基5的传递，从而降低外界温度变化对冻土地基5结构的影响，进一步提高本实施例复合路基的结构稳定性，提高了对多年冻土结构的保护。
本实施例在路堤2的坡脚两侧设置了若干个热棒，使热棒4的底端均竖直埋设于冻土地基5中；并且若干个热棒4沿路堤2的纵向延伸方向等间隔设置，每个热棒4位于与其相邻的两个通风管3的管距中心处，从而使得热棒的作用范围能够有效覆盖于冻土区域，进而可以通过热棒将冻土地基中的热量进行消散，从而能够降低冻土地基的温度，更进一步降低了冻土地基受温度的影响，更进一步地提高了本实用新型路基结构的稳定性。
本实施例将通风管3、保温板与热棒4结合起来，充分发挥了各自的优点，在降低冻土温度、保持冻土上限、提高路基稳定性等方面达到了优异的效果。本实施例利用通风管3内的空气对流和热交换，可有效减少路堤2土体中积蓄热量、提高路堤2稳定性；利用保温材料的大热阻，可有效减少热量向冻土地基5传递，减小路基下冻土的人为上限深度，保护多年冻土；热棒4可有效地消散冻土地基5中的热量，降低冻土层温度，提高冻土地基5的稳定性。本实施例的复合路基综合利用各类工程措施优点，路基稳定性得到大幅提高，显著降低了路基纵向裂缝、不均匀沉降、融沉等多种冻土病害的发生。
并且，本实施例的复合路基结构简单，主要材料为路基填料、通风管3、XPS保温板1和热棒4，材料来源广泛，便于施工。通风管3为钢筋混凝土圆管，可提前预制后直接运往施工现场进行铺设，且通风管3两侧利用记忆弹簧设置管口挡板，冷季自动开启，热季自动闭合，节省人力且效果良好；XPS保温板1和热棒4可提前向厂家预定，运到施工现场按要求埋设到设计深度。上述施工过程都不会对冻土产生大的人工扰动，满足冻土地区工程稳定性的特殊要求。
为了保证热棒4能够有效对冻土地基5内的温度进行消散，本实用新型的另一个优选的实施例中，每个热棒3与其同侧的路堤2坡脚横向水平距离为1～3m；且若干个热棒4沿路堤2的纵向延伸方向以(6～10)n×Φd的间隔等间隔设置；其中，Φd为通风管3的外径，且n为≥1的整数。从而使得热棒4能够有效对冻土地基5内的温度进行消散，从而提高了本实施例路基结构的稳定性。
为了保证热棒4能够实现对冻土地基5内的温度进行消散，本实用新型的另一个优选的实施例中，每个热棒4均包括钢管，钢管封闭抽真空的钢管，且钢管内填充有液态氨；且热棒4的管壳外径为85～105mm，热棒4的壳壁厚度为10～20mm。
为了使热棒3能够快速对冻土地基5内的温度进行消散，本实用新型的另一个优选的实施例中，热棒4的棒体结构沿其长度方向依次为下部蒸发段、中部绝热段和上部冷凝段；下部蒸发段的长度为6～7m，埋设于冻土层中；上部冷凝段的长度为3～4m，且其上装有散热翅片，置于大气中；从而保证热棒3的结构能够快速对冻土地基5内的温度进行消散，降低温度变化对于路基结构的影响，从而提高了本实施例路基结构的稳定性。
为了保证通风管能有效与复合路基外界实现空气对流和热交换，本实用新型的另一个优选的实施例中，每根通风管3的结构和尺寸均相同，每根通风管3的管壁厚均为0.05m～0.075m；且前后相邻的两根通风管3的管心距离为(3～5)×Φd；其中，Φd为通风管3的外管径，且Φd为0.4m～0.7m；从而减少路堤土体中积蓄热量，进而提高本实施例复合路基的结构稳定性。
本实用新型的另一个优选的实施例中，每根通风管3的管心与路堤2的底面距离为0.5m～1.0m。
本实用新型的另一个优选的实施例中，XPS保温板1由多个保温板块拼接组成，且相邻的两个保温板块之间均通过U型针无缝连接。
本实用新型的另一个优选的实施例中，XPS保温板1的板厚为40mm～75mm，XPS保温板1上表面距路堤2顶面的距离为0.6m～1.0m。
本实用新型的另一个优选的实施例中，若干个供电采温系统，若干个供电采温系统沿路堤2纵向延伸方向等间隔设置，且两个相邻的供电采温系统之间间隔5～10km；每个供电采温系统均包括供电系统和温度采集装置，温度采集装置与供电系统电性连接；从而使得通过供电采温系统对于本实施例的复合路基土体的温度进行监测，从而使得当温度异常时，工作人员能够及时发现并进行处理，从而有效避免问题处理不及时对冻土地基5造成严重损害，从而有效提高了对冻土地基5的保护。
为了保证温度采集装置的正常工作，本实施例通过供电系统对于温度采集装置进行供电。为了保证供电工作工作的正常进行，本实施例的供电系统包括太阳能板10、支柱9及供电箱8；太阳能板10通过支柱9与供电箱8连接，通过太阳能板10将太阳能转化为电能，电能经支柱9传输并储存于供电箱8内，用于给温度采集装置进行供电。
为了实现对温度的采集，本实施例的温度采集装置包括：自动温度记录仪6，通过导电线11与供电箱8电性连接，且其数据记录间隔为1s～10min；数据储存器7，与自动温度记录仪6电性连接；若干个温度传感器，分别埋设于路基或冻土地基5中，且分别通过数据采集线与自动温度记录仪6电性连接。从而使得通过温度采集装置对于本实施例的复合路基的不同区域土体的温度进行监测，从而使得当温度异常时，工作人员能够及时发现并进行处理，从而有效避免问题处理不及时对冻土地基5造成严重损害，从而有效提高了对冻土地基5的保护。
为了确保本实用新型的温度传感器可以高效对冻土地基5和路基2的温度监测，本实用新型的另一个优选的实施例中，温度采集装置包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器A1、温度传感器B1和温度传感器C1；温度传感器用于采集路基及地基温度，用于对比分析该复合路基土体及结构影响范围内外冻土层的地温，进而分析该复合路基在冻土保护中的作用；
其中，温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C和温度传感器D沿同一竖直方向埋设；温度传感器A埋设于路基横断面中心线上且与路基底部距离0.2～0.4m，且温度传感器A与温度传感器B之间间隔2～3m，温度传感器B与温度传感器C之间间隔3～5m，温度传感器C与温度传感器D之间间隔5～8m；
温度传感器A1埋设于冻土地基5中，距离路基右侧坡脚水平距离1～2m；且与温度传感器B位于同一水平高度；
温度传感器B1埋设于冻土地基5中，且与温度传感器C位于同一水平高度；
温度传感器C1埋设于冻土地基5中，且与温度传感器D位于同一水平高度。
显然，上述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于热棒保温板与通风管的复合路基，其特征在于，包括：
路堤(2)，填筑于经处理压实的冻土地基(5)上；
多根通风管(3)，依次沿所述路堤(2)的纵向延伸方向等间距水平埋设于所述路堤(2)内，且每根所述通风管(3)的两端延伸至所述路堤(2)的两侧外形成进风口或出风口；
XPS保温板(1)，铺设于所述路堤(2)内，且位于多根所述通风管(3)上方；
若干个热棒(4)，分别埋设于所述路堤(2)两侧的所述冻土地基(5)中；若干个所述热棒(4)沿所述路堤(2)的纵向延伸方向等间隔设置。
2.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，每个所述热棒(4)位于两个相邻的所述通风管(3)之间。
3.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，每根所述通风管(3)的结构和尺寸均相同。
4.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，每个所述热棒(4)均包括钢管，所述钢管封闭抽真空的钢管，且所述钢管内填充有液态氨。
5.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，所述热棒(4)的棒体结构沿其长度方向依次为下部蒸发段、中部绝热段和上部冷凝段；
所述下部蒸发段埋设于冻土层中；
所述上部冷凝段上装有散热翅片，置于大气中。
6.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，所述XPS保温板(1)由多个保温板块拼接组成。
7.如权利要求6所述的复合路基，其特征在于，相邻的两个所述保温板块之间均通过U型针无缝连接。
8.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，所述XPS保温板(1)的板厚为40～75mm。
9.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，若干个供电采温系统，若干个所述供电采温系统沿所述路堤(2)纵向延伸方向等间隔设置；
每个所述供电采温系统均包括供电系统和温度采集装置，所述温度采集装置与所述供电系统电性连接；且所述供电系统包括太阳能板(10)、支柱(9)及供电箱(8)；
所述太阳能板(10)通过所述支柱(9)与所述供电箱(8)连接；
所述温度采集装置包括：
自动温度记录仪(6)，通过导电线(11)与所述供电箱(8)电性连接；
数据储存器(7)，与所述自动温度记录仪(6)电性连接；
温度传感器，埋设于路基或冻土地基(5)中，且通过数据采集线与所述自动温度记录仪(6)电性连接。
10.如权利要求9所述的复合路基，其特征在于，所述温度传感器包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器A1、温度传感器B1和温度传感器C1；
其中，所述温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C和温度传感器D沿同一竖直方向埋设；所述温度传感器A埋设于路基横断面中心线上；
所述温度传感器A1埋设于冻土地基(5)中，且与所述温度传感器B位于同一水平高度；
所述温度传感器B1埋设于冻土地基(5)中，且与所述温度传感器C位于同一水平高度；
所述温度传感器C1埋设于冻土地基(5)中，且与所述温度传感器D位于同一水平高度。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20220517 |