[实用新型]一种主动制冷和自恢复寒区边坡支护结构

说明书

技术领域

本实用新型属于寒区边坡支护技术领域，具体涉及一种主动制冷和自恢复寒区边坡支护结构及施工方法，特别适用于多年冻土地区的公路、铁路边坡和天然边坡的支护工程。

背景技术

随着经济建设的快速发展，各式各样的寒区工程相继修建，工程建设产生了大量新边坡。新边坡的出现，不可避免地破坏了原有地表植被、水流路径等，造成地表换热条件改变，施工完成后土坡面的吸热面积和吸热量显著增加，原有冻土的热量平衡遭到破坏，总体热量吸入大于热量支出，冻融活动层温度升高，冻土上限下降，影响冻土边坡的稳定性，而冻土边坡稳定性对线路长期安全运营具有潜在的威胁。因此，必须对其进行工程治理。普通的治理措施是换填冻融层土体，坡面增设隔热保温层和非寒区的锚喷支护措施，由于冻土含冰率高和温度敏感性特点，并且随着全球气候的变暖，热融量增多，换填法工程量巨大，隔热保温稳固措施不可靠，且影响地表植被种植面积，荒漠化程度逐渐上升，普通锚喷支护结构不能降低冻土上限的下降，且遭受强烈冻胀支护结构容易破坏。

针对现有工程措施无法根治冻土边坡冻融滑塌的缺陷，申请号：201310484351.X的专利提出了一种防治寒区边坡冻融滑塌的框架热锚管结构。该结构的主要特点：一方面是热锚管能够主动降低周围融化冻土的温度，使其处于冻结状态，减少热融滑塌量；另一方面是热锚管与框架结合对边坡进行支护。通过主动冷却与被动支护相结合的措施，为冻土边坡的冻融滑塌治理问题提供了新方法，并取得了良好的治理效果。然而该结构也存在明显的缺陷，在夏季，外界环境温度高于坡体温度，热锚管中的制冷剂蒸汽不能在冷凝段得到冷却，热锚管的主动冷却工作几乎停止，当坡体内冬季储存在的冷量被消耗殆尽，冻融活动层土体不能被降温冷却，土体强度降低，框架热锚管支护结构承受的外荷载增大，往往造成边坡热融滑塌失稳；更为严重的是在夏季日照强烈温度较高时，由于热锚管金属壁自身导热，还会将部分热量传到冻土里，加剧边坡冻土的融化。冬季冻融活动层冻胀作用强烈，使锚具固定约束的框架受到巨大的冻胀力，造成框架结构破坏；热锚管需要专门工厂制作，由于热锚管长度较长，为厂家制作和长途运输到工地带来不便，使得工程造价居高不下。除此之外，护面仅靠植被和抛石稳固热融土体的能力较弱。

发明内容

针对上述现有支护技术的缺点和基于保护冻土良好发育的原则，本实用新型的目的是提供一种主动制冷和自恢复寒区边坡支护结构及施工方法，解决目前支护结构冷却效果差，减轻冻胀对支护结构的危害，坡面植被覆盖率低的缺点，进一步提高寒区边坡的稳定性。

本实用新型是一种主动制冷和自恢复寒区边坡支护结构，主动制冷和自恢复寒区边坡支护结构，包括框架、热锚管5和制冷装置，热锚管5由热管6通过螺纹与中空锚管12连接构成；金属内管7嵌套于金属外管8内，金属内管7与金属外管8之间两端封闭构成中空封闭圆筒，并在封闭圆筒内充填传热工质9形成热管6；制冷装置由制冷片14，温控开关15和太阳能板16通过导线17连接构成；热锚管5的冷凝段A安装制冷片14；在热锚管5上依次套锚具18、弹簧19和垫板20,并放置于坡体洞内；在热锚管5内压力注入浆体21，通过中空锚管12上的出浆孔13与周围土层粘结成锚固段C；在坡面上施作土工格栅22和框架，热锚管5穿越横梁2和立柱3的交叉位置，用锚具18将热锚管5锚固于框架上；在坡脚施设排水沟24；用导线17依次将制冷片14，框架上的温控开关15和太阳能板16连接。