[实用新型]一种用于冻土路基坡面降温的管道式空心调控层

说明书

本实用新型涉及一种用于冻土路基坡面降温的管道式空心调控层，该空心调控层为多条空心管并排固定形成的层结构，所述空心管为一体结构；所述空心调控层沿路基坡面顺坡铺设，其位于路肩侧的通风口最高点距离路面‑90~150cm。本实用新型将以往路基调控机构单向通风降温过程改变为双向通风降温过程，使得总体路基坡面降温效能成倍增加，特别是在冬季由阴坡到阳坡方向空气流动过程降温效能更为突显。此外，本实用新型针对高填方路基也提供了两种高性价比的降温结构，均为破解“阴阳坡效应”对路基稳定性构成的重要威胁、有效解决多年冻土区高速公路修筑难题找到有效解决途径。

技术领域

本实用新型涉及冻土工程领域，尤其涉及一种用于冻土路基坡面降温的管道式空心调控层。

背景技术

冻土是一种温度低于0℃且含有冰的土岩，冻土的力学强度会随着温度的变化而发生巨大的改变：温度越低其强度越大，温度低于-1.5℃时，其瞬时抗压强度与一般岩石相当；而温度高于-0.5℃至0℃时，其抗压强度相当于一般土块、甚至基本丧失。因此，我国寒区科学工作者立足国情，围绕青藏铁路、青藏公路等国家重大工程，在以“冷却路基”科学思想的指导下，针对各种调控路基温度场的工程措施开展了系统的科学实践。

目前，为应对太阳辐射对路基坡面的加热作用，为满足冻土路基力学稳定性、热学稳定性的基本要求，同时也为破解“阴阳坡效应”（ “阴阳坡效应”指路堤阳坡吸热量大于阴坡吸热量，由此导致阳坡下部对应的冻土始终处于更加快速的退化或融化过程中，而阴坡则保持相对稳定或缓慢的退化过程。并由此造成阴坡、阳坡对应冻土退化速率的差异，以及导致路基强度和稳定性的差异）对路基稳定性的威胁，主要提出了遮阳板路基、块石（碎石）护坡路基以及空心块护坡等冻土路基调控措施，其中，空心块护坡措施（在路基坡面顺序、层叠放置一定厚度的预制混凝土空心块）兼具前两者的优点，在降温、稳定性方面效果更佳。

但是，空心块护坡措施具有以下缺点：（1）在施工现场得靠人工一块一块排放，先成排再成列最后层层堆叠，操作繁琐、效率低下；（2）由于是人工排放堆叠，难以保证空心块的绝对整齐和对正，经常会出现中间空心块相互的错位，导致空心块中心气流通道的狭窄或堵塞，影响通风对流换热效能；（3）施工时不准确考究整个空心块护坡措施在路肩端通风口的位置，凭感觉随意放置，通常使得空心块内部空气的束流量较少、流动过程缓慢，而且通常只存在从坡脚向上到路肩的空气流动过程，由此导致对流换热作用不强；（4）由于内部空气流速较慢，随着流经换热空气的不断吸热，空气温度存在由路基坡脚至破顶不断增加的现象，即存在整体调控层温度差异性较大的现象，不利于路基地温场的整体调控。

特别是在当今高速公路路基幅面更宽、黑色路面吸热量更大等情况下，面对路基更为强烈的吸热和复杂的传热过程，现有措施的降温效能难以满足实际工程需要，亟待降温效能更为突出的坡面调控措施的出现。因此，面对青藏高原多年冻土区青藏高速公路的建设、青藏铁路后期维护等迫切需要，有针对性地开展冻土路基坡面降温新型结构的研发，通过不断技术创新、进步，是解决工程难题的关键途径。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于冻土路基坡面降温的管道式空心调控层，以增强降温效能，为破解“阴阳坡效应”对路基稳定性构成的重要威胁、有效解决多年冻土区高速公路修筑难题找到有效解决途径。

申请人研究发现，（1）青藏公路所处的青藏高原多年冻土区，虽然风向多变，但在年季变化过程中，特别是冬季，多数存在由阴坡到阳坡方向的空气流动过程，即存在由公路一侧到另一侧、翻越公路的风场，即反向风场；（2）在该风场的空气流动过程中，由于路基在整体风场中对流动空气的阻挡和挤压作用，使得空气在翻越公路过程中于近路面附近的风速显著增大；（3）风速增大的流动空气，在翻越公路并经路肩顶点后，由于下降坡面产生的空气负压区会导致下降气流和绕流现象的存在，受空气惯性作用，此时风速依然较大，在强风速条件下最大作用深度可达路面以下约-100cm的位置。因此，空气流经路肩顶点以后，风速相对较大范围可达路面高度（竖直高度）约-100cm~150cm范围（称作高流速区域）。