[发明专利]一种高架路面地热融冰结构及其施工方法

摘要

本发明提供一种高架路面地热融冰结构及其施工方法，其结构由高架桥梁及其铺装路面结构、换热桩系统、循环换热系统组成。高架桥梁及其铺装路面结构为既有结构，循环换热系统由内置有双U型换热管的换热桩和入、出流管组成，循环换热系统由进水管、流量控制单元、水泵、下水管、上水管和路面换热管组成，以上系统串联连接形成融冰体系，多套融冰体系可串联连接，使换热水依次流过构成循环加热、融冰机制，从而服务于较长的高架桥路段。本发明提出结构的施工方法包括四个步骤：换热井施工，路面换热管安装，换热管路施工，控制系统安装。本发明充分了利用地热资源，同时具有节约用水、不影响桥梁结构整体性、易安装、易拆除、易检修等优点。

主权项

1.一种高架路面地热融冰结构，其特征在于：高架路面地热融冰结构由高架桥梁及其铺装路面结构、换热桩系统、循环换热系统组成；所述高架桥梁及其铺装路面结构由桥墩(1)、桥梁支座(2)、简支箱梁(3)、铺装路面基层(4)、铺装路面面层(5)组成；桥墩(1)为门型钢筋混凝土结构，位于地面(17)以上，由地面(17)以下的基础结构稳固支撑，桥墩(1)位于高架桥梁结构的下部，起支撑高架桥梁结构的作用；桥梁支座(2)可采用板式橡胶支座等形式，安装于桥墩(1)的上部，高架桥梁的上部荷载通过桥梁支座(2)传递给桥墩(1)；简支箱梁(3)为中空的钢筋混凝土结构，是高架桥梁的主体结构，单段简支箱梁(3)跨列于两个桥墩(1)之间，简支箱梁(3)的两端分别安置在两组桥梁支座(2)上，一定数量的简支箱梁(3)连续排列可形成一定长度的高架桥梁结构；铺装路面基层(4)为一定厚度的沥青稳定碎石层，是铺装路面结构的承重层，铺设于简支箱梁(3)的上部；铺装路面面层(5)为一定厚度的沥青混合料，铺设于铺装路面基层(4)上部，铺装路面基层(4)与高架路面上的冰雪直接接触；所述换热桩系统由换热桩(11)、换热桩入流管(14)、换热桩出流管(15)组成；换热桩(11)为打入一定深度地层的混凝土桩，换热桩(11)的混凝土桩身(13)内部埋置有双U型换热管(12)，地下地层的地热能源通过混凝土桩身(13)间接传递给双U型换热管(12)内流淌的换热水；双U型换热管(12)为塑料材质水管，长度约为换热桩(11)桩长的四倍，双U型换热管(12)在混凝土桩身(13)内连续折返形成四次回路，可以使双U型换热管(12)内流淌的换热水充分吸收地下热能，从低温换热水升温为高温换热水；换热桩入流管(14)和换热桩出流管(15)分别连接双U型换热管(12)的两端，换热桩入流管(14)的另一端连接下水管(9)，换热桩出流管(15)的另一端连接上水管(10)，形成连续的回路；低温换热水从下水管(9)通过换热桩入流管(14)流入双U型换热管(12)中，低温换热水进入换热桩(11)后升温变为高温换热水，通过换热桩出流管(15)流出至上水管(10)，完成一次换热过程；多根换热桩(11)可并联共用一组下水管(9)和上水管(10)，组成换热桩系统；所述循环换热系统由进水管(6)、流量控制单元(7)、水泵(8)、下水管(9)、上水管(10)、路面换热管(16)组成；进水管(6)为接通外部水源的管道，流量控制单元(7)为控制循环系统中换热水流速和流量的电控阀门装置，水泵(8)为给换热水提供动能的电控水泵，进水管(6)、流量控制单元(7)、水泵(8)依次相连，水泵(8)后连接第一根下水管(9)；下水管(9)为直径较大的保温水管，下水管(9)的外侧包裹一定厚度的隔温材料，用于输送低温换热水，下水管(9)将多根路面换热管(16)中的低温换热水聚集起来，并将其输送分流至多根换热桩(11)中进行换热；上水管(10)为直径较大的保温水管，上水管(10)的外侧包裹一定厚度的隔温材料，用于输送高温换热水，上水管(10)将多根换热桩(11)加热后的高温换热水聚集起来，并将其输送分流至多根路面换热管(16)中，用于路面融冰；路面换热管(16)为直径较小的塑料材质管道，以一定间距分布埋设于铺装路面基层(4)内，多根路面换热管(16)并联共用一组上水管(10)和下水管(9)，高温换热水流过路面换热管(16)，依次将热能传递给铺装路面基层(4)和铺装路面面层(5)，继而将热能传递给覆盖于铺装路面面层(5)上部的冰雪，起到融化路面冰雪的作用；下水管(9)、多根并联换热桩(11)、上水管(10)、多根并联路面换热管(16)依次连接，形成一套融冰体系，多套融冰体系可串联连接，共用一套流量控制单元(7)、水泵(8)，使换热水依次流过串联的多套融冰体系，构成循环加热、融冰机制；所述高架路面地热融冰结构可以服务于较长的高架桥路段，具体融冰长度依据实际需求确定。