多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)。以傳統(tǒng)通風(fēng)管、片塊石材料為主的豎向溫度調(diào)控措施很難達(dá)到預(yù)期降溫效果。本發(fā)明于路基的頂面自下而上依次鋪筑墊層和路面結(jié)構(gòu)層，于路基的頂面之上、路面結(jié)構(gòu)層的兩側(cè)沿道路方向壘砌通風(fēng)砌塊，通風(fēng)砌塊與路面結(jié)構(gòu)層之間添加片塊石。該結(jié)構(gòu)調(diào)控目標(biāo)直指凍土公路路基吸熱源，在太陽輻射作用下，當(dāng)路面溫度開始升高時(shí)，片塊石材料開始與路面結(jié)構(gòu)層對流換熱，將熱量橫向?qū)С?，在砌塊通風(fēng)孔的引流下，導(dǎo)入大氣。結(jié)構(gòu)材料來源廣泛，成本廉價(jià)，結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效率高，且對該地區(qū)凍融循環(huán)作用具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，并可與傳統(tǒng)豎向調(diào)控措施配合使用，增強(qiáng)多年凍土路基溫度調(diào)控效果。
【專利說明】
多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及交通建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]多年凍土地區(qū)黑色路面吸熱問題，一直是寒區(qū)道路工程研究的重點(diǎn)?，F(xiàn)有研究資料顯示:高寒高海拔地區(qū)，道路的修筑改變了沿線熱收支狀態(tài)，瀝青路面層底溫度遠(yuǎn)高于天然地表，溫差約8_14°C，修筑黑色路面后沿線吸熱量比天然地表增加約18%。黑色瀝青路面持續(xù)的吸熱作用導(dǎo)致路基下伏多年凍土層不斷升溫、融化，凍土上限不斷下降，進(jìn)而產(chǎn)生了諸如沉降、波浪、翻漿等凍土路基病害，尤其在高溫、高含冰量凍土路段，病害特征尤為顯著，嚴(yán)重降低該地區(qū)道路通行能力，危害公路運(yùn)營安全。
[0003]為了維護(hù)多年凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性，從路基降溫調(diào)控的角度出發(fā)，國內(nèi)外研究者以片塊石、通風(fēng)管等多孔介質(zhì)材料為降溫材料，提出了多種溫度調(diào)控措施，并在青藏鐵路、公路及國道G214線進(jìn)行了試驗(yàn)。例如:賴遠(yuǎn)明，張明義等基于多孔介質(zhì)理論，系統(tǒng)研究了片塊石材料降溫機(jī)理，提出了片塊石路基的多種鋪設(shè)結(jié)構(gòu)形式，并將研究成果推廣應(yīng)用于青藏鐵路實(shí)體工程，取得了良好的效果;李寧，李國玉等人提出通風(fēng)管路基，通過預(yù)埋水泥管道將冷空氣引入路基，進(jìn)而達(dá)到降低路基溫度效果，在其后續(xù)研究中，通過在水泥管道安裝溫控隔熱門，實(shí)現(xiàn)了不同外界氣溫條件下，通風(fēng)管自動(dòng)開啟與關(guān)閉，一定程度緩解了夏季熱量進(jìn)入路基的問題;劉偉，江葉學(xué)民等提出一種帶孔的通風(fēng)砌塊結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于路基體內(nèi)，一方面增強(qiáng)路基剛度，另一方面，利用孔隙通風(fēng)作用，調(diào)控路基溫度，但由于砌塊內(nèi)通風(fēng)孔僅10-15cm，相較于1m幅寬二級路，甚至26m幅寬的高速公路，過小的孔徑，能否達(dá)到預(yù)期的通風(fēng)效果，還有待于長期觀測數(shù)據(jù)驗(yàn)證。此外，上述路基溫度調(diào)控措施，均是作用于路基體，而對于直接吸收太陽輻射的路面結(jié)構(gòu)層溫度調(diào)控，卻鮮有研究涉及;從調(diào)控?zé)崃鲗?dǎo)向上分析，所有措施均是豎向溫度調(diào)控，即阻止熱量向下傳播，卻很少涉及橫向?qū)?、蓄熱方案?br>[0004]隨著我國西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，該地區(qū)對高等級道路需求愈發(fā)凸顯，在高等級道路幅寬增加近一倍的工況下，以傳統(tǒng)通風(fēng)管、片塊石材料為主的豎向溫度調(diào)控措施很難達(dá)到預(yù)期降溫效果，應(yīng)采用其他措施予以輔助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)，通過通風(fēng)砌塊孔徑，將熱量排出路肩，減少黑色瀝青路面吸熱，調(diào)控凍土路基溫度，保護(hù)其下部的多年凍土。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)，其特征在于:
于路基的頂面自下而上依次鋪筑墊層和路面結(jié)構(gòu)層，路面結(jié)構(gòu)層自下而上包括下基層、上基層、下面層和上面層，墊層嵌入路基頂面； 于路基的頂面之上、路面結(jié)構(gòu)層的兩側(cè)沿道路方向皇砌通風(fēng)砌塊，通風(fēng)砌塊與路面結(jié)構(gòu)層之間添加片塊石。
[0007]通風(fēng)砌塊頂面與路面結(jié)構(gòu)層頂面齊平，通風(fēng)砌塊內(nèi)側(cè)垂直，外側(cè)與路基邊坡坡度一致；
通風(fēng)砌塊皇砌以無機(jī)結(jié)合料作為粘接劑。
[0008]片塊石粒徑為20cm-40cm，孔隙率控制在20%-40%之間，堆砌厚度不低于50cm。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明直接作用于路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行溫度調(diào)控，調(diào)控目標(biāo)直指凍土路基吸熱源，調(diào)控效率更為高效;該橫向?qū)峤Y(jié)構(gòu)，可與傳統(tǒng)豎向阻熱調(diào)控措施配合使用，提高多年凍土區(qū)溫度調(diào)控效果；
2、該特殊路肩結(jié)構(gòu)中的水份，可沿通風(fēng)砌塊孔徑排出，片塊石材料在較為干燥的環(huán)境下，對多年凍土區(qū)凍融循環(huán)作用具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。
[0010]3、結(jié)構(gòu)簡單，主要材料片塊石，取材方便，成本低，通風(fēng)砌塊為預(yù)制品，強(qiáng)度高、整體性好，統(tǒng)一安裝裝配，施工工藝簡便、實(shí)用，具有較好的應(yīng)用推廣前景。
【附圖說明】
[0011]圖1為路肩橫向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為通風(fēng)砲塊結(jié)構(gòu)不意圖。
[0013]圖3為路肩縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，1-上面層；2-下面層;3-上基層;4-下基層；5-墊層;6_路基;7_通風(fēng)砌塊;8_片塊石。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0016]本發(fā)明涉及的一種多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)，于路基6的頂面自下而上依次鋪筑墊層5和路面結(jié)構(gòu)層，路面結(jié)構(gòu)層自下而上包括下基層4、上基層3、下面層2和上面層I，墊層5嵌入路基6頂面。于路基6的頂面之上、路面結(jié)構(gòu)層的兩側(cè)沿道路方向皇砌通風(fēng)砌塊7，通風(fēng)砌塊7與路面結(jié)構(gòu)層之間添加片塊石8。
[0017]通風(fēng)砌塊7頂面與路面結(jié)構(gòu)層頂面齊平，通風(fēng)砌塊7內(nèi)側(cè)垂直，外側(cè)與路基6邊坡坡度一致。通風(fēng)砌塊7皇砌以無機(jī)結(jié)合料作為粘接劑。
[0018]片塊石8粒徑為20cm-40cm，孔隙率控制在20%-40%之間，堆砌厚度不低于50cm。
[0019]本發(fā)明充分結(jié)合片塊石路基和通風(fēng)管路基的優(yōu)點(diǎn)，并將此應(yīng)用于凍土路肩，采用片塊石，通風(fēng)砌塊為主要材料的特殊通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)，一方面利用塊石、通風(fēng)砌塊對流作用，直接作用于路面結(jié)構(gòu)層，調(diào)控其溫度，另一方面，將路面流向路肩、片塊石層的水份沿通風(fēng)砌塊孔徑排除，提高路肩抗凍融能力通過與路面結(jié)構(gòu)層對流換熱作用，將路面吸收的太陽輻射熱量導(dǎo)出并儲(chǔ)存于片塊石材料中，并最終通過通風(fēng)砌塊孔徑，將熱量排出路肩，減少黑色瀝青路面吸熱，調(diào)控凍路基溫度，保護(hù)其下部的多年凍土。此外，路肩中的水份，也可由通風(fēng)砌塊排出，片塊石作為一種典型的散體物料，在干燥狀態(tài)下對凍融循環(huán)作用具有極強(qiáng)的適應(yīng)性。
[0020]為保證對流效果，片塊石材料粒徑以20-40cm為宜，且鋪設(shè)厚度不應(yīng)低于50cm;為了便于路肩結(jié)構(gòu)熱量水份排出，通風(fēng)砌塊孔徑應(yīng)為連通，為保證路肩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通風(fēng)砌塊應(yīng)以水泥、石灰等無機(jī)結(jié)合料為粘結(jié)劑進(jìn)行漿砌施工，以抵抗來自塊石材料的側(cè)向壓力;該路肩結(jié)構(gòu)沿路面行車方向連續(xù)布置，以保證其溫度調(diào)控效果。
[0021 ]在太陽輻射作用下，當(dāng)路面氣溫開始升高時(shí)，片塊石材料通過對流換熱作用，將路面結(jié)構(gòu)層中熱量導(dǎo)入自身，并通過通風(fēng)砌塊孔徑將熱量排出，以達(dá)到調(diào)節(jié)路面溫度目的；來自路面匯集的水份，可通過通風(fēng)砌塊孔徑排除，保證該結(jié)構(gòu)處于較為干燥狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)抗凍融能力。
[0022]施工時(shí):
(I)路基施工完畢，路面基層施工前，于下基層4邊緣處開始鋪設(shè)通風(fēng)砌塊7施工，路基橫向鋪筑至邊坡處為止，縱向沿行車方向連續(xù)鋪筑。
[0023](2)通風(fēng)砌塊7以水泥砂漿、石灰砂漿等無機(jī)結(jié)合料為粘結(jié)劑，保證具有足夠強(qiáng)度，施工過程中，應(yīng)保證砌塊通風(fēng)管貫通，使塊石中熱量、水份能順利導(dǎo)出路肩。
[0024](3)通風(fēng)砌塊施工完成后，進(jìn)行下基層4、上基層3、下面層2、上面層I施工。
[0025](4)路面施工完畢后，開始在結(jié)構(gòu)層與通風(fēng)砌塊間空隙處堆砌片塊石8，片塊石粒徑以20cm-40cm為宜。
[0026](5)片塊石堆砌后，可采用3噸-5噸小型壓路機(jī)，不開振動(dòng)情況下進(jìn)行穩(wěn)壓施工，但施工作業(yè)需在通風(fēng)砌塊漿砌施工7天后進(jìn)行。
[0027]本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)，其特征在于: 于路基(6)的頂面自下而上依次鋪筑墊層(5)和路面結(jié)構(gòu)層，路面結(jié)構(gòu)層自下而上包括下基層(4)、上基層(3)、下面層(2)和上面層(I)，墊層(5)嵌入路基(6)頂面； 于路基(6)的頂面之上、路面結(jié)構(gòu)層的兩側(cè)沿道路方向皇砌通風(fēng)砌塊(7)，通風(fēng)砌塊(7)與路面結(jié)構(gòu)層之間添加片塊石(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)，其特征在于: 通風(fēng)砌塊(7)頂面與路面結(jié)構(gòu)層頂面齊平，通風(fēng)砌塊(7)內(nèi)側(cè)垂直，外側(cè)與路基(6)邊坡坡度一致； 通風(fēng)砌塊(7 )皇砌以無機(jī)結(jié)合料作為粘接劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多年凍土區(qū)抗凍融儲(chǔ)熱橫向擴(kuò)散通風(fēng)路肩結(jié)構(gòu)，其特征在于: 片塊石(8)粒徑為20cm-40cm，孔隙率控制在20%-40%之間，堆砌厚度不低于50cm。
【文檔編號(hào)】E01C11/22GK106087636SQ201610633963
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月5日 公開號(hào)201610633963.4, CN 106087636 A, CN 106087636A, CN 201610633963, CN-A-106087636, CN106087636 A, CN106087636A, CN201610633963, CN201610633963.4
【發(fā)明人】汪雙杰, 陳建兵, 朱東鵬, 穆柯, 劉戈, 金龍, 李金平, 董元宏, 符進(jìn), 袁堃, 陳冬根, 張會(huì)建, 張嶺梅
【申請人】中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司