一種用于冷卻20m以上大尺度凍土路基的阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于交通建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于冷卻20m以上大尺度凍土路基的阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]2004年I月國務(wù)院通過的國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃，已經(jīng)將北京一拉薩高速公路(簡稱京藏高速公路)作為唯一的進藏高速公路納入國家“7918高速公路網(wǎng)”，并位列7條首都放射線之一。2013年6月新發(fā)布的國家公路網(wǎng)規(guī)劃的“71118”高速公路網(wǎng)總規(guī)模11.8萬km，其中京藏高速公路的最后建設(shè)路段格爾木至拉薩段(簡稱青藏高速)已納入十二五后期建設(shè)規(guī)劃。因此，青藏高速公路將成為未來青藏高原乃至國家重大交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的主要任務(wù)。
[0003]青藏高速公路作為青藏兩省區(qū)的“脊柱”工程，其建設(shè)對保障國家安全，維護領(lǐng)土完整，提高應(yīng)急保障能力，促進西藏民族團結(jié)進步，實現(xiàn)西藏與內(nèi)地同步進入小康具有重要的戰(zhàn)略意義。然而由于青藏高原特殊的地理、氣候條件以及沿線分布了超過550km的多年凍土區(qū)，使得青藏高速仍然面臨著能否建設(shè)和如何建設(shè)的難題，其建設(shè)難度是以往青藏公路工程內(nèi)其他任何一項工程所無法類比的。
[0004]高速公路寬幅路基較以往的普通二級公路，最大的區(qū)別在于路基寬度增大，導(dǎo)致瀝青混凝土路面寬度隨之增加，以往研宄表明，高速公路在路面寬度較普通公路增加I倍時，底面年平均熱流量增加60%，且增加的熱流主要集中在路堤面的中心部位，并產(chǎn)生“聚熱效應(yīng)”，導(dǎo)致多年凍土的退化速度加快0.6倍，這種關(guān)系不會因路堤高度增加而減弱，在多年凍土地區(qū)修建高速公路，將會面臨更嚴峻的挑戰(zhàn)，在工程建設(shè)中必須充分重視。我國“公路工程技術(shù)標準”對公路路基橫斷面設(shè)計有著十分明確的要求。對于整體式路基橫斷面，路基總寬度在24.5?26.0m之間，對于分離式路基，單幅路基寬度為13.0m。
[0005]通過調(diào)控對流、輻射或傳導(dǎo)和綜合調(diào)控來冷卻地基。是目前多年凍土區(qū)公路常用的方法，其中調(diào)控對流方法的工程措施包括塊石基底路基、塊(碎)石護坡路基和管道通風(fēng)路基等，調(diào)控輻射方法的工程措施包括遮陽棚、遮陽板路基，調(diào)控傳導(dǎo)方法的工程措施包括熱棒路基、吸水硅藻土護坡或熱半導(dǎo)體材料路基等，綜合調(diào)控的方法如旱橋等，這些研宄成果主要是在公路路基寬度僅為1m的條件下完成的，主要應(yīng)用在青藏公路、青康公路等二級公路以及青藏鐵路等窄斷面道路上。
[0006]對高速公路由于路基結(jié)構(gòu)與尺度的不同，“熱侵蝕”更為嚴重。目前多年凍土地區(qū)已有保護凍土路基穩(wěn)定工程技術(shù)主要采用的有以下幾種:
[0007]片塊石路基在多年凍土區(qū)二級及以下公路路基下使用狀況相對良好，取得了一系列的研宄成果。但是在大尺度路基條件下，路面寬度大幅增加，在保持塊石層合理厚度的前提下，路堤中間區(qū)域?qū)⒑茈y出現(xiàn)自然對流，對土體發(fā)揮降溫作用也將減弱。而且片塊石路基片塊石層的壓實度、孔隙率等控制指標在施工中如何控制和檢測都是尚未解決的難題。
[0008]目前國內(nèi)外應(yīng)用的通風(fēng)管路基都集中在二級及以下低等級公路上，在高速寬幅路基中還未開展，通風(fēng)管路基在高速公路寬幅路基中的適用性還有待研宄。在高速公路中，由于路基寬幅大幅度增加，路基內(nèi)通風(fēng)管長度增加，管內(nèi)空氣的對流作用將減弱，通風(fēng)管的主動降溫功能將受到影響。且在暖季由于通風(fēng)管長度，對流作用減弱，熱空氣進入后很難排除，造成路基吸熱量增加。因此對高速公路寬幅路基中通風(fēng)管路基的降溫效能及寬幅路基下通風(fēng)管孔徑等設(shè)計參數(shù)的改進和研宄還有大量的工作需要開展。
[0009]熱棒+XPS板復(fù)合路基在暖季可以發(fā)揮保溫板隔熱的作用，在冷季可以發(fā)揮熱棒主動冷卻的作用，達到暖季隔熱、冷季持續(xù)輸入冷量的綜合效果。但是，在寬幅路基條件下，暖季保溫板只能阻止一定熱量輸入，剩余的熱量仍不斷向路基下傳輸，冷季雖然熱棒不斷的將空氣中的冷量帶入路基以冷卻路基，但是由于熱棒的作用影響半徑，熱棒只能對熱棒周圍一定范圍內(nèi)的土體產(chǎn)生影響，而對離熱棒較遠位置特別是路中處的路基影響較小。這樣，路基在暖季不斷積攢熱量，冷季冷量輸入不夠、且分布不均勻的影響下，必然會產(chǎn)生嚴重的病害。
[0010]因此，針對高速公路的大尺度路基條件，以及現(xiàn)有多年凍土處置措施的局限性，提出本實用新型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實用新型的目的是提供一種用于冷卻20m以上大尺度凍土路基的阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)，兼具隔熱和導(dǎo)冷的作用，使路基各部位均可產(chǎn)生隔熱與吸冷的綜合效果。
[0012]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0013]一種用于冷卻20m以上大尺度凍土路基的阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于:
[0014]自下而上依次鋪設(shè)有填土路基和路面結(jié)構(gòu)層；
[0015]填土路基之上、路面結(jié)構(gòu)層之下布設(shè)有阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)板，阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)板為保溫材料板，內(nèi)部布設(shè)有眾多豎向的導(dǎo)冷管，導(dǎo)冷管高度與阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)板厚度相同；
[0016]阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)板上頂面有散熱板，下底面有吸熱板。
[0017]阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)板內(nèi)部的導(dǎo)冷管各排對齊或錯開均勻布置，亦或是呈Z字形布置。
[0018]阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)板為單元板，板與板之間通過搭接方式布設(shè)。
[0019]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0020]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，經(jīng)濟實用。本實用新型為預(yù)制成品，強度高、整體性好，施工現(xiàn)場只需對板下路基按要求壓實，即可將本阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)鋪設(shè)于路基上，板與板之間采用搭接結(jié)構(gòu)，沿路基縱向及橫向依次鋪設(shè)。
[0021]阻熱導(dǎo)冷板以工業(yè)隔熱材料為基礎(chǔ)材料，起到隔熱的作用。每塊板上均布設(shè)有導(dǎo)冷管，板的頂部布設(shè)一層散熱板，板的底部布設(shè)一層吸熱板。當阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)頂部溫度低于底部溫度時，路基體內(nèi)熱量通過吸熱板進入導(dǎo)冷管內(nèi)，導(dǎo)冷管再通過散熱板，將熱量傳遞到阻熱導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)的頂部，向路基外擴散，達到冷卻路基的目的。<