專利名稱：對流—通風(fēng)復(fù)合路基的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種道路的結(jié)構(gòu)，尤其是一種對流一通風(fēng)復(fù)合路基。其 可有效地降低高等級公路路基下部凍土溫度，抬升凍土上限，提高凍土路基 的穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
我國多年凍土主要分布在大、小興安嶺和松嫩平原北部及西部高山和青
藏高原，約占國土面積的22.4 %。在我國許多道路工程，例如青藏鐵路、青 藏公路(109國填)、214國道以及已納入交通部規(guī)劃之中的青藏高速公路等 都面臨著凍土^題。就青藏鐵路而言，共有632km穿越多年凍土區(qū)，其中有 275 km處于高溫多年凍土區(qū)(年平均地溫^-1.0 °C)，有221km通過高含冰 量多年凍土區(qū)(體積含冰量^20%)，高溫、高含冰量凍土重疊路段為134 km。 因此，對于寒區(qū)道路工程而言，都會(huì)面臨嚴(yán)峻的凍土問題。就目前已納入交 通部規(guī)劃的青藏高速公路而言，解決好凍土問題將成為確保其安全穩(wěn)定的核 心與關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容
在全球氣候變暖的大背景下，為實(shí)現(xiàn)對多年凍土區(qū)(尤其高溫多年凍土 區(qū))高等級公路路基下多年凍土的保護(hù)，確保道路的安全穩(wěn)定，本實(shí)用新型 提供一種對流一通風(fēng)復(fù)合路基。其根據(jù)青藏高原四季溫差大、氣溫通常比地 表溫度低的氣'候特征，利用塊碎石護(hù)坡的自然對流降溫效應(yīng)和通風(fēng)管的快速 通風(fēng)降溫特點(diǎn)，兩者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對高等級公路路基下部凍土溫度的降低，抬 升多年凍土上限，確保凍土路基的多年穩(wěn)定。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)-一種對流一通風(fēng)復(fù)合路基，是在壓實(shí)的天然地表上置有壓密夯實(shí)的路堤
填土，路堤填土內(nèi)鋪設(shè)有貫通的水平通風(fēng)管，且垂直于路基走向，再將塊碎 石護(hù)坡填加于路基兩側(cè)，且水平通風(fēng)管貫穿塊碎石護(hù)坡。
通風(fēng)管直徑為0.2 1.0m，管與管軸線間距為2 3倍管徑，通風(fēng)管軸線 距天然地表為0.5 4. 0 m。護(hù)坡塊碎石粒徑為10 30 cm,水平厚度為0.5 2.5 m。
上述對流一通風(fēng)復(fù)合路基工作原理是利用塊碎石護(hù)坡的自然對流降溫效 應(yīng)和通風(fēng)管的快速通風(fēng)降溫特點(diǎn)，將兩者優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對下部凍土的降溫
作用。其工作過程可描述為當(dāng)冬季外界氣溫較低時(shí)，塊碎石護(hù)坡外側(cè)及上 部溫度低于內(nèi)側(cè)，內(nèi)部空氣密度外上部大于內(nèi)下部，在重力和浮升力的作用 下，外界冷空氣從塊碎石護(hù)坡底側(cè)流入，內(nèi)部熱空氣上浮，空氣的流動(dòng)將外 部"冷量"帶入路基中，同時(shí)把路基中的"熱量"帶出，實(shí)現(xiàn)對路基邊坡及 下部土體的降溫作用；當(dāng)夏季外界溫度較高時(shí)，塊碎石護(hù)坡外上部溫度高于 內(nèi)下部，空氣密度外上部小于內(nèi)下部，空氣處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，無對流發(fā)生。 通風(fēng)管橫穿路基.-通過快速通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)對周圍土體溫度的改變，由于多年凍 土區(qū)年平均氣溫低于0'C，并且具有冬季風(fēng)大、夏季風(fēng)小的氣候特點(diǎn)，從而 通風(fēng)管實(shí)現(xiàn)了對路基負(fù)溫的積累，達(dá)到保護(hù)下部凍土的目的。本實(shí)用新型充 分利用了塊碎石護(hù)坡和通風(fēng)管的工作特點(diǎn)，可有效降低其下部凍土溫度，提 高凍土上限，防止凍土路基凍脹和融沉的發(fā)生。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與產(chǎn)生的有益效果是
1、 本實(shí)用新型充分利用了塊碎石護(hù)坡的自然對流降溫效應(yīng)和通風(fēng)管快速 通風(fēng)降溫的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對路基下部凍土的降溫作用，使其處在較低的溫度狀 態(tài)，提升凍土上限，使路基下部溫度場均勻分布，解決由于季節(jié)活動(dòng)層在凍 融過程中產(chǎn)生的凍脹與融沉給路基所帶來的破壞；
2、 本實(shí)用新型無需任何外部動(dòng)力設(shè)施，無污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。并且， 塊碎石取材方便纟通風(fēng)管可在工廠加工完成后運(yùn)往現(xiàn)場直接鋪設(shè)，對凍土不 會(huì)產(chǎn)生大的人為擾動(dòng)，可滿足高溫、高含冰量凍土地區(qū)高等級公路工程穩(wěn)定 性的特殊要求；3、本實(shí)用l^型結(jié)構(gòu)簡單，主要材料為塊碎石、混凝土和鋼筋或PVC材 料，成本低，易于施工與維護(hù)，降溫效果和工程穩(wěn)定性好，具有較好的應(yīng)用 推廣前景。
圖1是對流一通風(fēng)復(fù)合路基立體示意圖
具體實(shí)施方式
，
以下結(jié)合附圖，將對本實(shí)用新型再做進(jìn)一步的說明。
參照附圖1， 一種對流一通風(fēng)復(fù)合路基，首先將天然地表4壓實(shí)，然后 填筑路基填土 l，.并在路基填土 1內(nèi)部鋪設(shè)貫通的水平通風(fēng)管2，且垂直于路 基走向，壓密夯實(shí)；通風(fēng)管2直徑為0.5m,管與管軸線間距為3倍管徑，通 風(fēng)管軸線距天然埤表4為0.7m;再將塊碎石護(hù)坡3填加于路基兩側(cè)，護(hù)坡塊 碎石坡面粒徑為10 30cm，水平厚度為1.5m，且水平通風(fēng)管2貫穿塊碎石 護(hù)坡。
其工作過程可描述為當(dāng)冬季外界氣溫較低時(shí)，塊碎石護(hù)坡外側(cè)及上部 溫度低于內(nèi)側(cè)，內(nèi)部空氣密度外上部大于內(nèi)下部，在重力和浮升力的作用下， 外界冷空氣從塊碎石護(hù)坡底側(cè)流入，內(nèi)部熱空氣上浮，空氣的流動(dòng)將外部"冷 量"帶入路fe'屮，同時(shí)把路基中的"熱量"帶出，實(shí)現(xiàn)對路基邊坡及下部土 體的降溫作用；當(dāng)夏季外界溫度較高時(shí)，塊碎石護(hù)坡外上部溫度高于內(nèi)下部， 空氣密度外上部小于內(nèi)下部，空氣處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，無對流發(fā)生。通風(fēng)管 橫穿路基，通過快速通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)對周圍土體溫度的改變，由于多年凍土區(qū)年 平均氣溫低于0°C，并且具有冬季風(fēng)大、夏季風(fēng)小的氣候特點(diǎn)，從而通風(fēng)管 實(shí)現(xiàn)了對路基負(fù)溫的積累，達(dá)到保護(hù)下部凍土的目的。本實(shí)用新型充分利用 了塊碎石護(hù)坡的啟然對流降溫效應(yīng)和通風(fēng)管的快速通風(fēng)降溫特點(diǎn)，將兩者優(yōu) 點(diǎn)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對路基下部凍土的降溫作用。
權(quán)利要求1.一種對流—通風(fēng)復(fù)合路基，其特征是在壓實(shí)的天然地表(4)上置有壓密夯實(shí)的路基填土(1)，路基填土(1)內(nèi)部鋪有貫通的水平通風(fēng)管(2)，且垂直于路基走向；再將塊碎石護(hù)坡(3)填加于路基兩側(cè)，且水平通風(fēng)管(2)貫穿塊碎石護(hù)坡(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對流一通風(fēng)復(fù)合路基，其特征是通風(fēng)管(2)管直徑為0.2 l力m，管與管軸線間距為2 3倍管徑，并且其軸線距天然地 表(4)為0.:)' 4.0m。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對流一通風(fēng)復(fù)合路基，其特征是護(hù)坡塊碎 石粒徑為10 30cm，水平厚度為0.5 2.5m。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種對流—通風(fēng)復(fù)合路基，其結(jié)構(gòu)特征是在壓實(shí)的天然地表上置有壓密夯實(shí)的路堤填土，路堤填土內(nèi)鋪設(shè)有貫通的水平通風(fēng)管，且垂直于路基走向，再將塊碎石護(hù)坡填加于路基兩側(cè)，且水平通風(fēng)管貫穿塊碎石護(hù)坡。本實(shí)用新型充分利用了塊碎石護(hù)坡的自然對流降溫效應(yīng)和通風(fēng)管的快速通風(fēng)降溫特點(diǎn)，將兩者優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對下部凍土的降溫作用，提升凍土上限，使路基下部凍土溫度均勻分布，解決由于季節(jié)活動(dòng)層在凍融過程中產(chǎn)生的凍脹與融沉給路基所帶來的破壞，確保多年凍土區(qū)高等級公路路基的長期穩(wěn)定。
文檔編號E01C3/00GK201195817SQ20082002928
公開日2009年2月18日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者張明義, 董元宏, 賴遠(yuǎn)明 申請人:中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所