[发明专利]一种适用于冻土区道路工程的复合蓄冷路基

说明书

技术领域

本发明涉及冻土工程技术领域，尤其涉及一种适用于冻土区道路工程的复合蓄冷路基。

背景技术

冻土是温度不高于0℃的含有冰的岩土体，按冻结期的长短可以分为瞬时冻土、季节冻土和多年冻土。随着经济、社会的发展，多年冻土区的工程建设逐渐增多，尤其是道路工程。道路工程的建设将显著改变下伏多年冻土的热状态，导致冻土温度升高、承载力降低，进而可能引起路基的沉降。因此，冻土问题已经成为了多年冻土区道路工程建设成功与否的关键问题。

在青藏铁路的研究中，为了确保路基的长期稳定性，研究人员提出了主动冷却路基的思路，并以该思路为核心开展了大量的主动冷却路基结构研究，并发现部分路基结构对于提高路基稳定性具有良好的应用效果。然而，在高温高含冰量冻土区，目前已有路基结构均存在降温效能不足的问题。同时，公路的沥青路面吸热强度显著高于铁路路面，相关研究表明，在多年冻土区，沥青路面强烈的吸热作用会引起下部多年冻土的持续退化，以及多年冻土上限下降、高含冰量冻土融化等，进而引起公路路基的沉降、塌陷等一系列的工程问题，在未来气候持续变暖的条件下该问题将更为突出。

目前，青藏高速公路的建设已经提上日程，由于高速公路的路面宽度相比青藏公路有了大幅增加，路基吸热强度也将成倍增加。为了保证青藏高速公路修筑后的稳定性，高温高含冰量冻土区路段必须采用合理的主动冷却调控措施。然而，由于路堤幅面大幅度增大，导致目前已有调控措施的应用效果将进一步降低。为此，研究人员尝试对已有的调控措施进行组合，以期提高工程措施的调控效能，但是由于设计结构的不足，难以满足工程实际需要。如：《一种透壁通风管-块碎石降温隔热复合路基在宽幅道路中的应用》（赖远明，董元宏，张明义：中国，201010133544.7[P]. 2010.09.01）提出了一种透壁通风管-块碎石复合路基，将透壁通风管置于块碎石层之上，其在冷季的降温效率不足；而在暖季，该种结构的透壁孔将大量热量传入块石层，降低了块石层的蓄冷效果。《复合温控通风路基》（俞祁浩，程国栋，牛富俊等：中国，200410002135.8[P]. 2004.12.22）提出了一种自动温控通风管-保温板复合路基结构，但该结构中通风管降温过程具有显著的不均匀性，对控制路基的不均匀沉降是不利的。《强化通风隔热路基》（李国玉，李宁，牛富俊等：中国，200710017288[P]. 2007.08.08）提出了一种自控透壁通风管-块碎石-保温材料的强化通风隔热路基，但该结构中通风管下的垫层较薄，通风管口在冷季易被雪和风沙等填堵，导致冷季降温大幅降低；另外，碎块石层在暖季会起到良好的隔热作用，其上部放置的保温材料对于增强路基的隔热效果意义较小，但却显著降低了路基冷季的降温效果；此外，虽然透壁通风管已经在部分工程中得到了试验，但并未有文献表明该措施相比普通通风管具有显著优势，而该措施却会引起工程造价的大幅提高。

此外，目前在冻土工程中常用的热管措施在道路工程中的应用也存在问题。由于该措施的降温过程具有显著的不均匀性，已有应用经验表明该措施在道路工程的应用已引起路基裂缝的发育，如图1~2为典型的热管作用下裂缝的发育情况（热管路基发育的裂缝（俞祁浩，樊凯，钱进，郭磊，游艳辉，我国多年冻土区高速公路修筑关键问题研究，中国科学: 技术科学， 2014，44（4）: 425 ~ 432））。基于高速公路对于路基的沉降量及裂缝的严格要求，该类公路对于路基的整体、均匀降温具有特殊的要求。因此，目前已有的方法尚无法满足冻土区高速公路的建设要求，需要寻求更为高效、合理的冻土路基保护措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有效降低冻土地温、提高冻土稳定性的适用于冻土区道路工程的复合蓄冷路基。

为解决上述问题，本发明所述的一种适用于冻土区道路工程的复合蓄冷路基，包括上部路堤填土、下部路堤填土及布设于所述上部路堤填土与所述下部路堤填土之间且垂直于道路走向的通风管，其特征在于：所述通风管的一端或两端安装风门；相邻所述通风管之间铺设空心块层，且该通风管及所述空心块上铺设有块碎石层；所述块碎石层上设有土工布，该土工布上铺设所述上部路堤填土。

所述通风管的管径为30~60cm，管壁厚度为3~6cm，管中心距离天然地表表面高度为0.5~2.0m。

相邻所述通风管的间距为所述通风管管径的1~3倍。

所述空心块层的厚度与所述通风管直径相一致，空心块由边长6~30cm、壁厚2~6cm的混凝土预制空心的立方体或长方体构成。

所述块碎石层的粒径为10~40cm、铺设厚度为1~2m。