一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，包括蓄水池、沉淀池、水泵和管网，所述的蓄水池的输入口通过水泵连接地下水，蓄水池的输出口连接沉淀池的输入口，沉淀池的输出口连接管网的输入口，管网的输出口连接地下水；所述的管网铺设于桥面的混凝土桥面板之上，并覆盖于沥青铺装层之下。本实用新型专利技术的技术效果在于，对桥面换热效果好，很好地缓解了桥面冬季易结冰夏季高温产生车辙的问题，同时解决桥梁两大病害问题。而且节能高效，清洁环保，不会对桥体结构产生损害，可控性强。

【技术实现步骤摘要】
一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统
本技术涉及一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统。
技术介绍
公路桥梁交通是人们群众出行的重要方式。桥面在冬季温度较低时，桥面表面风速一般较大，极易导致桥面结冰。桥面结冰后，桥面上行驶的车辆往往由于打滑引发刹车失灵和方向失控，造成人员财产伤亡。除了桥面结冰问题，沥青桥面铺装也会在长期低温下产生机构破坏，出现开裂、坑槽、车辙和抗滑能力降低等现象，影响桥梁正常使用。夏季温度较高时桥面沥青铺装长时间处于阳光照射下，其表面温度往往比日最高气温高出20～30℃。长时间在温度较高的路面上行驶的汽车，胎压很容易上升，加速轮胎磨损导致爆胎。同时，夏季桥面在高温和车辆荷载的共同作用下，极易产生车辙等病害，大大缩短了桥面铺装的使用寿命，造成巨大的经济损失目前解决冬季桥面低温结冰常用的办法有：①撒融雪剂法②人工机械除冰法等，这些办法适宜大部分情况下的道路桥梁除冰，但是需要耗费大量的人力物力，效率较低，且会对道路桥面和周围环境造成损害。基于此，国内外学者开始研究其他的道路桥梁除冰方式，如：③微波除冰法：20世纪90年代美国最早提出利用微波除冰的方法。较之传统的人工、机械除雪和融雪剂除雪，微波除冰法属于一种热力融雪法，冰层并不直接吸收微波热力，但微波可以透过冰层加热路面材料，首先融化路面与冰层结合界面的冰层，再利用机械方法粉碎冰层，具有环保、快捷和除冰彻底的优点。利用微波除冰，要想提高除冰效率需考虑在道路路面材料中加入含磁性材料，因此前期投入较大，因此到目前为止还未得到广泛引用；④导电混凝土法：在普通混凝土中添加石墨、钢纤维等碳质或铁质材料使之具有一定的导电性能，混凝土具有导电性能以后，就可以像其他的导体一样，当与外部电源接通以后就会产生热量，从而达到道路融雪除冰的目的。这一技术的运用可以较好地实现高效、清洁、无污染地除雪。目前虽然导电混凝土的研究取得了较大的进展，但在用于道路除冰融雪方面还停留在小范围试验阶段，且基本局限于室内的小板试验和室外单一大板试验的融雪化冰分析，缺乏大范围工程实际试验的分析研究。这种方法前期投资较大，对施工工艺要求比较高，且后期能耗比较大，所以并不适合大范围的运用。⑤发热电缆法：发热电缆法是以电力为资源，以埋布于结构层中的电缆为发热体，将电能转化为热能，热量传递到道路表面进行融雪化冰。这种方法具有无污染、效率高、运行费用低、热稳定性好、控制方便等优势。国内外的不少研究人员都对这种方法经行过比较深入的研究。热力管法的造价比较高，后期的能耗也比较大，而且由于电缆埋入结构层中，一旦发生故障，维修管理不方便。而对于桥梁路面夏季的养护工作，一般以事后修补为主，一方面难以及时地消除桥面表面隐患，一方面经济成本较大，耗费人力物力。目前，沥青路面的车辙维修技术方案的制定主要从材料内部和路面结构组合方面考虑，国内外也有学者在降温防治车辙方面做了研究并提出了一些方法，如：①洒水降温法：在夏季高位路段洒水进行降温，操作性强，见效快。但是洒水降温成本比较大，路面积水会对行车造成阻碍，同时积水可能会通过空隙和裂缝进入道路结构内部造成破坏。②路面热反射法：路面热反射法是指在道路表面加入新型热反射涂层材料和热阻材料对道路进行降温，降温效果明显，且满足路面性能要求。但这项技术还不够成熟，实现难度大，工程造价高，现仅限于实验室研究。地下水源是一种重要的自然资源，由于地下水源的恒温特性，除了可以供应生活用水外，还可以利用地下水的恒温特性作为一种取放热资源。地下水的温度常年保持在11～20℃，国内外早有利用地下水热源进行建筑调温的地下水源热泵技术，技术已较为成熟。地下水作为取放热资源具有如下优点：①清洁环保；②可再生循环利用；③温度非常稳定；④分布性广。如果桥梁处于地下水丰富的地区，将地下水抽出用于桥面冬季防冻和夏季防高温车辙是十分有效的。
技术实现思路
为了解决目前桥面受气候影响，导致桥梁易损，且对车辆产生不良影响的技术问题，本技术提供一种可有效控制桥面温度，且能源消耗少、环境污染小的利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统。为了实现上述技术目的，本技术的技术方案是，一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，包括蓄水池、沉淀池、水泵和管网，所述的蓄水池的输入口通过水泵连接地下水，蓄水池的输出口连接沉淀池的输入口，沉淀池的输出口连接管网的输入口，管网的输出口连接地下水；所述的管网铺设于桥面的混凝土桥面板之上，并覆盖于沥青铺装层之下。所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，所述的蓄水池的输入口设置于蓄水池的侧壁上，蓄水池内设有滤网，所述的滤网环绕蓄水池的输入口设置，并与蓄水池的内壁形成密闭空间以过滤由输入口输入的地下水，蓄水池的输出口设置于蓄水池的底壁上并处于滤网之外。所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，所述的沉淀池的输入口和输出口分别设置于沉淀池的侧壁上，输出口设置于池壁总高度的3/4处，且输出口的位置高于输入口，沉淀池内还设有加热装置，所述的加热装置固定于沉淀池的底壁上。所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，所述的管网采用蛇形并联布置，所述的蛇形并联布置包括多个埋管单元、总进水管和总出水管，每个埋管单元包括有一个弯折盘旋设置的蛇形管道、一个进水口、一个出水口和一个阀门，所述的进水口通过阀门连接至总进水管，所述的出水口连接总出水管，所述的蛇形管道埋设于沥青铺装层之下，多个埋管单元依次并联设置。所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，所述的管网埋设位置与桥面的距离为5-15cm。所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，每个埋管单元之间的间距为5-20cm。所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，所述的蛇形管道采用外径6-18mm，壁厚0.5-3mm的不锈钢管道。本技术的技术效果在于，对桥面换热效果好，很好地缓解了桥面冬季易结冰夏季高温产生车辙的问题，同时解决桥梁两大病害问题。而且节能高效，清洁环保，不会对桥体结构产生损害，可控性强。下面结合附图对本技术作进一步说明。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术桥面管网结构剖面图；图3为本技术桥面管网布置形式示意图；图4为桥面换热过程示意图；图5为蓄水池结构示意图；图6为沉淀池结构示意图；图7为使用本技术后冬季桥面温度分布图；图8为使用本技术后夏季降温情况示意图；图9为本技术采用不同管道间距的桥面平均温度随时间变化图；图10为不同埋深条件下桥面平均温度随时间变化图；图11为稳态桥面平均温度与管网布置方式关系图；图12为不同地下水温条件下桥面平均温度随时间变化图；图13为加热时长与桥面平均温度变化图；其中，1为蓄水池、2为沉淀池、3为水泵、4为地下水、5为桥面、6为管网、7为地面、8为混凝土桥面板、9为沥青铺装层、10为蛇形管道、11为总进水管、12为总出水管、13为阀门、14为蓄水池的输入口、15为蓄水池的输出口、16为滤网、17为沉淀池的输入口、18为沉淀池的输出口、19为加热装置.具体实施方式本技术由两部分组成：桥面管网部分和地下取水、蓄水部分。系统工作时，从地下抽取恒温水，于沉淀池中经行过滤沉淀去除杂质，再对恒温水施加一定压力，使其流经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，其特征在于，包括蓄水池、沉淀池、水泵和管网，所述的蓄水池的输入口通过水泵连接地下水，蓄水池的输出口连接沉淀池的输入口，沉淀池的输出口连接管网的输入口，管网的输出口连接地下水；所述的管网铺设于桥面的混凝土桥面板之上，并覆盖于沥青铺装层之下。

【技术特征摘要】
1.一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，其特征在于，包括蓄水池、沉淀池、水泵和管网，所述的蓄水池的输入口通过水泵连接地下水，蓄水池的输出口连接沉淀池的输入口，沉淀池的输出口连接管网的输入口，管网的输出口连接地下水；所述的管网铺设于桥面的混凝土桥面板之上，并覆盖于沥青铺装层之下。2.根据权利要求1所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，其特征在于，所述的蓄水池的输入口设置于蓄水池的侧壁上，蓄水池内设有滤网，所述的滤网环绕蓄水池的输入口设置，并与蓄水池的内壁形成密闭空间以过滤由输入口输入的地下水，蓄水池的输出口设置于蓄水池的底壁上并处于滤网之外。3.根据权利要求1所述的一种利用地下水调控沥青桥面铺装温度的系统，其特征在于，所述的沉淀池的输入口和输出口分别设置于沉淀池的侧壁上，输出口设置于池壁总高度的3/4处，且输出口的位置高于输入口，沉淀池内还设有加热装置，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：但汉成，谭嘉伟，贺林华，张智，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43