一种防止多年冻土退化的温控桩制造技术

本发明专利技术涉及多年冻土地区工程冻害防治技术领域，公开了一种防止多年冻土退化的温控桩，包括桩体、制冷装置、发电装置、温度传感器和主控器，制冷装置包括压缩机、冷凝器、节流器和制冷管，压缩机为直流压缩机，压缩机的输出口通过冷凝器、节流器与制冷管的输入口连接，制冷管的输出口与压缩机的输入口连接，桩体为钢筋混凝土桩，桩体伸入多年冻土层内，制冷管绕设在桩体的外侧，且制冷管嵌设在桩体的混凝土内，温度传感器设有多个且布置在桩体的外侧上；本发明专利技术能主动降低桩侧冻土温度，以保护多年冻土、防止多年冻土退化，电能无需逆变，提高电能的利用率，节能环保。节能环保。节能环保。

【技术实现步骤摘要】
一种防止多年冻土退化的温控桩


[0001]本专利技术涉及多年冻土地区工程冻害防治
，特别是涉及一种防止多年冻土退化的温控桩。

技术介绍

[0002]多年冻土在世界范围分布广泛，在俄罗斯、加拿大、美国、北欧以及我国东北、西北及青藏高原地区广泛分布。我国冻土面积位居世界第三，多年冻土面积占国土总面积的22.4％。
[0003]冻土的物理、力学性质受温度影响显著。负温环境下，土中水的成冰作用与水分迁移引起土体冻胀变形；正温环境下，冻土中的冰融化成水，土体体积收缩，产生融化下沉，这给寒区铁路建设造成了极大的困难。冻土的热不稳定性除了表现为易受自然环境影响外，也会受到工程热扰动的影响，比如工程开挖、混凝土水化放热等，都会打破多年冻土层原有的热平衡，容易引起多年冻土退化。
[0004]随着社会经济对高速铁路需求和依赖性的提高，高速铁路建设将会继续在世界范围开展，北京
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莫斯科高铁、酝酿中的中俄美加高铁、青藏高铁等，所经过的地区如欧亚通道以及我国东北、西北、青藏地区，绝大部分地区均属于多年冻土区。我国《高铁设计规范》中规定，高速铁路无碴轨道的工后沉降一般不应超过15mm，路桥或路隧交界处的差异沉降不应大于5mm。可见高速铁路对轨道沉降及过渡段的差异沉降要求非常严苛，这就对高速铁路线下基础设施的稳定性提出了更高要求。
[0005]过去青藏铁路的建设过程中，提出的许多工程防治措施，如高填方路基、保温路基、块石路基、通风管路基、热棒路基、旱桥等措施难以满足高速铁路对轨道沉降的要求。
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技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的问题在于，提供一种防止多年冻土退化的温控桩，能主动降低桩侧冻土温度，以防止多年冻土退化，电能无需逆变，提高电能的利用率，节能环保。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种防止多年冻土退化的温控桩，包括桩体、制冷装置、发电装置、温度传感器和主控器，所述制冷装置包括压缩机、冷凝器、节流器和制冷管，所述压缩机为直流压缩机，所述压缩机的输出口依次通过所述冷凝器和节流器与所述制冷管的输入口连接，所述制冷管的输出口与所述压缩机的输入口连接，所述桩体为钢筋混凝土桩，所述桩体伸入多年冻土层内，所述制冷管布置在所述桩体内，所述温度传感器设有多个且布置在所述桩体的外侧上；所述发电装置为光伏发电装置或风光一体发电装置；
[0008]所述主控器分别与所述制冷装置、发电装置和温度传感器连接，所述发电装置为所述主控器、制冷装置和温度传感器供电。
[0009]作为本专利技术优选的方案，所述制冷管包括与所述冷凝器连接的制冷输送段和与所述制冷输送段的末端连通的回液段，所述制冷输送段盘绕在所述桩体内的钢筋笼的外周，
所述回液段竖直穿过所述桩体内的钢筋笼的内腔与所述压缩机的输入口连接。
[0010]作为本专利技术优选的方案，所述回液段的轴线与所述桩体内的钢筋笼的轴线同轴。
[0011]作为本专利技术优选的方案，所述桩体的下段埋设于多年冻土层，所述桩体的中段埋设于季节冻土层，所述桩体的上段伸出季节冻土层外。
[0012]作为本专利技术优选的方案，所述制冷输送段包括竖直段和盘绕在所述桩体内的钢筋笼上的盘绕段，所述竖直段位于所述桩体的中段，所述盘绕段位于所述桩体的下段。
[0013]作为本专利技术优选的方案，所述制冷输送段与回液段暴露在空气中的部分包裹有保温材料。
[0014]作为本专利技术优选的方案，还包括与所述主控器连接的无线传输器。
[0015]作为本专利技术优选的方案，所述光伏发电装置或风光一体发电装置内置有蓄电池。
[0016]作为本专利技术优选的方案，所述压缩机为蒸汽式直流压缩机，所述冷凝器为风冷式冷凝器，所述节流器为毛细管或电子节流阀。
[0017]作为本专利技术优选的方案，所述制冷管为铜管。
[0018]本专利技术的一种防止多年冻土退化的温控桩与现有技术相比，其有益效果在于：
[0019]本专利技术通过温度传感器与制冷装置配合利用太阳能或/和风能发电，能够根据温控桩温度进行主动制冷并调整制冷装置的制冷温度，实现对温控桩周围的土体主动降温，一方面能够保持桩
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土界面的冻结强度，提高桩基的稳定性；另一方面能够增加多年冻土层冷储量，降低活动层厚度、提高多年冻土层上限，防止多年冻土退化；而且采用直流压缩机能够将发电装置生产的直流电直接应用，无需通过逆变器进行逆变，减少电量损失，节省设备成本；此外，采用钢筋混凝土桩作为桩体保证其承载能力好，并且桩体的混凝土层能够保护制冷管免受土体压力的影响，提高制冷管的安全性与使用寿命，适用于桥梁工程、铁路工程等工程；可见，本专利技术能主动降低桩侧冻土温度，以保护多年冻土、防止多年冻土退化，电能无需逆变，提高电能的利用率，节能环保。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0021]图1是本专利技术提供的一种防止多年冻土退化的温控桩的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术提供的一种防止多年冻土退化的温控桩的另一实施例的结构示意图；
[0023]图中，1为桩体；2为制冷装置；21为制冷管；211为制冷输送段； 2111为竖直段；2112为盘绕段；212为回液段；3为发电装置；4为温度传感器；5为多年冻土层；6为季节冻土层。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。应当理解的是，本专利技术中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本专利技术范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
[0026]如图1所示，本专利技术实施例优选实施例的一种防止多年冻土退化的温控桩，包括桩体1、制冷装置2、发电装置3、温度传感器4和主控器，所述制冷装置2包括压缩机、冷凝器、节流器和制冷管21，所述压缩机为直流压缩机，所述压缩机的输出口依次通过所述冷凝器和节流器与所述制冷管21的输入口连接，所述制冷管21的输出口与所述压缩机的输入口连接，所述桩体1为钢筋混凝土桩，所述桩体1 伸入多年冻土层5内，所述制冷管21绕设在所述桩体1的外侧，制冷管21绑扎在桩体1的钢筋笼上，且所述制冷管21嵌设在所述桩体 1的混凝土内，所述温度传感器4设有多个且布置在所述桩体1的外侧上；
[0027]所述主控器分别与所述制冷装置2、发电装置3和温度传感器4 连接，所述发电装置3为所述主控器、制冷装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止多年冻土退化的温控桩，其特征在于，包括桩体、制冷装置、发电装置、温度传感器和主控器，所述制冷装置包括压缩机、冷凝器、节流器和制冷管，所述压缩机为直流压缩机，所述压缩机的输出口依次通过所述冷凝器和节流器与所述制冷管的输入口连接，所述制冷管的输出口与所述压缩机的输入口连接，所述桩体为钢筋混凝土桩，所述桩体伸入多年冻土层内，所述制冷管布置在所述桩体内，所述温度传感器设有多个且布置在所述桩体的外侧上；所述发电装置为光伏发电装置或风光一体发电装置；所述主控器分别与所述制冷装置、发电装置和温度传感器连接，所述发电装置为所述主控器、制冷装置和温度传感器供电。2.如权利要求1所述的一种防止多年冻土退化的温控桩，其特征在于，所述制冷管包括与所述冷凝器连接的制冷输送段和与所述制冷输送段的末端连通的回液段，所述制冷输送段盘绕在所述桩体内的钢筋笼的外周，所述回液段竖直穿过所述桩体内的钢筋笼的内腔与所述压缩机的输入口连接。3.如权利要求2所述的一种防止多年冻土退化的温控桩，其特征在于，所述回液段的轴线与所述桩体内的钢筋笼的轴线同轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆辉，刘建坤，游田，常丹，刘晓强，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：