【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路基防冻胀融沉，特别是涉及一种对式供热防冻胀融沉路基及其施工方法。
技术介绍
1、季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结，夏季全部融化，呈周期性冻结，融化的土，因其成周期性的冻结融化，对路基的稳定性影响较大。冻胀是在夏秋地面水下渗或下水位升高的基础上，在冬季负温的作用下，发生水分迁移，使路基上层水分增多，并冻结成冰而形成。冻胀可分为原位冻胀和分凝冻胀。原位冻胀，是指土体没有外界水源补给，属于封闭系统的冻结,土体内部水分发生迁移而重分布，冻结后上层土层含水率较冻结前显著增加，下部土层含水率较冻结前减少，土体总含水率维持不变。分凝冻结，是指受外界温度梯度影响，水在土体内发生迁移产生分凝，如果在开放系统中，未冻区的水分由于可以得到外界补给，水分可以不断的向冻结锋面迁移，土体冻结锋面吸收外界补给水分冻结形成冰聚合体，则导致土体冻胀量急剧增大。原位水分冻结引起的冻胀量十分微小，从工程角度可以忽略不计，所以土体冻胀主要指水分迁移引起的分凝冻胀。
2、我国冻土分布广阔，多年冻土区面积215万平方公里，季节冻土区是513.7万平方公里，两者之和约占国土面积的75%。而且由于冻土特别是季节性冻土会产生冻胀，融沉以及造成路面翻浆和冻土路基的养护等一系列的路基工程问题，所以关于季节性冻土的研究一直是学术界的一个热点问题。
3、新疆北疆地区处天山山脉以北，地貌形态以洪积扇、山前平原、低山丘陵、河谷和冲积平原为主，岩土以细粒土、砂卵砾石、砂土、粉土、少量淤积粘土为主。气候夏季炎热，冬季严寒，境内有终年不化的天山、阿尔泰
4、现有的防冻胀路基一种方案是将热管的放热段插入至路基内部，吸热段位于路基外部，设置聚光罩将太阳光聚焦在热管的吸热段，直接对热管进行加热，再将热量传递至路基内部，缺点是无法将热量存储至夜间使用，而且太阳光直接照射热管，部分热量被热管吸收，另外还有一部分能量在被热管表面反射而无法被吸收，影响路基的加热效果。另一种方案是在以上方案的基础上设置储热单元将太阳能热量进行存储以备夜间使用，但储热单元位于路基外部，需另设场地和容器对存放储热材料，储热单元自身在储热的过程中，无论采用何种隔热手段都会造成热量损失，并且也并没有解决太阳能吸收不完全的问题。
5、因此，如何能创设一种新的对式供热防冻胀融沉路基及其施工方法，实属当前重要研发课题之一。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种对式供热防冻胀融沉路基，使其解决以下技术问题：
2、1、通过对路基内部上方加热的同时将水分及时排出，有效提高防冻胀效果；
3、2、在路基下方的风积沙层内设置蓄热沟，延长储热时间，降低对场地和容器的要求；
4、3、配合地源热泵系统使用，弥补单一形式获取热能的局限性；
5、4、在靠近路基下方处设置通风层对冻土进行散热防止融沉；
6、5、对式供热系统设有埋置于路基内部的集热器，以解决太阳能热量储热时间短，对储热设备和场地要求高，热损失严重的问题；
7、6、集热器设置吸热腔，使太阳光经多次反射后热量被充分吸收，从而解决太阳能吸收不完全的问题；
8、7、综合提高了太阳能利用率，解决传统路基防冻胀效果不理想的问题。
9、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种对式供热防冻胀融沉路基，包括盲沟、透水管、风积沙层、第一防淤层、卵石层、第二防淤层、通风层、换土层、半刚性结构层、土工布排水层、防冻隔温层、防水层和路面层；所述路基通过对式供热系统进行加热防冻；
10、所述通风层为嵌筑在卵石层内的混凝土结构，通风层内部开设有贯通于路基两侧边坡的通风流道，用于对路基下层通风降温；
11、所述对式供热系统包括聚光器、集热器、传热棒、送热管和送热装置；
12、所述送热管布置成封闭的环形管线埋置在半刚性结构层内，送热管内填充有流体介质，送热管的上方和下方铺设延伸至边坡外的土工布，作为土工布排水层，用于加热后将水分排出；
13、所述集热器为中空壳体，内壁设置有保温层，保温层内填充隔热保温材料，集热器内部空间填充有储热材料，集热器的一侧侧向设置有吸热腔，吸热腔为开口朝外的盲腔，吸热腔的开口处设有将吸热器内部密封的透明材料，集热器内部空间填充有储热材料，储热材料将吸热腔的外壁包裹在内；
14、所述集热器对称埋置于半刚性结构层中，吸热腔的开口位于路基两侧边坡，并位于聚光器的焦点线上；
15、所述传热棒的一端插入至集热器内部的储热材料中，另一端插入至送热管中。
16、作为本专利技术的一种改进，所述聚光器为对称设置在路基两侧的两排曲面反光板，用于反射太阳光。
17、进一步地，所述吸热腔的外壁与储热材料的传热面积裕度范围在1.2到1.5，吸热腔开口处的透明材料具有真空夹层。
18、进一步地，所述集热器和吸热腔之间通过螺栓连接，在连接处集热器和吸热腔的壁面均涂有隔热涂层，并在连接孔的周围垫有玻璃钢垫板，螺栓与螺栓孔之间套有隔热衬套。
19、进一步地，所述送热装置对称设置在位于路基两侧的送热管上；
20、送热装置包括连接杆、活塞、单向风门和加速流道；
21、送热装置通过法兰盘安装在管路中，送热装置的内部设置有相互连通的竖直腔室和水平腔室，竖直腔室和水平腔室之间呈倒t形布置；
22、竖直腔室内设有连接杆和活塞，活塞与竖直腔室的内壁之间滑动密封，连接杆与活塞固定连接并伸出竖直腔室外部；
23、水平腔室与竖直腔室相接处设有两个单向风门，位于出口侧的水平腔室内设置加速流道，加速流道的内部结构满足特斯拉流道特性；
24、所述连接杆在外部机构的驱动下带动活塞直线运动，在活塞向上运动时，位于水平腔室进口处的单向风门开启，蒸汽进入至腔室内部，在活塞向下运动时，位于水平腔室出口的单向风门开启，蒸汽进入加速流道内加速后向外输送。
25、进一步地，所述一种对式供热防冻胀融沉路基还包括蓄热沟，所述蓄热沟为设置于风积沙层内部的深沟，蓄热沟的侧壁与底面均铺设有塑料膜，蓄热沟的顶部设置有将蓄热沟密封的盖板，蓄热沟内填充储热材料，储热材料中插入传热棒，传热棒的另一端插入至送热管内。
26、进一步地，所述述一种对式供热防冻胀融沉路基还包括地源热泵系统，所述地源热泵系统包括热泵机组、第一换热管和第二换热管，所述第一换热管为深埋至地下的循环管路，第二换换热管为置入蓄热沟内的循环管路，第一换热管与第二换热管相互独立且各自连通至热泵机组，所述第一换热管吸热地下热量，并在热泵机组内部与第二换热管换热，第二换热管再将热量传递至储热材料内储存。
27、进一步地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，包括盲沟、透水管、风积沙层、第一防淤层、卵石层、第二防淤层、通风层、换土层、半刚性结构层、土工布排水层、防冻隔温层、防水层和路面层；所述路基通过对式供热系统进行加热防冻；
2.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述聚光器为对称设置在路基两侧的两排曲面反光板，用于反射太阳光。
3.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述吸热腔的外壁与储热材料的传热面积裕度范围在1.2到1.5，吸热腔开口处的透明材料具有真空夹层。
4.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述集热器和吸热腔之间通过螺栓连接，在连接处集热器和吸热腔的壁面均涂有隔热涂层，并在连接孔的周围垫有玻璃钢垫板，螺栓与螺栓孔之间套有隔热衬套。
5.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述送热装置对称设置在位于路基两侧的送热管上；
6.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，还包括蓄热沟，所述蓄热沟为设置于风积沙层
7.根据权利要求6所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，还包括地源热泵系统，所述地源热泵系统包括热泵机组、第一换热管和第二换热管，所述第一换热管为深埋至地下的循环管路，第二换换热管为置入蓄热沟内的循环管路，第一换热管与第二换热管相互独立且各自连通至热泵机组，所述第一换热管吸热地下热量，并在热泵机组内部与第二换热管换热，第二换热管再将热量传递至储热材料内储存。
8.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述通风层两端设置有防尘网，通风层内部的通风流道倾斜设置，倾斜角度为0～30°，通风层内部的通风流道包括主流道和支流道，主流道为直道，支流道为弯道，主流道和支流道之间构成特斯拉阀流道结构，用于加速空气流通。
9.一种施工方法，其特征在于，对权利要求1-8任一项所述的一种对式供热防冻胀融沉路基进行施工，具体施工步骤包括：
10.根据权利要求9所述的一种施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，风积沙层回填至预定高度后，在层内布置蓄热沟的预制构件，并在蓄热沟内壁铺塑料膜，填充储热材料，蓄热沟顶部安装盖板，盖板安装后继续向蓄热沟的周围和顶部回填风积沙并压实。
...【技术特征摘要】
1.一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，包括盲沟、透水管、风积沙层、第一防淤层、卵石层、第二防淤层、通风层、换土层、半刚性结构层、土工布排水层、防冻隔温层、防水层和路面层；所述路基通过对式供热系统进行加热防冻；
2.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述聚光器为对称设置在路基两侧的两排曲面反光板，用于反射太阳光。
3.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述吸热腔的外壁与储热材料的传热面积裕度范围在1.2到1.5，吸热腔开口处的透明材料具有真空夹层。
4.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述集热器和吸热腔之间通过螺栓连接，在连接处集热器和吸热腔的壁面均涂有隔热涂层，并在连接孔的周围垫有玻璃钢垫板，螺栓与螺栓孔之间套有隔热衬套。
5.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，所述送热装置对称设置在位于路基两侧的送热管上；
6.根据权利要求1所述的一种对式供热防冻胀融沉路基，其特征在于，还包括蓄热沟，所述蓄热沟为设置于风积沙层内部的深沟，蓄热沟的侧壁与底面均铺设有塑料膜，蓄热沟的顶部设置有将蓄热沟密封的盖板，蓄热沟内填充储热材...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘星炎，段涛，严新江，何亚坤，王宁，汪伟，白渝祥，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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