【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冻胀防治装置，尤其涉及一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置及方法。
技术介绍
1、天然气管道是输送天然气必不可少的装置，管道埋在地下，在冬季受低温影响，温度较高的水向温度较低的土层方向转移，在温差聚水(温度梯度、水分迁移)作用下，水分迅速聚集并逐渐形成聚冰层，使路基表层水分不断增加，结冰后土体膨胀增大，形成冻胀，容易造成天然气管道损坏，现有的防治方法主要有换填法、保温法、隔水排水法和化学处理法；换填法的成本较高，保温法仅通过保温材料的使用，保温效果一般，无法保证防治效果；隔水排水法仅起到隔水的效果，无法保证土壤的温度，土壤仍然具有冻胀的风险。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置及方法，该埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置旨在解决现有技术下防治的成本较高和保温效果一般，无法保证防治效果的技术问题。
2、本专利技术的技术方案为：一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，包括隔水层；还包括土工布、第一保温层、第二保温层、s型保温管道、蓄热水箱组件、控制柜组件、支架组件、角度调节组件、太阳能电池板、供液组件和回流管；隔水层上端依次设置有土工布、第一保温层、第二保温层和防冻层；第二保温层内铺设有s型保温管道；蓄热水箱组件后端依次安装有控制柜组件和支架组件；支架组件内侧安装有用于调整支架组件倾斜角度的角度调节组件；支架组件上端安装有太阳能电池板；蓄热水箱组件左端安装有与s型保温管道进口端相连的供
3、作为优选，隔水层的材质为砾石和土壤；砾石和土壤的质量比为99：1～5；防冻层的原料为防冻剂，砾石和土壤可以起到隔离地下水的效果，切断毛细水上升。
4、作为优选，第一保温层的材质为聚乙烯隔声保温卷材；第二保温层为保温材料，其为泡沫混凝土、玻璃纤维和聚苯乙烯泡沫中的任意一种或多种，利用第一保温层和第二保温层，可以增大热阻，从而消除或削减地基土冻胀的风险。
5、作为优选，蓄热水箱组件包括水箱本体；水箱本体上端安装有可拆卸的水箱盖；水箱本体内底部上端安装有折流隔板；折流隔板后端与箱本体后侧内壁之间设置有缺口；水箱本体左右两端内壁均安装有等距分布的加热棒，利用加热棒对水体加热，从而可以对土壤进行升温，避免温度过低造成的冻胀。
6、作为优选，控制柜组件包括柜体；柜体内安装有蓄电池；柜体后端转动连接有柜门；柜体内还安装有监视仪表和逆变器，逆变器用于将太阳能电池板产生的直流电转化成交流电，蓄电池用来存储太阳能产生的电能，在阴雨天提供设备所需的电能。
7、作为优选，支架组件包括安装板和垂直立柱；安装板下端固定连接有转动件；转动件前后两端均固定连接有穿过垂直立柱向外延伸可旋转的转动销；安装板下端四角处均固定连接有加固支撑柱，加固支撑柱可以进一步加强安装板的稳固性。
8、作为优选，角度调节组件包括第一u型架和第二u型架；第一u型架和第二u型架外侧均转动连接有圆环；圆环和另一圆环之间安装有升降气缸；第一u型架与垂直立柱固定连接；第二u型架与安装板相连，通过升降气缸的伸缩，可以对安装板的角度进行调节，使太阳能电池板处于最佳的光照角度。
9、作为优选，供液组件包括水泵；水泵进口端安装有与水箱本体相连的第一水管；水泵出口端安装有与s型保温管道相连的第二水管，确保水体在水箱本体和s型保温管道之间的流通。
10、一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治方法，其包括如上述所述的一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，其步骤如下：
11、步骤一：在管道基坑底部铺设砾石，然后在砾石的缝隙中填充土壤，充分压实后得到隔水层，在隔水层表面铺设土工布，u型钉插入土工布，然后用锤子敲打u型钉，将土工布固定，将聚乙烯隔声保温卷材切割、拼接和安装在土工布表面，确保其贴合地基，得到第一保温层，然后将保温材料覆盖在第一保温层表面，充分压实后铺设s型保温管道，s型保温管道进口端和出口端分别与第二水管和回流管相连，继续添加保温材料，将保温材料压实并找平，确保表面平整，得到第二保温层，第二保温层施工完成后，在第二保温层表面均匀涂抹防冻剂，防冻剂干燥后形成防冻层；
12、步骤二：水泵安装在水箱本体左端，第一水管安装在和水泵进口端和水箱本体之间，回流管从水箱盖上端插入水箱本体内；
13、步骤三：蓄电池、监视仪表和逆变器装入柜体内，太阳能电池板安装在安装板上，然后将垂直立柱埋入地面，驱动升降气缸升降，圆环在第一u型架和第二u型架外侧旋转，安装板旋转，转动件前后两端的转动销在垂直立柱内转动，在合适的角度停止，然后将加固支撑柱固定在安装板和地面之间；
14、步骤四：太阳能电池板通过光伏效应将太阳能转化成直流电，逆变器将太阳能电池板产生的直流电转化成交流电，电存入蓄电池中，蓄电池提供加热棒所需的电能；
15、步骤五：往水箱本体内加入适量清水，水经加热棒加入后沿折流隔板的方向从水箱本体前侧移动至水箱本体后侧，水泵将水抽出并供给s型保温管道，将热量传导至土壤中，消除或削减地基土的冻胀，使用后的水经s型保温管道和回流管回到水箱本体内；
16、步骤六：隔水层隔离地基土结冻时的水源补给，切断毛细水上升，土工布进一步防渗隔水，同时第一保温层和第二保温层可以增大热阻，从而消除或削减地基土的冻胀。
17、本专利技术的有益效果:
18、1、不需要换填非冻胀性土，有效降低了冻胀防治的成本，且将隔水、保温和化学处理相结合，增大热阻，从而消除或削减地基土的冻胀，将地下水与土壤隔开，从而进一步提高防治效果，管道内的热水对土壤进行加热，来升温土壤，全方面对土壤进行防治，有效避免土壤温度过低，降低冻胀的风险；
19、2、隔水层和土工布有效将地下水隔离，切断土壤冻胀时的水源补给，切断毛细水上升，土工布可以防止地下水向上迁移，起到冻胀防治的效果，同时第一保温层和第二保温层可以增大热阻，从而消除或削减地基土的冻胀，同时太阳能电池板提供蓄热水箱组件内水体加热所需的电能，然后通过s型保温管道将热量传导至土壤中，通过升温土壤，有效避免土壤温度过低，进一步降低冻胀的风险。
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1.一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，包括隔水层(1)；其特征在于：还包括土工布(2)、第一保温层(3)、第二保温层(4)、S型保温管道(5)、蓄热水箱组件(6)、控制柜组件(7)、支架组件(8)、角度调节组件(9)、太阳能电池板(10)、供液组件(11)和回流管(12)；隔水层(1)上端依次设置有土工布(2)、第一保温层(3)、第二保温层(4)和防冻层(13)；第二保温层(4)内铺设有S型保温管道(5)；蓄热水箱组件(6)后端依次安装有控制柜组件(7)和支架组件(8)；支架组件(8)内侧安装有用于调整支架组件(8)倾斜角度的角度调节组件(9)；支架组件(8)上端安装有太阳能电池板(10)；蓄热水箱组件(6)左端安装有与S型保温管道(5)进口端相连的供液组件(11)；S型保温管道(5)出口端安装有回流管(12)；回流管(12)从蓄热水箱组件(6)上端往蓄热水箱组件(6)内延伸。
2.根据权利要求1所述的一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，其特征在于：隔水层(1)的材质为砾石和土壤；砾石和土壤的质量比为99：1～5；防冻层(13)的原料为防冻剂。
<...【技术特征摘要】
1.一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，包括隔水层(1)；其特征在于：还包括土工布(2)、第一保温层(3)、第二保温层(4)、s型保温管道(5)、蓄热水箱组件(6)、控制柜组件(7)、支架组件(8)、角度调节组件(9)、太阳能电池板(10)、供液组件(11)和回流管(12)；隔水层(1)上端依次设置有土工布(2)、第一保温层(3)、第二保温层(4)和防冻层(13)；第二保温层(4)内铺设有s型保温管道(5)；蓄热水箱组件(6)后端依次安装有控制柜组件(7)和支架组件(8)；支架组件(8)内侧安装有用于调整支架组件(8)倾斜角度的角度调节组件(9)；支架组件(8)上端安装有太阳能电池板(10)；蓄热水箱组件(6)左端安装有与s型保温管道(5)进口端相连的供液组件(11)；s型保温管道(5)出口端安装有回流管(12)；回流管(12)从蓄热水箱组件(6)上端往蓄热水箱组件(6)内延伸。
2.根据权利要求1所述的一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，其特征在于：隔水层(1)的材质为砾石和土壤；砾石和土壤的质量比为99：1～5；防冻层(13)的原料为防冻剂。
3.根据权利要求1所述的一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，其特征在于：第一保温层(3)的材质为聚乙烯隔声保温卷材；第二保温层(4)为保温材料，其为泡沫混凝土、玻璃纤维和聚苯乙烯泡沫中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种埋地冷输天然气管道管基土冻胀防治装置，其特征在于：蓄热水箱组件(6)包括水箱本体(61)；水箱本体(61)上端安装有可拆卸的水箱盖(62)；水箱本体(61)内底部上端安装有折流隔板(63)；折流隔板(63)后端与箱本体(61)后侧内壁之间设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄龙，王生廷，龚真文，陈丽萍，杨晓宇，王佳，
申请(专利权)人：兰州工业学院，
类型：发明
国别省市：
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