【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及寒區路橋施工，具體而言，涉及一種復合路基結構和復合路基結構施工方法。
技術介紹
1、在高寒地區修建公路、鐵路工程時，需特別注意其熱敏感性等問題。近些年來，隨著我國經濟的快速發展，在高寒地區已建成大量公路、鐵路，如青藏鐵路、青藏公路、青康公路等。在高寒區修筑道路工程，其成敗的關鍵在于能否確保路基及下部凍土的熱穩定性。近些年來，熱管技術在寒區道路工程中得到廣泛應用，其優異的換熱性能與主動冷卻特性，極大地保證了路基及下部凍土的熱穩定性。
2、專利技術人在研究中發現，現有技術的寒區路基結構至少存在如下缺點：
3、但是，現有技術仍難以有效控制陰陽坡效應、路基邊坡局部積雪、積沙等導致的路基內部熱量不均勻分布問題，導致路基差異變形頻發，影響道路的安全穩定。
技術實現思路
1、本專利技術的目的包括，例如，提供了一種復合路基結構和復合路基結構施工方法，其能夠有效提升路基的長期熱穩定性、避免傳統熱管過度集中制冷的問題和管周空洞等問題，并實現路基全年動態冷卻與保溫，為寒區道路工程高質量建設與安全運營提供技術支撐。
2、本專利技術的實施例可以這樣實現：
3、第一方面，本專利技術提供一種復合路基結構，包括：
4、路基單元、相變保溫單元和熱管單元；所述相變保溫單元設于所述路基單元內；所述熱管單元包括熱管本體和散熱管體，所述熱管本體埋設于所述路基單元內且位于所述相變保溫單元下方，所述散熱管體連接于所述熱管本體，所述散熱管體伸出所述路基單元
5、所述熱管本體用于填充易揮發工質，所述易揮發工質用于在受熱時揮發并流向所述散熱管體，且在所述散熱管體處受冷后冷凝并回流至所述熱管本體內。
6、在可選的實施方式中，所述相變保溫單元包括基材和多個相變膠囊，所述多個相變膠囊與制備所述基材的原料混合。
7、基于上述方案，基材的制備材料可以為混凝土、砂漿以及聚苯乙烯等，在制備基材時，先將多個相變膠囊混合在基材的原料中，通過攪拌等方式使相變膠囊與原料充分混合，從而提高相變膠囊的分布均勻性，而后，采用澆筑的方式澆筑在路基單元設定位置制備基材，從而完成相變保溫單元的制備，制備方式簡單可靠，施工效率高。
8、在可選的實施方式中，所述相變膠囊包括包覆層和相變材料，所述包覆層包裹于所述相變材料外。
9、基于上述方案，相變膠囊的結構簡單，便于加工。利用包覆層將相變材料包裹起來，相變材料不易被基材的原料影響，使用壽命長，基材的保溫隔熱效果好。
10、在可選的實施方式中，所述散熱管體包括內管和外管，所述內管的一端與所述外管的一端密封連接，所述內管的另一端連通所述外管的管腔，所述內管的外管壁和所述外管的內管壁之間限定出回流腔；所述熱管本體的一端連通所述內管，所述熱管本體的另一端連通所述回流腔。
11、基于上述方案，將易揮發工質注入熱管本體中，易揮發工質的液面高度不高于內管的頂部。在運行過程中，當易揮發工質受熱時，部分易揮發工質受熱蒸發形成氣體，導致內管的液面高度和回流腔的液面高度發生改變，形成壓差，驅使易揮發工質在熱管本體中流動。而氣態的工質流動至散熱管體所在位置時，與外接環境進行熱交換，熱量散發出去，自身受冷冷凝，恢復到液態工質，并且在重力作用下順著外管的內管壁流動，回到熱管本體中，如此，易揮發工質循環流動，既能夠將路基單元內部的多余熱量散發出去，還能夠實現調控路基單元內部熱量，使路基單元內部熱量分布均勻。
12、在可選的實施方式中，所述回流腔設置為圍繞所述內管布設的環形腔。
13、基于上述方案，易揮發工質流動更加順暢，熱量調控效率高。
14、在可選的實施方式中，所述外管的內管壁上設置有超疏液涂層。
15、基于上述方案，通過在外管的內管壁上設置超疏液涂層，能夠增加外管的內管壁的光滑度，工質冷凝后在重力作用下易順著外管的內管壁向下流動，而不易粘附在外管的內管壁上，縮短了工質停留時間，提高了換熱效率；并且，由于工質不易附著在內管壁上，減小了工質的厚度，外管的熱阻更低，從而利于散熱，熱換效率進一步提高。
16、在可選的實施方式中，所述超疏液涂層的底部高于所述內管的頂部3-5mm。
17、基于上述方案，超疏液涂層未浸泡在易揮發介質中，不易被腐蝕脫落，延長了超疏液涂層的使用壽命。
18、在可選的實施方式中，所述熱管本體在其延伸方向上具有至少一個彎折管段。
19、基于上述方案，在路基單元的寬度一定的前提下，通過增加彎折管段，能夠增加熱管本體的有效長度，進而提高熱管本體的覆蓋面積，利于調節路基單元內部的熱量分布情況，提高路基單元內部熱量分布的均勻性。
20、在可選的實施方式中，所述熱管單元的數量為多個，多個所述熱管單元在所述路基單元的延伸方向上間隔排布；相鄰所述熱管單元的熱管本體之間的距離為d，每個所述熱管本體的有效冷卻半徑為r，d≤2r。
21、基于上述方案，相鄰熱管本體之間的距離不大于相鄰兩根熱管本體的有效冷卻半徑，保證熱管本體的冷卻區域能夠完全覆蓋路基單元，不易存在冷卻死角，路基單元的冷卻效果好，溫度調控效果好，熱量分布更加均勻。
22、第二方面，本專利技術提供一種復合路基結構施工方法，應用于前述實施方式中任一項所述的復合路基結構，該施工方法包括如下步驟：
23、施工路基單元的過程中在所述路基單元的第一設定高度位置安裝熱管單元，而后向完成安裝的所述熱管單元的熱管本體內注入易揮發工質；接著繼續施工所述路基單元并掩埋所述熱管本體；再在所述路基單元的第二設定高度位置安裝相變保溫單元，然后完成所述路基單元的施工。
24、本專利技術實施例的有益效果包括，例如：
25、綜上所述，本實施例提供的復合路基結構，在路基單元內結合相變保溫單元和熱管單元，路基單元受熱時，陰陽坡受熱不均，大部分熱量能夠被相變保溫單元阻擋，不易直接傳遞至地表凍土區域，不易使地表凍土區域的局部冰層受熱融化，不易因凍土融化不均勻導致路基受損。同時，相變保溫單元吸收的熱量作用于熱管單元，使熱管本體中易揮發工質受熱蒸發，易揮發工質液面高度變化產生壓差，驅使易揮發工質在熱管本體中流動，易揮發工質流動過程中能夠將多余的熱量通過散熱管體散出，并且還能夠使路基單元陰陽坡溫度趨于等溫，使路基單元內部的溫度分布更加均勻，有效提升路基單元的長期熱穩定性、避免傳統熱管過度集中制冷的問題和管周空洞等問題，并實現路基單元全年動態冷卻與保溫，為寒區道路工程高質量建設與安全運營提供技術支撐。
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1.一種復合路基結構，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的復合路基結構，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的復合路基結構，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的復合路基結構，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的復合路基結構，其特征在于：
6.根據權利要求4所述的復合路基結構，其特征在于：
7.根據權利要求6所述的復合路基結構，其特征在于：
8.根據權利要求1所述的復合路基結構，其特征在于：
9.根據權利要求1所述的復合路基結構，其特征在于：
10.一種復合路基結構施工方法，其特征在于，應用于權利要求1-9中任一項所述的復合路基結構，該施工方法包括如下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種復合路基結構，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的復合路基結構，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的復合路基結構，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的復合路基結構，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的復合路基結構，其特征在于：
6.根據權利要求4所述的復合路基...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張明義，裴萬勝，周彥橋，白瑞強，王沖，
申請(專利權)人：中國科學院西北生態環境資源研究院，
類型：發明
國別省市：
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