技术领域
[0001] 本实用新型涉及土体冻结防控领域，尤其涉及一种车载式土料冻结主动防控装置。
背景技术
[0002] 冻土是一种
温度低于0℃且含有
冰的土岩，土中
水分冻结成冰引起土体体积膨胀，而且冻土的强度较未冻土强度增大很多。当温度升高时，冻土融化形成融土，此时土体体积缩小，强度也会降低，渗透性增加。
[0003] 在我国北部、西部山区和高原寒区，季节冻土和
多年冻土广泛分布，面积约占中国陆地总面积的70%。近年来，随着西部大开发的积极推进，围绕
能源、交通、水利等有关的寒区重大工程正逐步在西部山区和高原寒区实施。在这些工程施工建设过程中，不可避免地会遇到冻土问题。冻土问题不仅在施工现场对工程有巨大影响，存放土料的备料场由于冻土问题也会对工程安全及效率产生很大影响。
[0004] 备料场的土体在低温坏境下发生冻结，形成冻土核。土体冻结后体积膨胀，强度较未冻土增加，这就使得该备料场的土料在填筑后不易被
压实到要求的密实度。压实的土体中含有的冻土核融化后，其密实度降低，强度减小，渗透性增大。从而给各种构筑物的
稳定性和安全性带来严重影响，对大型水利工程尤为不利。所以在这些工程实施过程中，无论是地基工程、坝体工程等均要求所使用土料严禁出现冻结。因此，在季节冻土和多年冻土分布区，工程施工中保证土料在填筑前无冻结对于确保工程
质量、缩短工程周期、降低工程造价具有重要的意义和现实需要。
[0005] 目前，寒区工程中备料场主要是运用“盖被子”的被动防控措施，选用的材料一般为土工布。该方法在一定的负温坏境下能有效的防止土料冻结，然而，随着
环境温度降低土料表层就会发生冻结，表现出防控效能不足的缺点，除此之外还有以下不足：（1）土工布较重且没有实现机械自动化，
覆盖时需要大量人
力和时间；（2）备料场
风力较大时把土工布吹起来，使得该措施失去保温效果；（3）“盖被子”是一种被动防控措施，只能保持土体温度，不能使土体升温，而且由于土工布的覆盖使得土体不能利用中午高强度的太阳的
辐射能量。
[0006] 因此，针对低温冻结期大型道路工程、水利
水电工程、机场建设等工程施工过程中备料场土料冻结形成冻土核，使得填筑后的土体不能达到要求的密实度、强度及渗透性的冻土问题，设计出一种实施方便、加热效率高和防冻效果优良的土料冻结防控装置，对于确保工程质量、提高劳动效率、缩短工程建设周期和降低工程造价具有重要的意义和现实需要。本
申请正是为解决这类工程难题而提出。实用新型内容
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车载式土料冻结主动防控装置，其能在运输过程中解冻或升高施工土料温度，确保低温结冰坏境下进场土料不冻结，以满足工程施工过程中连续作业、提高工程施工进度的需要，进而解决
现有技术中的冻土问题。
[0008] 为解决上述问题，本实用新型所述的一种车载式土料冻结主动防控装置，其特征在于：该装置包括设在土料运输车的尾气排放筒处的尾气采集器和尾气
过滤器，与该尾气过滤器相连通设在车头顶面上的气体加压器以及与该气体加压器相连通设在车厢内部的数根弥散管；所述弥散管上设有数个供加压热气散出的弥散孔，所述弥散孔上设有防护盖，该防护盖用于防止土料从所述弥散孔进入所述弥散管。
[0009] 优选的，所有所述弥散管在车厢宽度方向上平行均设在车厢底部和/或车厢内部空中；设置在车厢内部空中的所述弥散管由
支撑架支撑住其后部。
[0010] 优选的，所述弥散孔在所述弥散管顺气流的方向上由疏到密分布。
[0011] 优选的，所述尾气采集器包括使用时套接在所述尾气排放筒末端的尾气
阀门和将尾气输送至所述尾气过滤器的送气管空气阀门；当所述尾气阀门内部气压大于外界气压时，所述尾气阀门自动打开卸去过高的压力。
[0012] 优选的，所述送气管上设有由温度感应
开关控制的空气阀门，所述温度感应开关与设在弥散管上的温度
传感器相连；当所述温度传感器测量得到所述弥散管的温度高于设定值时，所述温度感应开关控制所述空气阀门打开。
[0013] 优选的，所述尾气过滤器与所述气体加压器之间通过管壁绝热的连接管连接。
[0014] 优选的，所述气体加压器与所述弥散管之间通过伸缩管和竖向管连接；所述伸缩管横向设置，其一端连接所述气体加压器、另一端连接所述竖向管的上端口；所述竖向管紧靠车厢前端内壁，其下端口连通至所有所述弥散管的进气口。
[0015] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0016] 1、高温尾气直接与土料
接触，提高热量利用率
[0017] 高温的
卡车尾气经由尾气采集器、尾气过滤器、气体加压器到达车厢内部的弥散管，再从弥散孔直接进入车厢土料的空隙中，由于气体加压器给尾气一定的压力以及弥散管内有不断补充的尾气，这使得尾气在土料空隙中流动，进而解冻或升高施工土料温度。相较现有技术的“盖被子”法，本实用新型省时省力，既能保证土料在运输过程中不被结冻还能升高土料温度。同时，高温尾气与土颗粒直接接触，并在其表面流动，与土颗粒发生
对流换热作用，这相对热传导作用热利用率提高很多。
[0018] 2、不影响装卸载土料，且占用的体积较小
[0019] 本实用新型防控装置只有数根弥散管在车厢内部，其他部件均在车厢外部；而且，弥散管的直径较小，故不会影响装载的土石方量。
[0020] 3、施工后的土体长时间不结冻，实现寒区的连续施工
[0021] 在运输途中将土料加热到一定温度，不影响正常施工；在填筑后土体将会在一段时间内保持0℃以上，若下一次填料时该层填土还保持0℃以上，这样就可以保证寒区工程的连续施工，还可以提高分层填筑衔接面衔接质量。另外，填筑好的坝体或其他地基储存的
热能将会不断增加，大量的热能可以抵抗长时间的低温坏境。
[0022] 4、自动控压，不影响运输车
发动机的正常工作
[0023] 在上述优点的
基础上，本实用新型防控装置进一步采用特制的尾气采集器与运输车的尾气排放筒相连接，其上有一个尾气阀门，当收集的尾气过多时，该阀门将自动打开，使部分尾气通过该阀门
泄漏，减小排气口出的气压。
附图说明
[0024] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0025] 图1为本实用新型防控装置的结构示意图。
[0026] 图2为弥散管上弥散孔的分布示意图。
[0027] 图3为弥散孔上防护盖的结构示意图。
[0028] 图4为图3的侧视图。
[0029] 图5为尾气采集器中尾气阀门关闭时的结构示意图。
[0030] 图6为尾气采集器中尾气阀门打开时的结构示意图。
[0031] 图7为尾气过滤器的结构示意图。
[0032] 图8为试验中车厢中不同
位置土料的部分温度变化曲线。
[0033] 图中：1—尾气排放筒，2—尾气采集器，3—尾气过滤器，4—连接管，5—弥散管，6—支撑架，7—气体加压器，8—伸缩管，9—弥散孔，10—防护盖，11—尾气阀门，12—空气阀门，13—送气管，14—竖向管。
具体实施方式
[0034] 参考图1，本实用新型车载式土料冻结主动防控装置运用在土料运输车上，适用于寒区或季节冻土区施工现场与备料场有一定距离的工程，其具体可以包括设在土料运输车的尾气排放筒1处的尾气采集器2和尾气过滤器3，与该尾气过滤器3相连通设在车头顶面上的气体加压器7以及与该气体加压器7相连通设在车厢内部的数根弥散管5；弥散管5上设有数个供加压热气散出的弥散孔9，弥散孔9上设有防护盖10。参考图2，为使得气体不会在弥散管5前段就消耗完，弥散孔9在弥散管5顺气流的方向上由疏到密分布。
[0035] 以上防护盖10用于防止土料从弥散孔9进入弥散管5，当然，其不能影响加压热气的散出。尾气过滤器3用于
净化尾气，使后面的热气不会对土料产生污染，影响土料物理力学性质。气体加压器7用于将来自尾气过滤器3的热气由低压气体转变为高压气体，使得热气拥有高压，有利于加压热气后续的散出到土料的空隙中。
[0036] 在实际应用中，弥散孔9可设在弥散管5的侧面，相应的防护盖10可采用如图3、图4所示的结构，即防护盖10为下部开口的半个椭球
型壳体，尺寸比弥散孔9稍大，其上部及两侧与弥散管9管壁相连接，实际应用中可采用与弥散管9相同的材料，两者之间
焊接连接。尾气过滤器3可采用如图7所示的结构，即进气和出气的两
头管子直径小，填充了过滤材料的中间段管子直径比较大，充足的过滤材料和过滤空间有利于尾气得到充分的净化。其中，过滤材料主要用来
吸附未完全燃烧的颗粒物和尾气中的油性物质。
[0037] 其中，尾气过滤器3与气体加压器7的进气口之间通过管壁绝热的连接管4连接。气体加压器7与弥散管5之间通过伸缩管8和竖向管14连接；伸缩管8整体横向设置，其一端连接气体加压器7的出气口，另一端连接竖向管14的上端口，在运输车卸土时其保证有伸长足够的长度，不被拉断，并且保证与气体加压器7及竖向管14连接不断开，实际应用中该构件可采用
弹簧伸缩管；竖向管14紧靠车厢前端内壁，其下端口连通至所有弥散管5的进气口。
[0038] 进一步地，单根的弥散管5可呈长条状，从车厢前端延伸至车厢后端（车头方向为前端，车尾方向为后端），弥散管5的前端为进气口，后端敞开。所有弥散管5在车厢宽度方向上平行均设在车厢底部，也可以在车厢内部空中设上弥散管5，还可以设在车厢
侧壁上，或者这些位置均设置上，这个根据加热需求高低和对土料装卸载的影响程度的要求程度确定即可。对于设置在车厢内部空中的弥散管5，其前端进气口处从底部向上倾斜，既用于进气也用于支撑自身前部，其后部由设置在弥散管5后段倾斜的支撑架6支撑，上下两层弥散管5形成一梯形状。其中，将弥散管5安装在车厢壁或底部，能够减小其对装卸载方式及时间的影响。
[0039] 参考图5和图6，尾气采集器2具体可以包括使用时套接在尾气排放筒1末端的尾气阀门11和将尾气输送至尾气过滤器3的送气管13。当尾气阀门11内部气压大于外界气压时，比如收集的尾气过多，尾气阀门11会自动打开，使部分尾气通过该阀门泄漏而减小尾气排放筒1处的气压，以免影响运输车发动机正常工作。
[0040] 考虑到某些土料性质随温度变化明显，为避免土料温度过高，可在弥散管5上安装温度传感器，相应在送气管13上设置由温度感应开关控制的空气阀门12，温度感应开关与温度传感器之间电
信号连通，当温度传感器测得弥散管5温度高于某设定温度（可根据土料的性质设定）时，空气阀门12在温度感应开关的控制下打开，吸入空气使土料维持一定的温度。
[0041] 以上防控装置在两河口水电站施工现进行试验，验证了该防控装置对土料有较好的加热效果，具体内容如下：本试验改装口水电站施工的土料运输车，并在该车装载坝体心墙需要填筑的砾石土。为了便于观测，该车停放在同一位置并保持发动状态，且控制此时的耗油量与正常运输途中相同。本试验开始于晚上当地温度开始低于0℃时，试验时间为1小时。土料运输车装土高度为2.5m，试验时在涂料中放置两组温度
探头，每组四个，埋设深度均为0cm、33cm、66cm、100cm，分别位于车厢纵向
中轴线的前部和尾部。试验得到的部分温度曲线参见图8，试验结果表明该防控装置有很好的加热土体的效果。
