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一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高 铁路基

阅读：892发布：2023-03-13

专利汇可以提供一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，所述路基由一层C25 纤维混凝土包裹，所述路基内部填料由上到下依次为级配碎石层、两布一膜、防冻胀性A/B组填料层、普通A/B组填料层和素土夯实层；所述路基两侧开设有一个以上的纳米热棒安装孔，每个安装孔内对应设置有一个纳米热棒(3)。本实用新型为季节性冻土区高速铁路路基防冻胀设计及冻胀治理提供新手段。新型纳米热棒技术以“主动防治”为核心思想，使用太阳能驱动，无动力加热输入热量，升高土体温度，降低路基季节活动层冻深，达到消除或减小冻胀导致的路基纵向不平顺和横向变形差异的目的。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，其特征在于，所述路基由一层C25 纤维混凝土(1)包裹，所述路基内部填料由上到下依次为级配碎石层(2)、两布一膜(4)、防冻胀性A/B组填料层(5)、普通A/B组填料层(6)和素土夯实层(7)；
所述路基两侧开设有一个以上的纳米热棒安装孔，每个安装孔内对应设置有一个纳米热棒(3)。
2.根据权利要求1所述的一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，其特征在于，所述路基为路堤时，在路堤两侧各开设有两个纳米热棒(3)的安装孔，两个安装孔分别设置在级配碎石层(2)的下部和普通A/B组填料层(6)的上部，所述纳米热棒(3)置于安装孔内。
3.根据权利要求2所述的一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，其特征在于，所述路基为路堤时，在路堤两侧均设置有防冻胀护道(9)，防冻胀护道(9)由保温材料填筑。
4.根据权利要求1所述的一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，其特征在于，所述路基为低路堤或路堑时，在低路堤或路堑两侧各开设有一个纳米热棒(3)的安装孔；安装孔布置在级配碎石层(2)的下部；所述纳米热棒(3)置于安装孔内。
5.根据权利要求2～4任一项所述的一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，其特征在于，所述纳米热棒(3)为条带状，基于温度伺服并由太阳能供电。
6.根据权利要求5所述的一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，其特征在于，所述纳米热棒(3)置于安装孔内，水平或稍倾斜放置。
7.根据权利要求6所述的一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，其特征在于，所述路基两侧坡脚处均设置有渗水盲沟(8)，渗水盲沟(8)下方的填料为防冻胀性A/B组填料。

说明书全文

一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种高铁路基构造技术，尤其涉及一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基。

背景技术

[0002] 我国北方大部分地区为季节性冻土区，土在冻结时会发生冻胀，即土的体积增大，地表隆起。低温季节时，这一冻胀过程经常发生在季节性冻土地区的高速铁路路基地段，产生冻胀病害，造成轨道局部不均匀抬升，引起较大的轨道不平顺，而列车在高速运行状态下对路基的变形响应更为敏感，无砟轨道结构对于路基变形的适应性更差，对路基稳定性要求更高，所以路基冻胀会直接危及行车安全。现有季节冻土区的路基冻胀防治设计和工程措施以“被动防御”为核心思路，以防、排、隔水，保温、换填土为主导方法。如路基面设置防水封闭层，基床设隔水防渗层，设置排水暗沟，坡脚设置护道等。路基冻胀具有普遍性、不确定性和难以避免性，现有的这些技术和方法虽然对冻胀有一定的抑制作用，但是无法完全避免这一病害。而且对于已经运行的高速铁路线路，重新换填路基土，重新布置保温层、隔水层等会导致中断行车，即费时又费力，造成的经济损失也较大。由上可以看出，现有的技术方法均存在一定的不足之处。

[0003] 因此，如何提供一种用于控制季节冻土区冻胀病害的热棒路基及构造方法尤其是针对已有高铁路基的冻胀防治是本领域技术人员亟需解决的问题。实用新型内容

[0004] 本实用新型提供了一种用于控制季节性冻土区高铁路基冻胀的无砟轨道纳米热棒路基，所述路基由一层C25 纤维混凝土(1)包裹，所述路基内部填料由上到下依次为级配碎石层(2)、两布一膜(4)、防冻胀性A/B组填料层(5)、普通A/B组填料层(6) 和素土夯实层(7)；

[0005] 所述路基两侧开设有一个以上的纳米热棒安装孔，每个安装孔内对应设置有一个纳米热棒(3)。

[0006] 所述路基为路堤时，在路堤两侧各开设有两个纳米热棒(3)的安装孔，两个安装孔分别设置在级配碎石层(2)的下部和普通A/B组填料层(6)的上部，所述纳米热棒(3)置于安装孔内。

[0007] 所述路基为路堤时，在路堤两侧均设置有防冻胀护道(9)，防冻胀护道(9)由保温材料填筑。

[0008] 所述路基为低路堤或路堑时，在低路堤或路堑两侧各开设有一个纳米热棒(3)的安装孔；安装孔布置在级配碎石层(2)的下部；所述纳米热棒(3)置于安装孔内。

[0009] 所述纳米热棒(3)为条带状，基于温度伺服并由太阳能供电。

[0010] 所述纳米热棒(3)置于安装孔内，水平或稍倾斜(倾斜角度与路面坡度一致，一般不小于4％，便于排水)放置。

[0011] 所述路基两侧坡脚处均设置有渗水盲沟(8)，渗水盲沟(8)下方的填料为防冻胀性A/B组填料。

[0012] 本实用新型的有益效果在于：

[0013] 1.本实用新型采用的纳米热棒是基于温度伺服的太阳能纳米热棒，在低温季节，它能根据温度的变化不断调整热量输入的大小，温度足够高时停止输入热量，始终保持路基土处于不冻的状态，从而控制冻胀的发生。

[0014] 2.纳米热棒路基施工简单，对于已建成的高铁线路直接在路基两侧钻孔将纳米热棒置入即可，建设成本低。

[0015] 3.大部分处在季节性冻土区的高铁线路太阳能资源丰富，纳米热棒能够充分利用太阳能工作，节省能源，减少环境污染。附图说明

[0016] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

[0017] 图1为本实用新型的路堤防冻胀结构示意图。

[0018] 图2为本实用新型的低路堤防冻胀结构示意图。

[0019] 图3为本实用新型的路堑防冻胀结构示意图。

[0020] 图4为纳米热棒结构示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

[0022] 路基发生冻胀的基本条件是低温、水和冻胀敏感性的土。本实用新型所涉及的路基结构，针对上述三个影响因素，首先采用工程上的非冻胀敏感性的粗颗粒土(防冻胀性 A/B组填料)作为主要路基填料，减少冻胀敏感性土(细颗粒土)的影响；再采用隔、排水的方式(布置两布一膜、渗水盲沟)减少进入路基的水分，降低水对路基冻胀的影响；由于工程实践中无法完全避免细粒土的混入和水分的渗入，所以本实用新型的核心技术措施是路基中用于“主动加热”路基体的纳米热棒，从而有效地控制冻胀的发生。此外路堤结构采用保温的原理，利用防冻胀护道保护路堤坡脚不发生冻胀。

[0023] 根据路基形式的不同，分为路堤、低路堤和路堑三种具体实施例。如图1、图2、图3所示，在图中：1表示C25纤维混凝土、2表示级配碎石、3表示纳米热棒、4表示两布一膜(一种用于防渗的土工材料复合土工膜，外层为土工布，内层是防渗的塑料薄膜聚氯乙烯)、5表示防冻胀性A/B组填料(对冻胀不敏感的土，细粒含量≤5％)、6 表示普通A/B组填料(对冻胀敏感的土，细粒含量大于5％)、7表示素土夯实、8表示渗水盲沟、9表示防冻胀护道。

[0024] 如图1所示，对于路堤结构的高铁路基，所述路基由一层C25纤维混凝土1包裹，所述路基内部填料由上到下依次为级配碎石层2、两布一膜4、防冻胀性A/B组填料层 5、普通A/B组填料层6和素土夯实层7；

[0025] 在路堤两侧各开设有两个纳米热棒3的安装孔；两个安装孔分别布置在级配碎石层 2的下部和普通A/B组填料层6的上部；

[0026] 所述纳米热棒3基于温度伺服并由太阳能供电；发热功率80-100w，最内层为纳米发热体(直径5mm)，中间为绝缘层，最外层是橡胶护套，热棒总直径为8～9mm。结构详见附图4；

[0027] 所述纳米热棒3置于安装孔内；安装孔内设有温度传感器(热敏电阻)，由温度控制箱监测；当监测到温度低于2℃时，纳米热棒开始放热，温度达到2℃时停止放热；

[0028] 温度控制箱(温控器)，根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，或者电子原件在不同温度下，工作状态的不同原理来给电路提供温度数据，以供电路采集温度数据。这种仪器和温度传感器(热敏电阻)市场上是有的(比如苏州皓利钦电热设备有限公司生成的型号为ZWK-60KW-6的温度控制箱和温度传感器)，本实用新型采用的是电子式温度控制器(电阻式)，是采用电阻感温的方法来测量的，使用温度传感器(热敏电阻) 为测温电阻，当温度高于2度，控制箱就会断开纳米热棒的电源。

[0029] 所述纳米热棒3水平或稍倾斜(倾斜角度与路面坡度一致，其坡度一般不小于4％，便于排水)放置，4％是坡面垂直高度与水平方向的比值，也就是坡度；

[0030] 在路基的冻胀段沿纵方向每隔10～15cm布设纳米热棒，对于有明显阴阳坡效应的路基(其中一侧长时间处于背阴状态)只在阴坡布设纳米热棒；

[0031] 所述级配碎石层2与防冻胀性A/B组填料层5之间铺设两布一膜4；

[0032] 在路堤两侧分别设置有防冻胀护道9，防冻胀护道9由保温材料(可以是聚苯板、聚氨酯板等保温板)填筑；

[0033] 在路堤两侧坡脚处设置有渗水盲沟8，渗水盲沟8下方的填料为防冻胀性A/B组填料。

[0034] 图2的低路堤结构由一层C25纤维混凝土包裹；低路堤两侧各开设有一个纳米热棒安装孔；安装孔布置在级配碎石层的下部；纳米热棒置于安装孔内；热棒基于温度伺服并由太阳能供电；热棒水平或稍倾斜放置；级配碎石层与防冻胀性A/B组填料层之间铺设两布一膜；低路堤两侧坡脚处设置盲沟；盲沟下面填料为防冻胀性A/B组填料。

[0035] 图3的路堑结构由一层C25纤维混凝土包裹；路堑两侧各开设有一个纳米热棒安装孔；安装孔布置在级配碎石层的下部；纳米热棒置于安装孔内；热棒基于温度伺服并由太阳能供电；热棒水平或稍倾斜放置；级配碎石层与防冻胀性A/B组填料层之间铺设两布一膜；路堑两侧坡脚处设置盲沟；盲沟下面填料为防冻胀性A/B组填料。

[0036] 本实用新型提供了一种季节性冻土区防路基冻胀的新型纳米热棒高铁路基，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

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