本發(fā)明涉及城市道路，更具體地說是一種基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面及其施工方法。

背景技術(shù)：

大量的調(diào)查和研究表明，路面狀況的好壞是影響道路交通的重要因素。在寒冷的冬季,當(dāng)路面因降雪而積雪結(jié)冰時(shí),給道路暢通和行車安全帶來了嚴(yán)重的影響，在冰、雪天氣中，路面附著能力大大降低，對(duì)車輛行駛的動(dòng)力性及安全性極為不利。據(jù)分析：冰雪使汽車剎車失靈、方向失控，交通事故頻繁發(fā)生，連續(xù)追尾撞車事故也屢見不鮮。冰雪天交通事故成倍增長(zhǎng)。而當(dāng)在轉(zhuǎn)彎路面發(fā)生路面積雪時(shí)，路面行車變得更加危險(xiǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于路面冰雪的處理有清除法和融化法。清除法包括人工清除法和機(jī)械除雪法，其中，人工法是通過人力用勞動(dòng)工具清除積雪，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間；機(jī)械法受季節(jié)影響較強(qiáng)，機(jī)械使用效率低，鏟雪不徹底；融化法包括化學(xué)融化法和加熱融化法，化學(xué)融化法由于融化劑的大量使用會(huì)產(chǎn)生大量危害環(huán)境物質(zhì)，不利于環(huán)保；而熱融化法對(duì)環(huán)境的危害幾乎不存在，且融雪效果顯著。

20世紀(jì)20年代初期，國(guó)外電熱技術(shù)大量引入國(guó)內(nèi)，電加熱膜、發(fā)熱電纜等大量用于石油輸運(yùn)管道、消防以及排水管道防凍、地板輻射采暖、冬季草坪防凍等。發(fā)熱電纜用于路面融雪化冰在北歐國(guó)家已有應(yīng)用，但對(duì)工程應(yīng)用中的一些具體問題缺乏相關(guān)技術(shù)，包括：

1、針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有道路條件，對(duì)于整個(gè)路面鋪設(shè)發(fā)熱電纜成本太高，經(jīng)濟(jì)性差，難以實(shí)現(xiàn)。

2、實(shí)際施工中，電纜層與路面層之間容易發(fā)生層間脫離，造成路面結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，極大地影響了路面質(zhì)量。

3、發(fā)熱電纜的熱量傳遞定向性差，導(dǎo)致能量利用率低，融雪效果不明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面及其施工方法，使得發(fā)熱電纜在路面融冰雪中提高經(jīng)濟(jì)性，保證路面結(jié)構(gòu)安全性，提高能量利用率。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：將發(fā)熱電纜按車道輪跡帶所在位置進(jìn)行鋪設(shè)，包括：直行車道上，發(fā)熱電纜沿縱向鋪設(shè)在直行車道輪跡帶所在位置，鋪設(shè)寬度與直行車道輪跡帶等寬，形成等寬融冰雪輪跡，車輛保持行駛在所述等寬融冰雪輪跡上；轉(zhuǎn)彎車道上，發(fā)熱電纜沿縱向鋪設(shè)在轉(zhuǎn)彎車道輪跡帶所在位置，并且在轉(zhuǎn)彎車道輪跡帶的內(nèi)側(cè)加寬鋪設(shè)，形成加寬融冰雪輪跡，車輛保持行駛在加寬融冰雪輪跡上；所述縱向是指車輛行進(jìn)方向，所述車道輪跡帶的內(nèi)側(cè)是指朝向轉(zhuǎn)彎中心的一側(cè)。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：在所述轉(zhuǎn)彎車道上，由道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)的各道加寬融冰雪輪跡的寬度逐漸遞增。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：在所述轉(zhuǎn)彎車道上，由道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)的各道加寬融冰雪輪跡中的各根發(fā)熱電纜的加熱時(shí)長(zhǎng)逐漸遞增。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：處在等寬融冰雪輪跡中的發(fā)熱電纜采用單導(dǎo)發(fā)熱電纜，處在加寬融冰雪輪跡中的發(fā)熱電纜采用雙導(dǎo)發(fā)熱電纜。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述發(fā)熱電纜是以微金屬纖維芳綸纖維作為發(fā)熱體，并在所述發(fā)熱體由內(nèi)向外依次為絕緣層、內(nèi)護(hù)套層和外護(hù)套層，所述絕緣層是以ep橡膠為材質(zhì)，所述內(nèi)護(hù)套層是以耐熱聚氯乙烯為材質(zhì)、所述外護(hù)套層是以聚酯為材質(zhì)，所述發(fā)熱電纜20℃的電阻率為12～14uω·m。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：融冰雪路面的路面結(jié)構(gòu)層由上而下依次為上面層、中面層、下面層和基層；在所述中面層的上表面沿縱向設(shè)置用于嵌裝發(fā)熱電纜的凹槽，所述凹槽的橫截面呈矩形，邊長(zhǎng)為20mm；相鄰凹槽的中心距d為：d＝p1/p；其中p1為發(fā)熱電纜的每米功率，p為敷設(shè)功率，p＝250-400w/m²。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：在所述凹槽內(nèi)，位于凹槽底部鋪設(shè)有隔熱材料，發(fā)熱電纜是以隔熱材料為墊層，發(fā)熱電纜的下半部埋置在隔熱材料中，在所述發(fā)熱電纜的上半部覆蓋導(dǎo)熱材料，所述隔熱材料為隔熱棉或石棉，所述導(dǎo)熱材料為防水性導(dǎo)熱膠泥或石墨片。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

各道加寬融冰雪輪跡的寬度按如下方法確定：

所述各道加寬融冰雪輪跡在對(duì)應(yīng)圓曲線處定值加寬，由道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)的各道加寬融冰雪輪跡在對(duì)應(yīng)圓曲線外的加寬值為ek，k＝1,2,3…：其中e為轉(zhuǎn)彎車道的路面加寬值，按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》獲得e的取值，b為路幅寬度，xk為自道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)第k條等寬融冰雪輪跡的中心線據(jù)道路外側(cè)邊緣的距離；

所述各道加寬融冰雪輪跡在對(duì)應(yīng)緩和曲線處自加寬融冰雪輪跡的起點(diǎn)到圓曲線處的平滑過渡。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

在轉(zhuǎn)彎車道的路段橫斷面上形成有外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡，其為超高。

對(duì)應(yīng)于加寬融冰雪輪跡所在位置的任意一根電纜a，為防止路面二次結(jié)冰，設(shè)置所述電纜a的加熱時(shí)長(zhǎng)t為：

其中，t為融化路面冰雪所需時(shí)長(zhǎng)，i為轉(zhuǎn)彎車道的超高值，g為重力加速度9.8m/s²，l為電纜a距道路外側(cè)邊緣的距離。

本發(fā)明基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的施工方法的特點(diǎn)是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1：在完成攤鋪壓實(shí)之后的中面層上設(shè)置縱向凹槽，且每隔100m設(shè)置一道橫向凹槽，利用橫向凹槽使各道縱向凹槽形成橫向貫通，在所述縱向凹槽中鋪墊隔熱材料，隔熱材料上鋪裝發(fā)熱電纜，發(fā)熱電纜的連接導(dǎo)線鋪設(shè)在各道橫向凹槽中，并自橫向凹槽中引出路面，與外部控制系統(tǒng)電連接；

步驟2：在各道縱向凹槽及橫向凹槽所在位置的表面使用防水導(dǎo)熱膠泥封壓實(shí)抹平，完成封槽；隨后，利用瀝青撒布車在縱向凹槽及橫向凹槽所在位置噴灑乳化瀝青粘層油，噴灑量為0.4～0.7l/m²；

步驟3：攤鋪上面層：

在直行車道上，利用膠輪攤鋪機(jī)沿縱向攤鋪上面層，膠輪攤鋪機(jī)的攤鋪速度控制為1m/min～3m/min，膠輪攤鋪機(jī)的膠輪避開等寬融冰雪輪跡所在位置；在轉(zhuǎn)彎車道上，沿縱向人工攤鋪上面層；

步驟4：實(shí)施階梯式碾壓：

利用至少兩臺(tái)壓路機(jī)同時(shí)作業(yè)，靠彎道內(nèi)側(cè)的壓路機(jī)先于彎道外側(cè)的壓路機(jī)進(jìn)行作業(yè)；

步驟5：按《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明將發(fā)熱電纜設(shè)置在車道輪跡帶所在位置上，保證車道輪跡帶所在位置快速高效地實(shí)現(xiàn)融冰雪，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的路面融冰雪方式。

2、本發(fā)明在轉(zhuǎn)彎車道上針對(duì)轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛行駛狀態(tài)的特殊性設(shè)置加寬融冰雪輪跡，通過在加寬位置上有效地進(jìn)行融冰雪，極大地提高了轉(zhuǎn)彎車輛的行車安全。

3、本發(fā)明在轉(zhuǎn)彎車道上，由道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)的各道加寬融冰雪輪跡的寬度逐漸遞增，有效增加了行車視距，使車輛在彎道處的行駛更加安全，并能使車道輪跡帶上的融雪更加高效。

4、本發(fā)明根據(jù)轉(zhuǎn)彎車道外側(cè)和內(nèi)側(cè)的高差設(shè)置差異加熱時(shí)長(zhǎng)，能有效避免融冰水從外側(cè)流向內(nèi)側(cè)時(shí)造成路面二次結(jié)冰，避免了冰雪水在內(nèi)側(cè)聚集。

5、本發(fā)明針對(duì)直行車道采用單導(dǎo)發(fā)熱電纜，可以在保證鋪裝的同時(shí)降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性；在轉(zhuǎn)彎車道中采用雙導(dǎo)發(fā)熱電纜可以受限的寬度上極大地提高發(fā)熱電纜的鋪設(shè)便捷性。

6、本發(fā)明在凹槽中利用隔熱材料阻隔熱量下向的無效傳遞，并利用導(dǎo)熱材料將熱量有效傳導(dǎo)至路面，其在結(jié)構(gòu)使發(fā)熱電纜得到有效保護(hù)，更能大大提高能量的利用率。

7、本發(fā)明在施工過程中能有避免凹槽及發(fā)熱電纜被攤鋪機(jī)壓損；階梯式碾壓的方式保證了路面坡度的有效成型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面平面示意圖；

圖2為本發(fā)明中基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面俯視圖；

圖3為本發(fā)明中基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面立體示意圖；

圖4為本發(fā)明中發(fā)熱電纜安裝示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1等寬融冰雪輪跡，2加寬融冰雪輪跡，3上面層，4發(fā)熱電纜，5中面層，6下面層，7基層，8隔熱材料，9導(dǎo)熱材料。

具體實(shí)施方式

參見圖1和圖2，本實(shí)施例中基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：將發(fā)熱電纜按車道輪跡帶所在位置進(jìn)行鋪設(shè)，包括：

直行車道上，發(fā)熱電纜沿縱向鋪設(shè)在直行車道輪跡帶所在位置，鋪設(shè)寬度與直行車道輪跡帶等寬，形成等寬融冰雪輪跡1，車輛保持行駛在等寬融冰雪輪跡1上。

轉(zhuǎn)彎車道上，發(fā)熱電纜沿縱向鋪設(shè)在轉(zhuǎn)彎車道輪跡帶所在位置，并且在轉(zhuǎn)彎車道輪跡帶的內(nèi)側(cè)加寬鋪設(shè)，形成加寬融冰雪輪跡2，車輛保持行駛在加寬融冰雪輪跡2上。

縱向是指車輛行進(jìn)方向，車道輪跡帶的內(nèi)側(cè)是指朝向轉(zhuǎn)彎中心的一側(cè)。

參見圖3和圖4，本實(shí)施例中融冰雪路面的路面結(jié)構(gòu)層由上而下依次為上面層3、中面層5、下面層6和基層7；在中面層5的上表面沿縱向設(shè)置用于嵌裝發(fā)熱電纜的凹槽，凹槽的橫截面呈矩形，邊長(zhǎng)為20mm；相鄰凹槽的中心距d為：d＝p1/p；其中p1為發(fā)熱電纜的每米功率，p為敷設(shè)功率，p＝250-400w/m²；在凹槽內(nèi)，位于凹槽底部鋪設(shè)有隔熱材料8，發(fā)熱電纜4是以隔熱材料8為墊層，發(fā)熱電纜4的下半部埋置在隔熱材料8中，在發(fā)熱電纜4的上半部覆蓋導(dǎo)熱材料9，隔熱材料8為隔熱棉或石棉，導(dǎo)熱材料9為防水性導(dǎo)熱膠泥或石墨片。

為了使能量進(jìn)行單向傳遞，減少能量損失，提高能量利用率，針對(duì)轉(zhuǎn)彎車道的路段橫斷面上形成有外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡，即超高，本實(shí)施例中對(duì)于各道加寬融冰雪輪跡2按如下形式設(shè)置：

在轉(zhuǎn)彎車道上，由道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)的各道加寬融冰雪輪跡2的寬度逐漸遞增，各道加寬融冰雪輪跡2的寬度按如下方法確定：各道加寬融冰雪輪跡2在對(duì)應(yīng)圓曲線處定值加寬，由道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)的各道加寬融冰雪輪跡2在對(duì)應(yīng)圓曲線外的加寬值為ek，k＝1,2,3…：其中e為轉(zhuǎn)彎車道的路面加寬值，按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》獲得e的取值，b為路幅寬度，xk為自道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)第k條等寬融冰雪輪跡1的中心線據(jù)道路外側(cè)邊緣的距離；各道加寬融冰雪輪跡2在對(duì)應(yīng)緩和曲線處自加寬融冰雪輪跡2的起點(diǎn)到圓曲線處的平滑過渡。

為防止路面二次結(jié)冰，在轉(zhuǎn)彎車道上，由道路外側(cè)朝向道路內(nèi)側(cè)的各道加寬融冰雪輪跡2中的各根發(fā)熱電纜的加熱時(shí)長(zhǎng)逐漸遞增；對(duì)應(yīng)于加寬融冰雪輪跡2所在位置的任意一根電纜a，設(shè)置電纜a的加熱時(shí)長(zhǎng)t為：其中，t為融化路面冰雪所需時(shí)長(zhǎng)，i為轉(zhuǎn)彎車道的超高值，g為重力加速度9.8m/s²，l為電纜a距道路外側(cè)邊緣的距離。

為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，將處在等寬融冰雪輪跡1中的發(fā)熱電纜采用為單導(dǎo)發(fā)熱電纜，將處在加寬融冰雪輪跡2中的發(fā)熱電纜采用為雙導(dǎo)發(fā)熱電纜。單導(dǎo)發(fā)熱電纜成本低，但在電纜鋪設(shè)中需要呈回路鋪設(shè)；雙導(dǎo)發(fā)熱電纜在內(nèi)部自成回路，在施工中，只要在接線端連接供電電源即可，不存在另一端的導(dǎo)線接線，因而可根據(jù)具體情況任意放置，其與單導(dǎo)發(fā)熱電纜相比，大大降低了施工難度。發(fā)熱電纜是以微金屬纖維芳綸纖維作為發(fā)熱體，并在發(fā)熱體由內(nèi)向外依次為絕緣層、內(nèi)護(hù)套層和外護(hù)套層，絕緣層是以ep橡膠為材質(zhì)，內(nèi)護(hù)套層是以耐熱聚氯乙烯為材質(zhì)、外護(hù)套層是以聚酯為材質(zhì)，發(fā)熱電纜20℃的電阻率為12～14uω·m。

本實(shí)施例中基于發(fā)熱電纜的融冰雪路面的施工是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1：在完成攤鋪壓實(shí)之后的中面層5上設(shè)置縱向凹槽，且每隔100m設(shè)置一道橫向凹槽，利用橫向凹槽使各道縱向凹槽形成橫向貫通，在縱向凹槽中輔墊隔熱材料8，隔熱材料8上輔裝發(fā)熱電纜4，發(fā)熱電纜4的連接導(dǎo)線鋪設(shè)在各道橫向凹槽中，并自橫向凹槽中引出路面，與外部控制系統(tǒng)電連接。

步驟2：在各道縱向凹槽及橫向凹槽所在位置的表面使用防水導(dǎo)熱膠泥封壓實(shí)抹平，完成封槽；隨后，利用瀝青撒布車在縱向凹槽及橫向凹槽所在位置噴灑乳化瀝青粘層油，噴灑量為0.4～0.7l/m²。

步驟3：攤鋪上面層3：在直行車道上，利用膠輪攤鋪機(jī)沿縱向攤鋪上面層3，膠輪攤鋪機(jī)的攤鋪速度控制為1m/min～3m/min，膠輪攤鋪機(jī)的膠輪避開等寬融冰雪輪跡1所在位置；在轉(zhuǎn)彎車道上，沿縱向人工攤鋪上面層3。

步驟4：實(shí)施階梯式碾壓：利用至少兩臺(tái)壓路機(jī)同時(shí)作業(yè)，靠彎道內(nèi)側(cè)的壓路機(jī)先于彎道外側(cè)的壓路機(jī)進(jìn)行作業(yè)；

步驟5：按《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。