專(zhuān)利名稱(chēng)：寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及寒區(qū)工程領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種寒區(qū)工程中用的 復(fù)合式通風(fēng)管。
背景技術(shù)：
凍土地區(qū)工程建設(shè)任務(wù)中，例如青藏公路、青康公路以及最近剛通車(chē)的 青藏鐵路大部分路段穿過(guò)多年凍土區(qū)。鐵路和公路路基、路堤下部的多年凍 土 (連續(xù)多年凍土和不連續(xù)多年凍土)上限的下降所造成的不均勻沉降是造 成道路破壞和其他建筑物破壞的最主要方式。在世界各地其他寒冷地區(qū)的鐵 路、公路工程以及其他建筑工程也存在著類(lèi)似的狀況。在這類(lèi)凍土工程中目 前經(jīng)常采用的工程措施是在路基土埋設(shè)保溫材料、抬升路基高度或采用拋片 石(碎石)護(hù)坡(路基)、遮陽(yáng)棚(板)路基、以橋代路或者在路基、路堤或 房屋基礎(chǔ)層中預(yù)埋通風(fēng)管等，這些措施在凍土區(qū)筑路或其它寒區(qū)工程建設(shè)中 取得了一定的效果。
如圖1所示，目前使用的路基通風(fēng)管ioo是混凝土管或塑料管， 一般選
用內(nèi)徑為25cm 50cm的預(yù)制成品，管壁壁厚數(shù)厘米。這種水平鋪設(shè)的路基通 風(fēng)管100的作用機(jī)制是以近地面層天然風(fēng)壓為原動(dòng)力。在我國(guó)高原凍土區(qū)， 因海拔高，受高空氣流影響顯著，近地面層不僅風(fēng)多，風(fēng)速大，而且主導(dǎo)風(fēng) 向集度高，因此平臥路基通風(fēng)管100內(nèi)平均風(fēng)速可達(dá)0. 5米/秒，如圖1中黑 色箭頭表示路基通風(fēng)管100中可能的風(fēng)向。這種路基通風(fēng)管100的管壁是實(shí) 體的混凝土或者是帶有壁孔的透壁式混凝土管，它的作用是基于強(qiáng)迫對(duì)流換 熱原則上的，也就是通過(guò)路基通風(fēng)管100的管壁材料的熱傳導(dǎo)才能影響到管 壁周?chē)橘|(zhì)的溫度場(chǎng)。從上述分析可以看出這種路基通風(fēng)管100的作用機(jī)制 和它的有效性。但也可看出僅通過(guò)管壁的熱交換作用，效率不會(huì)太高。從上面分析可以知道，現(xiàn)有的路基通風(fēng)管100雖然能夠在冬季將路基土 200里面 的熱量帶出來(lái)，起到冷卻地基的作用，但是在夏季同樣能將大量的外界熱量
帶入路基土200中，導(dǎo)致路基土 200下的凍土融化，路基塌陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述路基通風(fēng)管的 傳熱速度過(guò)快、隔熱性能不好，容易導(dǎo)致冷季路基凍脹，暖季凍土融化、路 基塌陷等病害問(wèn)題，提供一種具有冷季冷量交換、暖季熱量屏蔽的熱二極管 效應(yīng)的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種寒區(qū)工程中
用的復(fù)合式通風(fēng)管，包括用于承擔(dān)外界工程的荷載的外管，和設(shè)于外管內(nèi)的 用于通風(fēng)的金屬內(nèi)管，所述外管和金屬內(nèi)管均為實(shí)壁管，在外管和金屬內(nèi)管 之間具有環(huán)繞金屬內(nèi)管的氣體夾層，由此構(gòu)成復(fù)合式通風(fēng)管，所述復(fù)合式通 風(fēng)管兩端的外管和金屬內(nèi)管之間用實(shí)體密封，使復(fù)合式通風(fēng)管具有通過(guò)氣體 進(jìn)行冷量交換和熱量屏蔽的密閉氣體夾層。
所述密閉氣體夾層厚5 30cm。 所述金屬內(nèi)管的管壁厚0. 05 1. 2cm。 所述外管的管壁厚5cm 18cm。 所述外管為混凝土管或塑料管。
所述復(fù)合式通風(fēng)管由多截長(zhǎng)度為150 300cm的管段拼接組成，管段拼 接處的內(nèi)、外管之間設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)。
所述復(fù)合式通風(fēng)管兩端的外管和金屬內(nèi)管之間的密封實(shí)體長(zhǎng)30 80cm。 所述密封實(shí)體與外管為一體結(jié)構(gòu)。
所述密封實(shí)體為套在內(nèi)、外管之間的混凝土管或塑料管。 本實(shí)用新型的復(fù)合式通風(fēng)管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉，在多年 凍土地帶采用有其優(yōu)越性。在冷季，外界冷空氣在本實(shí)用新型的復(fù)合式通風(fēng) 管內(nèi)層流動(dòng)，由于外界冷空氣溫度低，而路基內(nèi)溫度相對(duì)較高，使得復(fù)合式 通風(fēng)管中外管和內(nèi)管之間的間隙中，空氣內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生溫度差異及氣體在冷暖溫度下密度差異等驅(qū)使，促使中間間隙的氣體產(chǎn)生對(duì)流，從而路基內(nèi)熱量 通過(guò)間隙內(nèi)的氣體的對(duì)流及內(nèi)管的導(dǎo)熱性較好的材料的熱傳導(dǎo)帶入內(nèi)管內(nèi)與 外界相連的氣體中，并通過(guò)內(nèi)層氣體的流動(dòng)帶離路基，同時(shí)在路基熱量帶走 的過(guò)程中，外界冷量也進(jìn)入路基，從而達(dá)到冷卻路基的目的。在暖季，外界 氣體溫度較高，路基內(nèi)溫度相對(duì)較低，熱空氣在復(fù)合式通風(fēng)管的內(nèi)管的內(nèi)壁 所圍成的空間中流動(dòng)，由于冷空氣密度較大，熱空氣密度較小，使得復(fù)合式 通風(fēng)管的內(nèi)管和外管之間的間隙內(nèi)的氣體處于相對(duì)靜止的狀態(tài)，外界與路基 之間的熱交換主要是通過(guò)間隙內(nèi)的夾層氣體的熱傳導(dǎo)進(jìn)行，然而氣體的熱傳 導(dǎo)系數(shù)較低，傳遞的熱量較小，這時(shí)復(fù)合式通風(fēng)管間隙內(nèi)的夾層氣體在外界 與路基熱交換過(guò)程中起到了熱量屏蔽的作用，外界進(jìn)入路基的熱量較少，從 而有效的降低了凍土的融化和路基的塌陷。由此可見(jiàn)，對(duì)于復(fù)合式通風(fēng)管， 由于中間密閉夾層氣體的作用，使得外界與路基之間在冷季產(chǎn)生冷量交換， 在暖季引起熱量屏蔽的熱交換效果，形成冷季冷量交換、暖季熱量屏蔽的熱 二極管效應(yīng)。另外，由于本實(shí)用新型的復(fù)合式通風(fēng)管的中間夾層氣體的這種 作用，可有效的減輕普通通風(fēng)路基與透壁式通風(fēng)管在冷季冷量進(jìn)入過(guò)多，同 時(shí)在暖季熱量進(jìn)入過(guò)多的問(wèn)題，在一定程度上可以有效地抑制或減輕寒區(qū)工 程問(wèn)題的凍脹和融沉病害。例如在凍土地區(qū)，修建鐵路或公路時(shí)，在防止凍 融問(wèn)題造成的路基凍脹和融沉、塌陷等病害方面能起重大的作用。因此，本 實(shí)用新型對(duì)于維護(hù)多年凍土區(qū)路基下部多年凍土和工程建筑的長(zhǎng)期穩(wěn)定將產(chǎn) 生積極和重要作用。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的路基通風(fēng)管安裝在路基中的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的復(fù)合式通風(fēng)管安裝在路基中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示的是本實(shí)用新型的復(fù)合式通風(fēng)管安裝在路基中的結(jié)構(gòu)示意 圖。本實(shí)用新型的復(fù)合式通風(fēng)管300包括用于承擔(dān)外界工程的荷載的外管301和設(shè)于外管301內(nèi)的用于通風(fēng)的金屬內(nèi)管302，外管301和金屬內(nèi)管302均 為實(shí)壁管，在外管301和金屬內(nèi)管302之間具有環(huán)繞金屬內(nèi)管302的氣體夾 層308，由此構(gòu)成復(fù)合式通風(fēng)管，復(fù)合式通風(fēng)管300兩端的外管301和金屬 內(nèi)管302之間用實(shí)體封閉，使復(fù)合式通風(fēng)管具有通過(guò)氣體進(jìn)行冷量交換和熱 量屏蔽的密閉氣體夾層。
上述密閉氣體夾層的厚度為5cra至30cm。
金屬內(nèi)管302可用導(dǎo)熱性良好的各種金屬材料制成，例如，鋼、鐵、鋁 等金屬材料或者其他合金材料。外管301可用混凝土管、塑料管等。
外管301為承載壓力的骨架，承擔(dān)來(lái)自外界(即地基土)的主要荷載， 外管301的管壁厚5cm 18cm。復(fù)合式通風(fēng)管兩端的外管301和金屬內(nèi)管302 之間的密封實(shí)體303長(zhǎng)為30 80cm。密封實(shí)體308為套在金屬內(nèi)管302和外 管301之間的混凝土管或塑料管，也可將密封實(shí)體308與外管301 —體化構(gòu) 成。
在圖2所示意的優(yōu)選實(shí)施例中，將復(fù)合式通風(fēng)管300埋設(shè)在碎石路基200 中且臨近凍土層。復(fù)合式通風(fēng)管300的金屬內(nèi)管302和外管301的管壁厚度 應(yīng)考慮埋在路基200中承受的荷載和使用檢修年限的要求選用恰當(dāng)厚度的材 料。如果外管301采用實(shí)心混凝土管，則管壁厚為5cm 18cm即能滿足強(qiáng)度 要求；當(dāng)外徑40cm 70cm時(shí)，管壁厚度可在5cm 8cm，當(dāng)外徑70cm 100cm 時(shí)，管壁厚度可在8cm 12cm;當(dāng)外徑100cm 120cm時(shí)，管壁可選12cm 18cm，
也可采用實(shí)心非金屬管。
復(fù)合式通風(fēng)管300的長(zhǎng)度應(yīng)以它以某方位在路基中的有效長(zhǎng)度來(lái)決定， 如果寒區(qū)路面較寬，將導(dǎo)致復(fù)合式通風(fēng)管300較長(zhǎng)時(shí)，這時(shí)可以用多截長(zhǎng)度 為150 300cm的管段拼接組成，管段拼接處的內(nèi)、外管之間設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)， 例如，用環(huán)狀的混凝土管套在金屬內(nèi)管302和外管301之間。
如果復(fù)合式通風(fēng)管300較長(zhǎng)，在制作過(guò)程中應(yīng)在外管301上每隔150cm 200cm設(shè)置一道加勁肋，以增強(qiáng)復(fù)合式通風(fēng)管300的承載能力。
如果將復(fù)合式通風(fēng)管300鋪設(shè)在公路或鐵路的土質(zhì)路基中，在多年凍土帶修筑鐵路的路基和路堤中，應(yīng)精心設(shè)計(jì)埋設(shè)復(fù)合式通風(fēng)管300的路基剖面
結(jié)構(gòu)，并應(yīng)使復(fù)合式通風(fēng)管300盡量靠近下面的凍土層。從復(fù)合式通風(fēng)管300 的強(qiáng)度及路基穩(wěn)定性的角度出發(fā)，復(fù)合式通風(fēng)管300的埋深應(yīng)大于3 5倍的 管徑(即外管301的直徑)(大管徑可取小值，小管徑可取大值)，反過(guò)來(lái)， 當(dāng)工程的埋深已確定的情況下，從冷卻效果和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，通風(fēng)管的外管徑 應(yīng)為埋深的1/3 1/5。另外復(fù)合式通風(fēng)管300在抵抗荷載的過(guò)程中應(yīng)具有足 夠的承載能力，以達(dá)到最佳效果。同時(shí)，在管道鋪設(shè)的過(guò)程中，為防止地表 水下滲進(jìn)入到路基下凍土層，可在鋪設(shè)復(fù)合式通風(fēng)管之前水平地鋪設(shè)塑料排 水板，然后鋪設(shè)復(fù)合式通風(fēng)管300，(即在復(fù)合式通風(fēng)管300的下方預(yù)設(shè)有排 水板)，以便通過(guò)塑料排水板將滲入路基的地表水及時(shí)排離路基，減少地表水 對(duì)路基的影響。
沿路面的線路方向，不必將復(fù)合式通風(fēng)管300 —個(gè)一個(gè)的緊挨著并排排 列，相鄰復(fù)合式通風(fēng)管300的中心距取復(fù)合式通風(fēng)管300的外管301的直徑 3倍 6倍為宜，既可節(jié)省管材，又可使復(fù)合式通風(fēng)管300的效率充分發(fā)揮。
顯然，本實(shí)用新型的復(fù)合式通風(fēng)管還可用于在凍土地帶的其他建筑物的 地基構(gòu)建。例如，在凍土地帶修建房屋或其他基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，也可用本實(shí)用新 型的復(fù)合式通風(fēng)管鋪設(shè)在由凍土構(gòu)成的地基上，防止地基由于凍土的融化而 造成的變形、塌陷。
權(quán)利要求1、一種寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于，包括用于承擔(dān)外界工程的荷載的外管(301)，和設(shè)于外管(301)內(nèi)的用于通風(fēng)的金屬內(nèi)管(302)，所述外管和金屬內(nèi)管均為實(shí)壁管，在外管(301)和金屬內(nèi)管(302)之間具有環(huán)繞金屬內(nèi)管的氣體夾層(308)，由此構(gòu)成復(fù)合式通風(fēng)管，所述復(fù)合式通風(fēng)管的外管(301)和金屬內(nèi)管(302)之間的環(huán)繞金屬內(nèi)管的氣體夾層(308)的兩端用實(shí)體密封，使復(fù)合式通風(fēng)管具有通過(guò)氣體進(jìn)行冷量交換和熱量屏蔽的密閉氣體夾層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于， 所述密閉氣體夾層(308)厚5 30cm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于， 所述金屬內(nèi)管(302)的管壁厚0.05 1.2cm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于， 所述外管(301)的管壁厚5cm 18cm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征 在于，所述外管(301)為混凝土管或塑料管。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于， 所述復(fù)合式通風(fēng)管由多截長(zhǎng)度為150 300cm的管段拼接組成，管段拼接處的 內(nèi)、外管之間設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于， 所述復(fù)合式通風(fēng)管兩端的外管(301)和金屬內(nèi)管(302)之間的密封實(shí)體長(zhǎng) 30 80cm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于， 所述密封實(shí)體與外管(301)為一體結(jié)構(gòu)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，其特征在于， 所述密封實(shí)體為套在內(nèi)、外管之間的混凝土管或塑料管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種寒區(qū)工程中用的復(fù)合式通風(fēng)管，包括用于承擔(dān)外界工程的荷載的外管，和設(shè)于外管內(nèi)的用于通風(fēng)的金屬內(nèi)管，所述外管和金屬內(nèi)管均為實(shí)壁管，在外管和金屬內(nèi)管之間具有環(huán)繞金屬內(nèi)管的氣體夾層，由此構(gòu)成復(fù)合式通風(fēng)管，所述復(fù)合式通風(fēng)管兩端的外管和金屬內(nèi)管之間用實(shí)體密封，使復(fù)合式通風(fēng)管具有通過(guò)氣體進(jìn)行冷量交換和熱量屏蔽的密閉氣體夾層。本實(shí)用新型的密閉氣體夾層具有良好的冷量交換和熱量屏蔽的性能，能夠有效地防止寒區(qū)工程的凍脹、融沉等病害。
文檔編號(hào)E02D31/14GK201420272SQ20092012768
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者張學(xué)富, 黃明奎 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)