專利名稱：一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法及施工用排水板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種道路的施工和維護(hù)方法，具體地是一種軟土地基上道路工程的地 基處理施工和路面維護(hù)方法，特別是涉及一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工 方法及施工用排水板。
背景技術(shù)：
道路工程為線性工程，穿越復(fù)雜的氣候環(huán)境，包括寒冷地區(qū)和炎熱地區(qū)；氣候變化 給道路的養(yǎng)護(hù)帶來了許多問題。寒冷地區(qū)道路冬季融雪除冰凍，以及炎熱地區(qū)夏季防止高 溫對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)的破壞等，成了廣大工程技術(shù)人員需要解決的技術(shù)難題。我國(guó)道路除冰 雪常用的化學(xué)法容易造成路面結(jié)構(gòu)，尤其是鋼筋結(jié)構(gòu)，腐蝕和水污染，機(jī)械除冰雪方法投資 大且不適用于結(jié)冰厚度較小的情況，電加熱技術(shù)方法耗能大且能源利用率低；我國(guó)道路冷 卻常用的灑水降溫法浪費(fèi)大量水資源且效果不佳。地?zé)豳Y源是一種清潔能源，且分布廣、造 價(jià)低、使用方便，具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。地源熱泵技術(shù)，是利用地下的土壤、地表水、 地下水等溫度相對(duì)穩(wěn)定的特性，通過消耗少量電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需 要供熱或加溫的地方，在夏天將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫或制冷的目的。
專利號(hào)為200610151004. 5，發(fā)明名稱為利用地下自然能源的路橋面冷卻及融冰雪 裝置的專利公開了一種利用地源熱泵技術(shù)向橋面供暖，以達(dá)到融冰雪目的的技術(shù)方法。與 傳統(tǒng)化學(xué)除雪法和機(jī)械除雪法等相比，該技術(shù)方案環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，且低噪音，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用 低、設(shè)備使用周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但是，該技術(shù)方案地?zé)醾鳠峁苄枰~外鉆孔埋設(shè)，與常規(guī)地基 處理技術(shù)方法相互脫離，鉆孔施工費(fèi)用引起初期建設(shè)投資和施工工期增加，從而在一定程 度上限制了其廣泛推廣應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種與真空預(yù)壓軟土地基處理方法相結(jié)合的利用地?zé)釤岜?冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法及施工用排水板。它克服傳統(tǒng)地?zé)峁苈裨O(shè)鉆孔施工費(fèi)用 高，專門埋設(shè)地?zé)峁茉黾邮┕すて诤凸こ坛跗谕顿Y成本的缺陷，提供一種在軟土地基中施 工便捷、經(jīng)濟(jì)性好、使用方便的新型地?zé)峁苈裨O(shè)方法，以有效利用地源熱泵冷卻及融冰凍路 面的技術(shù)。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，在真空預(yù)壓法處理軟土地基施工 中，在埋設(shè)排水板的同時(shí)，將附在排水板側(cè)面的豎向傳熱管埋設(shè)到土層中；在路床底部和路 面底部預(yù)埋橫向傳熱管，并將橫向傳熱管與豎向傳熱管通過地源熱泵站連接成一個(gè)封閉管 路，在管路中灌入導(dǎo)熱液體，形成密閉的循環(huán)傳熱系統(tǒng)。
一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法，它包括以下步驟⑴預(yù)埋管線平整場(chǎng)地，在設(shè)計(jì)位置布置插板機(jī)，通過插板機(jī)將帶有豎向傳熱管的排水 板打入軟土地基至設(shè)計(jì)深度；⑵管線連接在地表層鋪設(shè)砂墊層，在砂墊層內(nèi)布置橫向排水管和橫向傳熱管，并分別 與排水板和豎向傳熱管連接；在預(yù)壓場(chǎng)地兩側(cè)挖密封溝，橫向排水管的出口通向密封溝，排 水板、橫向排水管和砂墊層組成排水系統(tǒng)通道；⑶真空預(yù)壓在砂墊層上部鋪設(shè)土工布和土工膜，將橫向傳熱管伸出土工布和土工膜， 并做好穿出部位的密封處理工作；將橫向排水管與真空泵連接，對(duì)軟土地基抽真空進(jìn)行真 空預(yù)壓3 4個(gè)月至完成真空預(yù)壓法處治軟土地基施工；⑷路堤填筑在土工布和土工膜上部直接填筑路堤至設(shè)計(jì)高度，形成路床與路面；(5)建立循環(huán)傳熱系統(tǒng)在路床頂面、路面底下鋪設(shè)橫向傳熱管，通過地源熱泵站與路床 底部位于砂墊層中的橫向傳熱管連接，豎向傳熱管和位于路床頂面、底部的橫向傳熱管組 成一個(gè)封閉管路，在管路中灌入導(dǎo)熱液體，形成密閉的循環(huán)傳熱系統(tǒng)；(6)路面維護(hù)在寒冷冰凍時(shí)期，開啟地源熱泵站，使橫向傳熱管和豎向傳熱管內(nèi)的液體 循環(huán)流動(dòng)，將地?zé)醾鬟f到路面底部的橫向傳熱管，融化路面冰凍；在炎熱時(shí)期，開啟地源熱 泵站，使橫向傳熱管和豎向傳熱管內(nèi)的液體循環(huán)流動(dòng)，將地表面的熱量傳遞到土體內(nèi)部，冷 卻路面，避免路面結(jié)構(gòu)損壞。
本發(fā)明所述豎向傳熱管的直徑為5 mm 20 mm的柔性聚乙烯管。
本發(fā)明所述的豎向傳熱管安裝在排水板的側(cè)面。
為防止排水板打入土層時(shí)，損壞豎向傳熱管，本發(fā)明排水板的先入土端設(shè)有用于 保護(hù)豎向傳熱管的傳熱管保護(hù)頭。
本發(fā)明所述的傳熱管保護(hù)頭為兩塊硬質(zhì)塑料板，呈人字形布置，兩塊硬質(zhì)塑料板 的夾角為60° 120° ;硬質(zhì)塑料板的長(zhǎng)度為10 cm 20 cm,寬度為10 mm 30 mm,厚度為 5 mm 20 mm，傳熱管保護(hù)頭的尖角端距豎向傳熱管底端2 cm 5 Cm。
本發(fā)明所述的橫向傳熱管的直徑為10 mm 40 mm的聚乙烯管，橫向傳熱管上布設(shè) 有與豎向傳熱管連接的孔洞。
一種道路工程軟土地基處理施工用排水板，在排水板的側(cè)面安裝有豎向傳熱管。
本發(fā)明所述豎向傳熱管的直徑為5 mm 20 mm的柔性聚乙烯管。
本發(fā)明排水板的先入土端設(shè)有用于保護(hù)豎向傳熱管的傳熱管保護(hù)頭。
本發(fā)明所述的傳熱管保護(hù)頭為兩塊硬質(zhì)塑料板，呈人字形布置，兩塊硬質(zhì)塑料板 的夾角為60° 120° ;硬質(zhì)塑料板的長(zhǎng)度為10 cm 20 cm,寬度為10 mm 30 mm,厚度為 5 mm 20 mm，傳熱管保護(hù)頭的尖角端距豎向傳熱管底端2 cm 5 Cm。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，與傳統(tǒng)利用地源熱泵技 術(shù)融冰雪路面技術(shù)相比，本發(fā)明減少了專門鉆孔埋設(shè)傳熱管施工工序，縮短了施工工期、節(jié) 省了工程造價(jià)；施工工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，便于質(zhì)量控制，經(jīng)濟(jì)效益明顯，處治效果顯著。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明排水板I的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
由圖1、圖2可知，一種道路工程軟土地基處理施工用排水板，在排水板I的側(cè)面安 裝有豎向傳熱管2。
本發(fā)明所述豎向傳熱管2的直徑為5 mm 20 mm的柔性聚乙烯管。
本發(fā)明排水板I的先入土端設(shè)有用于保護(hù)豎向傳熱管2的傳熱管保護(hù)頭11。
本發(fā)明所述的傳熱管保護(hù)頭11為兩塊硬質(zhì)塑料板，呈人字形布置，兩塊硬質(zhì)塑料 板的夾角為60° 120° ;硬質(zhì)塑料板的長(zhǎng)度為10 cm 20 Cm，寬度為10 mm 30 mm，厚度 為5 mm 20 mm，傳熱管保護(hù)頭11的尖角端距豎向傳熱管2底端2 cm 5 Cm。
一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法，它包括以下步驟⑴預(yù)埋管線平整場(chǎng)地，在設(shè)計(jì)位置布置插板機(jī)，通過插板機(jī)將帶有豎向傳熱管2的排 水板I打入軟土地基10至設(shè)計(jì)深度；施工之前，預(yù)制帶豎向傳熱管2的排水板I。所述豎向傳熱管2的直徑為5 mm 20 mm (本實(shí)施例為15 mm)的柔性聚乙烯管，所述的豎向傳熱管2安裝在排水板I的側(cè)面，可以布 置在排水板I的一側(cè)或兩側(cè)，本實(shí)施例為一側(cè)。
為防止排水板I打入土層時(shí)，損壞豎向傳熱管2,本發(fā)明排水板I的先入土端設(shè)有 用于保護(hù)豎向傳熱管2的傳熱管保護(hù)頭11。
本發(fā)明所述的傳熱管保護(hù)頭11為兩塊硬質(zhì)塑料板，呈人字形布置，兩塊硬質(zhì)塑料 板的夾角為60° 120° (本實(shí)施例為90° );硬質(zhì)塑料板的長(zhǎng)度為10 cm 20 cm (本實(shí)施 例為15 Cm)，寬度為10 mm 30 mm (本實(shí)施例為15 mm)，厚度為5 mm 20 mm (本實(shí)施例為15 mm)，傳熱管保護(hù)頭11的尖角端距豎向傳熱管2底端2 cm 5 cm(本實(shí)施例為5 Cm)。
通過插板機(jī)將帶有豎向傳熱管2和傳熱管保護(hù)頭11的排水板I打入軟土地基10 至設(shè)計(jì)深度，必要時(shí)實(shí)行排水板I的跳打。
⑵管線連接在地表層鋪設(shè)30cm 50cm厚的砂墊層，在砂墊層內(nèi)布置橫向排水管 3和橫向傳熱管6,并分別與排水板I和豎向傳熱管2連接；在預(yù)壓場(chǎng)地兩側(cè)挖密封溝5,橫 向排水管3的出口通向密封溝5，排水板1、橫向排水管3和砂墊層組成排水系統(tǒng)通道；本發(fā)明所述的橫向傳熱管6的直徑為10 mm 40 mm(本實(shí)施例為30 mm)的聚乙烯管， 橫向傳熱管6上布設(shè)有與豎向傳熱管2連接的孔洞。
⑶真空預(yù)壓在砂墊層上部鋪設(shè)土工布和土工膜4，將橫向傳熱管6伸出土工布和 土工膜4，并做好穿出部位的密封處理工作；將橫向排水管3與真空泵連接，每隔IOOm 200m距離布設(shè)一臺(tái)真空泵，使一臺(tái)真空泵控制1000 m2 2000 m2面積，對(duì)軟土地基10抽真 空進(jìn)行真空預(yù)壓3 4個(gè)月至完成真空預(yù)壓法處治軟土地基施工；⑷路堤填筑在土工布和土工膜4上部直接填筑路堤至設(shè)計(jì)高度，形成路床8與路面9 ；(5)建立循環(huán)傳熱系統(tǒng)在路床8頂面、路面9底下鋪設(shè)橫向傳熱管6，通過地源熱泵站 7與路床8底部位于砂墊層中的橫向傳熱管6連接,豎向傳熱管2和位于路床8頂面、底部 的橫向傳熱管6組成一個(gè)封閉管路，在管路中灌入導(dǎo)熱液體，形成密閉的循環(huán)傳熱系統(tǒng)；所 述的導(dǎo)熱液體為水或者沸點(diǎn)相對(duì)較高的油，所述的地源熱泵站每隔I km 2 km設(shè)置一個(gè)。
(6)路面維護(hù)在寒冷冰凍時(shí)期，開啟地源熱泵站7，使橫向傳熱管6和豎向傳熱管2 內(nèi)的液體循環(huán)流動(dòng)，將地?zé)醾鬟f到路面9底部的橫向傳熱管6，融化路面冰凍；在炎熱時(shí)期， 開啟地源熱泵站7，使橫向傳熱管6和豎向傳熱管2內(nèi)的液體循環(huán)流動(dòng)，將地表面的熱量傳遞到土體內(nèi)部，冷卻路面9，避免路面結(jié)構(gòu)損壞。
本發(fā)明減少了專門鉆孔埋設(shè)豎向傳熱管的施工工序，縮短了施工工期、節(jié)省了工程造價(jià)；且該方法施工工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，便于質(zhì)量控制 。
權(quán)利要求
1.一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法，其特征是它包括以下步驟⑴預(yù)埋管線平整場(chǎng)地，在設(shè)計(jì)位置布置插板機(jī)，通過插板機(jī)將帶有豎向傳熱管的排水板打入軟土地基至設(shè)計(jì)深度；⑵管線連接在地表層鋪設(shè)砂墊層，在砂墊層內(nèi)布置橫向排水管和橫向傳熱管，并分別與排水板和豎向傳熱管連接；在預(yù)壓場(chǎng)地兩側(cè)挖密封溝，橫向排水管的出口通向密封溝，排水板、橫向排水管和砂墊層組成排水系統(tǒng)通道；⑶真空預(yù)壓在砂墊層上部鋪設(shè)土工布和土工膜，將橫向傳熱管伸出土工布和土工膜， 并做好穿出部位的密封處理工作；將橫向排水管與真空泵連接，對(duì)軟土地基抽真空進(jìn)行真空預(yù)壓3 4個(gè)月至完成真空預(yù)壓法處治軟土地基施工；⑷路堤填筑在土工布和土工膜上部直接填筑路堤至設(shè)計(jì)高度，形成路床與路面；(5)建立循環(huán)傳熱系統(tǒng)在路床頂面、路面底下鋪設(shè)橫向傳熱管，通過地源熱泵站與路床底部位于砂墊層中的橫向傳熱管連接，豎向傳熱管和位于路床頂面、底部的橫向傳熱管組成一個(gè)封閉管路，在管路中灌入導(dǎo)熱液體，形成密閉的循環(huán)傳熱系統(tǒng)；(6)路面維護(hù)在寒冷冰凍時(shí)期，開啟地源熱泵站，使橫向傳熱管和豎向傳熱管內(nèi)的液體循環(huán)流動(dòng)，將地?zé)醾鬟f到路面底部的橫向傳熱管，融化路面冰凍；在炎熱時(shí)期，開啟地源熱泵站，使橫向傳熱管和豎向傳熱管內(nèi)的液體循環(huán)流動(dòng)，將地表面的熱量傳遞到土體內(nèi)部，冷卻路面，避免路面結(jié)構(gòu)損壞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法，其特征是豎向傳熱管的直徑為5 mm 20 mm的柔性聚乙烯管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法， 其特征是所述的豎向傳熱管安裝在排水板的側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法，其特征是排水板的先入土端設(shè)有用于保護(hù)豎向傳熱管的傳熱管保護(hù)頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法，其特征是所述的傳熱管保護(hù)頭為兩塊硬質(zhì)塑料板，呈人字形布置，兩塊硬質(zhì)塑料板的夾角為 60。 120。；硬質(zhì)塑料板的長(zhǎng)度為10 cm 20 cm,寬度為10 mm 30 mm,厚度為5 mm 20 mm，傳熱管保護(hù)頭的尖角端距豎向傳熱管底端2 cm 5 Cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用地源熱泵冷卻及融冰凍路面技術(shù)的施工方法，其特征是所述的橫向傳熱管為直徑為10 mm 40 mm的聚乙烯管，橫向傳熱管上布設(shè)有與豎向傳熱管連接的孔洞。
7.—種道路工程軟土地基處理施工用排水板，其特征是在排水板的側(cè)面安裝有豎向傳熱管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的道路工程軟土地基處理施工用排水板，其特征是所述豎向傳熱管的直徑為5 IM 20 mm的柔性聚乙烯管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的道路工程軟土地基處理施工用排水板，其特征是排水板的先入土端設(shè)有用于保護(hù)豎向傳熱管的傳熱管保護(hù)頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的道路工程軟土地基處理施工用排水板，其特征是所述的傳熱管保護(hù)頭為兩塊硬質(zhì)塑料板，呈人字形布置，兩塊硬質(zhì)塑料板的夾角為60° 120° ;硬質(zhì)塑料板的長(zhǎng)度為10 cm 20 cm,寬度為10 mm 30 mm,厚度為5 mm 20 mm,傳熱管保護(hù)頭的尖角端·距豎向傳熱管底端2 cm 5 Cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種與真空預(yù)壓軟土地基處理方法相結(jié)合的利用地?zé)釤岜美鋮s及融冰凍路面技術(shù)的施工方法及施工用排水板，在埋設(shè)排水板的同時(shí)，將設(shè)在排水板上的豎向傳熱管埋設(shè)到軟土地基中并與在路堤底部和路面底部預(yù)埋的橫向傳熱管通過地源熱泵站連接，形成密閉的循環(huán)傳熱系統(tǒng)；在炎熱或寒冷冰凍時(shí)期，開啟地源熱泵站，實(shí)現(xiàn)熱量交換，起到冷卻或融冰凍路面的作用，本發(fā)明減少了專門鉆孔埋設(shè)豎向傳熱管施工工序，縮短了施工工期，節(jié)省了工程造價(jià)；且該方法施工工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，便于質(zhì)量控制。
文檔編號(hào)E01C11/26GK103061230SQ20131001890
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者孔綱強(qiáng), 顧紅偉, 譚獻(xiàn)良, 鄧宗偉, 金志仁 申請(qǐng)人:湖南城市學(xué)院