主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)及施工方法
【專利摘要】主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)及施工方法，屬寒區(qū)邊坡支護領域；包括框架、熱錨管和制冷裝置，熱錨管由熱管通過螺紋與中空錨管連接構(gòu)成；制冷裝置由制冷片，溫控開關(guān)和太陽能板通過導線連接構(gòu)成；熱錨管冷凝段安裝制冷片；在熱錨管上依次套錨具、彈簧和墊板，并將熱錨管置于坡體洞內(nèi)；在熱錨管內(nèi)壓力注入漿體使其錨固于穩(wěn)定凍土層；在坡面上施作土工格柵和框架，用錨具將熱錨管錨固于框架上；在坡腳施設排水溝；用導線依次將制冷片，框架上的溫控開關(guān)和太陽能板連接。
【專利說明】主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)及施工方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于寒區(qū)邊坡支護【技術(shù)領域】，具體涉及一種主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)及施工方法，特別適用于多年凍土地區(qū)的公路、鐵路邊坡和天然邊坡的支護工程。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，各式各樣的寒區(qū)工程相繼修建，工程建設產(chǎn)生了大量新邊坡。新邊坡的出現(xiàn)，不可避免地破壞了原有地表植被、水流路徑等，造成地表換熱條件改變，施工完成后土坡面的吸熱面積和吸熱量顯著增加，原有凍土的熱量平衡遭到破壞，總體熱量吸入大于熱量支出，凍融活動層溫度升高，凍土上限下降，影響凍土邊坡的穩(wěn)定性，而凍土邊坡穩(wěn)定性對線路長期安全運營具有潛在的威脅。因此，必須對其進行工程治理。普通的治理措施是換填凍融層土體，坡面增設隔熱保溫層和非寒區(qū)的錨噴支護措施，由于凍土含冰率高和溫度敏感性特點，并且隨著全球氣候的變暖，熱融量增多，換填法工程量巨大，隔熱保溫穩(wěn)固措施不可靠，且影響地表植被種植面積，荒漠化程度逐漸上升，普通錨噴支護結(jié)構(gòu)不能降低凍土上限的下降，且遭受強烈凍脹支護結(jié)構(gòu)容易破壞。
[0003]針對現(xiàn)有工程措施無法根治凍土邊坡凍融滑塌的缺陷，申請?zhí)?201310484351.X的專利提出了一種防治寒區(qū)邊坡凍融滑塌的框架熱錨管結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的主要特點:一方面是熱錨管能夠主動降低周圍融化凍土的溫度，使其處于凍結(jié)狀態(tài)，減少熱融滑塌量；另一方面是熱錨管與框架結(jié)合對邊坡進行支護。通過主動冷卻與被動支護相結(jié)合的措施，為凍土邊坡的凍融滑塌治理問題提供了新方法，并取得了良好的治理效果。然而該結(jié)構(gòu)也存在明顯的缺陷，在夏季，外界環(huán)境溫度高于坡體溫度，熱錨管中的制冷劑蒸汽不能在冷凝段得到冷卻，熱錨管的主動冷卻工作幾乎停止，當坡體內(nèi)冬季儲存在的冷量被消耗殆盡，凍融活動層土體不能被降溫冷卻，土體強度降低，框架熱錨管支護結(jié)構(gòu)承受的外荷載增大，往往造成邊坡熱融滑塌失穩(wěn)；更為嚴重的是在夏季日照強烈溫度較高時，由于熱錨管金屬壁自身導熱，還會將部分熱量傳到凍土里，加劇邊坡凍土的融化。冬季凍融活動層凍脹作用強烈，使錨具固定約束的框架受到巨大的凍脹力，造成框架結(jié)構(gòu)破壞；熱錨管需要專門工廠制作，由于熱錨管長度較長，為廠家制作和長途運輸?shù)焦さ貛聿槐?，使得工程造價居高不下。除此之外，護面僅靠植被和拋石穩(wěn)固熱融土體的能力較弱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有支護技術(shù)的缺點和基于保護凍土良好發(fā)育的原則，本發(fā)明的目的是提供一種主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)及施工方法，解決目前支護結(jié)構(gòu)冷卻效果差，減輕凍脹對支護結(jié)構(gòu)的危害，坡面植被覆蓋率低的缺點，進一步提高寒區(qū)邊坡的穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明是主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)及施工方法，主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，包括框架、熱錨管5和制冷裝置，熱錨管5由熱管6通過螺紋與中空錨管12連接構(gòu)成；金屬內(nèi)管7嵌套于金屬外管8內(nèi)，金屬內(nèi)管7與金屬外管8之間兩端封閉構(gòu)成中空封閉圓筒，并在封閉圓筒內(nèi)充填傳熱工質(zhì)9形成熱管6;制冷裝置由制冷片14，溫控開關(guān)15和太陽能板16通過導線17連接構(gòu)成；熱錨管5的冷凝段A安裝制冷片14 ;在熱錨管5上依次套錨具18、彈簧19和墊板20，并放置于坡體洞內(nèi)；在熱錨管5內(nèi)壓力注入漿體21，通過中空錨管12上的出漿孔13與周圍土層粘結(jié)成錨固段C ;在坡面上施作土工格柵22和框架，熱錨管5穿越橫梁2和立柱3的交叉位置，用錨具18將熱錨管5錨固于框架上；在坡腳施設排水溝24 ;用導線17依次將制冷片14，框架上的溫控開關(guān)15和太陽能板16連接。
[0006]主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)的施工方法，其步驟為:
(O預制熱管6:根據(jù)工程實際確定多年凍土凍融活動層的最大厚度，最大厚度即為熱管6的蒸發(fā)段B的長度；根據(jù)蒸發(fā)段B與冷凝段A是2:1的關(guān)系，確定熱管6的總長度；在金屬外管8的1/3位置處焊接金屬環(huán)10，并在金屬環(huán)10上車削螺紋；在金屬內(nèi)管7的一端車削內(nèi)螺紋；金屬內(nèi)管7嵌套于金屬外管8內(nèi)，且將金屬外管8與金屬內(nèi)管7之間的兩端用實體封閉構(gòu)成中空的封閉圓筒，并在封閉圓筒內(nèi)充填傳熱工質(zhì)9，在冷凝段A上設有散熱片11，且在金屬外管8和散熱片11的外面涂防腐層；
(2)制作中空錨管12:根據(jù)工程計算確定中空錨管12的長度；選取直徑與金屬內(nèi)管7相同的中空桿體，在前段車削與金屬內(nèi)管7內(nèi)螺紋相配套的外螺紋，在中空桿體上按直徑為3飛mm、間距為5(T80mm鉆出漿孔13 ；
(3)制作錨具18和彈簧19:制作外徑12(Tl50mm,內(nèi)徑與金屬環(huán)10相同的錨具18 ;制作剛度系數(shù)為20(T600N/mm，長度為8(Tl50mm的彈簧19，直徑取在金屬外管8和錨具18外徑之間；
(4)放線及定位:首先根據(jù)工程設計用測量儀器進行放線，其次從坡頂向下開挖邊坡，之后用測量儀器定位熱錨管5的施設位置；
(5)施工熱錨管5:將熱管6通過螺紋與中空錨管12連接，構(gòu)成熱錨管5 ;在凍土層中按設計角度開設孔洞，從無散熱片11的一端依次將錨具18、彈簧19和墊板20套在熱錨管5上，然后放置于坡體孔洞內(nèi)；在熱錨管5內(nèi)壓力注入錨固漿體21，使其從出漿孔13滲出，與周圍穩(wěn)定土層粘結(jié)形成錨固段C ；
(6)施工土工格柵22:在坡面上鋪設土工格柵22 ；
(7)澆注壓頂冠梁1、橫梁2和立柱3:在第一根立柱3和第一排橫梁2的設計位置處支模，在支模而成的槽內(nèi)綁扎橫梁2、立柱3的鋼筋骨架并澆筑混凝土形成框架；
(8)待橫梁2、立柱3的混凝土強度達到85%以上時對熱錨管5進行預應力張拉，并用錨具18將熱錨管5錨定在框架上；
(9)種植植被23:在橫梁2和立柱3之間的土工格柵22內(nèi)種植植被23 ；
(10)按照第(5)、(6)、(7)、(8)、(9)步的步驟施工下一個工作面的熱錨管5、土工格柵22、橫梁2和立柱3,并種植植被23,完成各層熱錨管5的張拉與錨固；
(11)按照第(7)步工序施工立柱3至立柱3的底端，在立柱3的底端設計位置處施工橫梁2，施工其余熱錨管5和土工格柵22，并完成相應工序；
(12)在立柱3的底端對應位置處制作基礎樁4:在開設的樁孔內(nèi)放入鋼筋籠，將立柱3的底端外伸鋼筋和基礎樁4內(nèi)鋼筋焊接連接，澆注基礎樁4 ；
(13)在坡腳澆筑混凝土排水溝24；
(14)安裝制冷裝置:在施工完成熱錨管5的冷凝段A上安裝制冷片14，將制冷片14的冷面與熱錨管5粘貼；在框架上安裝溫控開關(guān)15和太陽能板16 ;用導線17將制冷片14、溫控開關(guān)15和太陽能板16串聯(lián)起來；太陽能板16的正極與制冷片14的紅線連接，負極與黑線連接。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明綜合利用半導體制冷、熱錨管和錨固技術(shù)于一體，形成主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)實用性強，技術(shù)可行，用于寒區(qū)邊坡治理工程的主要優(yōu)點為:(I)避免了夏季環(huán)境溫度大于坡體凍融活動層溫度時，熱錨管主動降溫停止工作及熱錨管導熱引起對凍土的加熱反作用。在外界溫度低于凍融活動層溫度時，熱錨管內(nèi)的傳熱工質(zhì)通過氣液兩相轉(zhuǎn)化進行降溫；相反，在不滿足上述條件時，通過溫控開關(guān)控制將半導體制冷片與太陽能板連通，在電力的驅(qū)動下通過制冷片的冷面對熱錨管冷凝段進行冷卻降溫，使冷凝段內(nèi)的傳熱工質(zhì)蒸汽凝結(jié)，并回流到蒸發(fā)段繼續(xù)重復工作。實現(xiàn)了熱錨管全年降溫工作，這對多年凍土坡體的穩(wěn)定起到很好的促進作用。(2)彈簧通過調(diào)節(jié)自身變形，既能減輕冬季土體凍脹對支護結(jié)構(gòu)的破壞，又能讓支護結(jié)構(gòu)在夏季土體融沉時恢復到靠近土體的位置，發(fā)揮支檔作用，還能夠緩解地震對支護結(jié)構(gòu)的破壞作用。(3) 土工格柵既能夠進行護面支檔土體，又能在格柵內(nèi)種植植被，茂盛的植被層具有保水和隔熱保溫功能，恢復遭受工程破壞區(qū)域的植被，減輕水土流失，實現(xiàn)工程建設與生態(tài)環(huán)境建設的和諧統(tǒng)一。(4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟、組裝化程度高，制作運輸方便，施工速度快，工程造價降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的立面圖；圖2是圖1中的側(cè)剖面圖；圖3是本發(fā)明熱管6的結(jié)構(gòu)詳圖；圖4是本發(fā)明中空錨管12的結(jié)構(gòu)詳圖；圖5是本發(fā)明中熱錨管5的結(jié)構(gòu)詳圖；附圖標記說明:壓頂梁1、橫梁2、立柱3、基礎樁4、熱錨管5、熱管6、金屬內(nèi)管7、金屬外管8、傳熱工質(zhì)9、金屬環(huán)10、散熱片11、中空錨管12、出漿孔13、制冷片14、溫控開關(guān)15、太陽能板16、導線17、錨具18、彈簧19、墊板20、漿體21、土工格柵22、植被23、排水溝24、冷凝段A、蒸發(fā)段B、錨固段C。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明特征作更進一步的描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限制本發(fā)明的范圍。在閱讀本發(fā)明后，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進均應包含于本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
[0010]如圖1、2、3、4、5所示，本發(fā)明提供一種主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，包括框架、熱錨管5和制冷裝置，熱錨管5由熱管6通過螺紋與中空錨管12連接構(gòu)成；金屬內(nèi)管7嵌套于金屬外管8內(nèi)，金屬內(nèi)管7與金屬外管8之間兩端封閉構(gòu)成中空封閉圓筒,并在封閉圓筒內(nèi)充填傳熱工質(zhì)9形成熱管6 ;制冷裝置由制冷片14，溫控開關(guān)15和太陽能板16通過導線17連接構(gòu)成；熱錨管5的冷凝段A安裝制冷片14 ;在熱錨管5上依次套錨具18、彈簧19和墊板20，并放置于坡體洞內(nèi)；在熱錨管5內(nèi)壓力注入漿體21，通過中空錨管12上的出漿孔13與周圍土層粘結(jié)成錨固段C ;在坡面上施作土工格柵22和框架，熱錨管5穿越橫梁2和立柱3的交叉位置，用錨具18將熱錨管5錨固于框架上；在坡腳施設排水溝24 ；用導線17依次將制冷片14，框架上的溫控開關(guān)15和太陽能板16連接。
[0011]如圖3、5所示，熱管的金屬外管8的1/3左右位置帶有金屬環(huán)10，金屬環(huán)10外帶有用于連接錨具18的外螺紋，金屬內(nèi)管7后端帶有與中空錨管12連接的內(nèi)螺紋。金屬外管8直徑為7(T90mm，長度為3.5飛.0m。金屬內(nèi)管7長度與金屬外管8相等，直徑為3(T40mm。金屬環(huán)10前部為熱錨管5的冷凝段A，后部為熱錨管5的蒸發(fā)段B。冷凝段A上設有制冷片14和散熱片11，并在冷凝段A上涂有減少太陽能熱輻射的防腐層，蒸發(fā)段B上涂有減少凍土層有機物腐蝕的防腐層。傳熱工質(zhì)9為液態(tài)氨或其他傳熱工質(zhì)。
[0012]如圖4、5所示，中空錨管12前段帶有外螺紋，周圍帶有出漿孔，中空錨管12直徑與金屬內(nèi)管7相同，長度為1.5?3.0m,出漿孔13的直徑為3?6mm、間距為5(T80mm。
[0013]如圖2所示，制冷片14為半導體制冷片，額定電壓24V，額定電流6A，可為單層或多層制冷片。太陽能板16電壓與制冷片14電壓相同，太陽能板16的正極與制冷片14的紅線連接，負極與黑線連接。溫控開關(guān)15的感應轉(zhuǎn)換溫度設定為0° C。
[0014]如圖2所不,彈簧19剛度系數(shù)為200?600N/mm,直徑取值金屬外管8直徑和錨具18外徑之間，長度為8(Tl50mm。錨具18內(nèi)徑與金屬環(huán)10相同，外徑12(Tl50mm，且?guī)в信c金屬環(huán)10相配套的螺紋。
[0015]如圖1、2所示，所述的土工格柵22為塑料、滌綸、玻纖等制成，并在格柵內(nèi)種植植被23。排水溝24為混凝土澆筑而成，深度均為20(T500m，寬度為300?500臟。
[0016]本發(fā)明的工作原理是:當外界環(huán)境溫度低于溫控開關(guān)感應溫度0° C時，溫控開關(guān)自動斷開，制冷設備不工作，此時，在外界環(huán)境溫度降低到低于坡體溫度，熱錨管內(nèi)傳熱工質(zhì)在蒸發(fā)段吸收熱量蒸發(fā)，上升到冷凝段散發(fā)熱量凝結(jié)，然后在自重作用下又回流到蒸發(fā)段，這樣反復通過氣液兩相轉(zhuǎn)變來降低坡體凍融活動層溫度；此階段等同于普通熱錨管的工作機理；由熱錨管的錨固段將框架和不穩(wěn)定土體錨固在穩(wěn)定凍土層中，保持凍土邊坡的穩(wěn)定。當外界環(huán)境溫度高于溫控開關(guān)感應溫度0° C時，溫控開關(guān)自動閉合，制冷設備開始工作，在陽光照射下儲存有電能的太陽能板與安裝在熱錨管冷凝段的半導體制冷片連通，在電力的驅(qū)動下，電流由制冷片中的N型元件向P型元件流動，促使制冷片的冷面將將熱錨管冷凝段的熱量吸走，通過制冷片的熱面將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境，冷凝段內(nèi)傳熱工質(zhì)得到冷卻成為液體，回流到蒸發(fā)段繼續(xù)重復吸收熱量。實現(xiàn)了熱錨管全年降溫工作，極大提高凍土坡體的穩(wěn)定性。
[0017]在冬季溫度急劇下降，水分遷移量大，凍脹作用相當強烈，在框架支護結(jié)構(gòu)上附加巨大的凍脹力，施加于框架與錨具之間的彈簧變形，容許框架產(chǎn)生部分位移，減輕凍脹造成的破壞，進入夏季時，坡體融沉，彈簧反彈，使框架恢復靠近坡體發(fā)揮支檔作用。該彈簧還能緩沖地震作用對支護結(jié)構(gòu)的影響。土工格柵既能夠進行護面支檔土體，又能在格柵內(nèi)種植植被，植被層具有保水和隔熱保溫功能，進一步確保下覆凍融層保持穩(wěn)定。
[0018]本發(fā)明施工時，宜采用逆作法，分段施工，即由上而下逐層、分段施工，其步驟為: (O預制熱管6:根據(jù)工程實際確定多年凍土凍融活動層的最大厚度，最大厚度即為熱管6的蒸發(fā)段B長度。根據(jù)蒸發(fā)段B與冷凝段A是2:1的關(guān)系，確定熱管6的總長度。在金屬外管8的1/3位置焊接金屬環(huán)10，并在金屬環(huán)10上車削螺紋。在金屬內(nèi)管7的一端車削內(nèi)螺紋。金屬內(nèi)管7嵌套于金屬外管8內(nèi)，且將金屬外管8與金屬內(nèi)管7之間的兩端用實體封閉構(gòu)成中空的封閉圓筒，并在封閉圓筒內(nèi)充填傳熱工質(zhì)9，在冷凝段A上設有散熱片11，且在金屬外管8和散熱片11的外面涂防腐層。此工藝由生產(chǎn)廠家預制； (2)制作中空錨管12:根據(jù)工程計算確定中空錨管12的長度。選取直徑與金屬內(nèi)管7相同的中空桿體，在前段車削與金屬內(nèi)管7內(nèi)螺紋相配套的外螺紋，在中空桿體上按直徑為3飛mm、間距為5(T80mm鉆出漿孔13 ；
(3)制作錨具18和彈簧19:制作外徑12(Tl50mm,內(nèi)徑與金屬環(huán)10相同的錨具18 ;制作剛度系數(shù)為20(T600N/mm，長度為8(Tl50mm的彈簧19，直徑取在金屬外管8和錨具18外徑之間；
(4)放線及定位:首先根據(jù)工程設計用測量儀器進行放線，其次從坡頂向下開挖邊坡，之后用測量儀器定位熱錨管5的施設位置；
(5)施工熱錨管5:將熱管6通過螺紋與中空錨管12連接，構(gòu)成熱錨管5 ;在凍土層中按設計角度開設孔洞，從無散熱片11的一端依次將錨具18、彈簧19和墊板20套在熱錨管5上，然后放置于坡體孔洞內(nèi)；在熱錨管5內(nèi)壓力注入錨固漿體21，使其從出漿孔13滲出，與周圍穩(wěn)定土層粘結(jié)形成錨固段C ；
(6)施工土工格柵22:在坡面上鋪設土工格柵22 ；
(7)澆注壓頂冠梁1、橫梁2和立柱3:在第一根立柱3和第一排橫梁2的設計位置處支模，在支模而成的槽內(nèi)綁扎橫梁2、立柱3的鋼筋骨架并澆筑混凝土形成框架；
(8)待橫梁2、立柱3的混凝土強度達到85%以上時對熱錨管5進行預應力張拉，并用錨具18將熱錨管5錨定在框架上；
(9)種植植被23:在橫梁2和立柱3之間的土工格柵22內(nèi)種植植被23 ；
(10)按照第(5)、(6)、(7)、(8)、(9)步的步驟施工下一個工作面的熱錨管5、土工格柵22、橫梁2和立柱3,并種植植被23,完成各層熱錨管5的張拉與錨固；
(11)按照第(7)步工序施工立柱3至立柱3的底端，在立柱3的底端設計位置處施工橫梁2，施工其余熱錨管5和土工格柵22，并完成相應工序；
(12)在立柱3的底端對應位置處制作基礎樁4:在開設的樁孔內(nèi)放入鋼筋籠，將立柱3的底端外伸鋼筋和基礎樁4內(nèi)鋼筋焊接連接，澆注基礎樁4 ；
(13)在坡腳澆筑混凝土排水溝24；
(14)安裝制冷裝置:在施工完成熱錨管5的冷凝段A上安裝制冷片14，將制冷片14的冷面與熱錨管5粘貼；在框架上安裝溫控開關(guān)15和太陽能板16 ;用導線17將制冷片14、溫控開關(guān)15和太陽能板16串聯(lián)起來。太陽能板16的正極與制冷片14的紅線連接，負極與黑線連接。
【權(quán)利要求】
1.主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，包括框架、熱錨管(5)和制冷裝置，其特征為:熱錨管(5)由熱管(6)通過螺紋與中空錨管(12)連接構(gòu)成；金屬內(nèi)管(7)嵌套于金屬外管(8)內(nèi)，金屬內(nèi)管(7)與金屬外管(8)之間兩端封閉構(gòu)成中空封閉圓筒，并在封閉圓筒內(nèi)充填傳熱工質(zhì)(9)形成熱管(6);制冷裝置由制冷片(14),溫控開關(guān)(15)和太陽能板(16)通過導線(17)連接構(gòu)成；熱錨管(5)的冷凝段(A)安裝制冷片(14);在熱錨管(5)上依次套錨具(18)、彈簧(19)和墊板(20)，并放置于坡體洞內(nèi)；在熱錨管(5)內(nèi)壓力注入漿體(21)，通過中空錨管(12)上的出漿孔(13)與周圍土層粘結(jié)成錨固段(C);在坡面上施作土工格柵(22 )和框架，熱錨管(5 )穿越橫梁(2 )和立柱(3 )的交叉位置，用錨具(18 )將熱錨管(5 )錨固于框架上；在坡腳施設排水溝(24);用導線(17)依次將制冷片(14)，框架上的溫控開關(guān)(15)和太陽能板(16)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述熱管的金屬外管(8)的1/3左右位置帶有金屬環(huán)(10)，金屬環(huán)(10)外帶有用于連接錨具(18)的外螺紋，金屬內(nèi)管(7)后端帶有與中空錨管(12)連接的內(nèi)螺紋；金屬外管(8)的直徑為7(T90mm，長度為3.5?6.0m ;金屬內(nèi)管(7)長度與金屬外管(8)相等，直徑為3(T40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的中空錨管(12)前段帶有外螺紋，周圍帶有出漿孔(13)，中空錨管(12)的直徑與金屬內(nèi)管(7)相同，長度為1.5?3.0m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的制冷片(14)為半導體制冷片，額定電壓24V，額定電流6A，可為單層或多層制冷片；太陽能板(16)電壓與制冷片(14)電壓相同，太陽能板(16)的正極與制冷片(14)的紅線連接，負極與黑線連接；所述的溫控開關(guān)(15)的感應轉(zhuǎn)換溫度設定為0° C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的彈簧(19)的剛度系數(shù)為20(T600N/mm，直徑取值金屬外管(8)直徑和錨具(18)外徑之間，長度為80?150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的錨具(18)內(nèi)徑與金屬環(huán)(10)相同，外徑12(Tl50mm，且?guī)в信c金屬環(huán)(10)相配套的螺紋。
7.主動制冷和自恢復寒區(qū)邊坡支護結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征為，其步驟為: (1)預制熱管(6):根據(jù)工程實際確定多年凍土凍融活動層的最大厚度，最大厚度即為熱管(6)的蒸發(fā)段(B)的長度；根據(jù)蒸發(fā)段(B)與冷凝段(A)是2:1的關(guān)系，確定熱管(6)的總長度；在金屬外管(8)的1/3位置處焊接金屬環(huán)(10)，并在金屬環(huán)(10)上車削螺紋；在金屬內(nèi)管(7)的一端車削內(nèi)螺紋；金屬內(nèi)管(7)嵌套于金屬外管(8)內(nèi)，且將金屬外管(8)與金屬內(nèi)管(7)之間的兩端用實體封閉構(gòu)成中空的封閉圓筒，并在封閉圓筒內(nèi)充填傳熱工質(zhì)(9)，在冷凝段(A)上設有散熱片(11)，且在金屬外管(8)和散熱片(11)的外面涂防腐層； (2)制作中空錨管(12):根據(jù)工程計算確定中空錨管(12)的長度；選取直徑與金屬內(nèi)管(7)相同的中空桿體，在前段車削與金屬內(nèi)管(7)內(nèi)螺紋相配套的外螺紋，在中空桿體上按直徑為3?6mm、間距為50?80mm鉆出衆(zhòng)孔(13)； (3)制作錨具(18)和彈簧(19):制作外徑12(Tl50mm,內(nèi)徑與金屬環(huán)(10)相同的錨具(18);制作剛度系數(shù)為20(T600N/mm，長度為8(Tl50mm的彈簧(19)，直徑取在金屬外管(8)和錨具(18)外徑之間； (4)放線及定位:首先根據(jù)工程設計用測量儀器進行放線，其次從坡頂向下開挖邊坡，之后用測量儀器定位熱錨管(5)的施設位置； (5)施工熱錨管(5):將熱管(6)通過螺紋與中空錨管(12)連接，構(gòu)成熱錨管(5);在凍土層中按設計角度開設孔洞，從無散熱片(11)的一端依次將錨具(18)、彈簧(19)和墊板(20)套在熱錨管(5)上，然后放置于坡體孔洞內(nèi)；在熱錨管(5)內(nèi)壓力注入錨固漿體(21)，使其從出漿孔(13)滲出，與周圍穩(wěn)定土層粘結(jié)形成錨固段(C)； (6)施工土工格柵(22):在坡面上鋪設土工格柵(22)； (7 )澆注壓頂冠梁(I)、橫梁(2 )和立柱(3 ):在第一根立柱(3 )和第一排橫梁(2 )的設計位置處支模，在支模而成的槽內(nèi)綁扎橫梁(2)、立柱(3)的鋼筋骨架并澆筑混凝土形成框架； (8)待橫梁(2)、立柱(3)的混凝土強度達到85%以上時對熱錨管(5)進行預應力張拉，并用錨具(18 )將熱錨管(5 )錨定在框架上； (9)種植植被(23):在橫梁(2)和立柱(3)之間的土工格柵(22)內(nèi)種植植被(23)； (10)按照第(5)、(6)、(7)、(8)、(9)步的步驟施工下一個工作面的熱錨管(5)、土工格柵(22)、橫梁(2)和立柱(3)，并種植植被(23)，完成各層熱錨管(5)的張拉與錨固； (11)按照第(7)步工序施工立柱(3 )至立柱(3 )的底端，在立柱(3 )的底端設計位置處施工橫梁(2 )，施工其余熱錨管(5 )和土工格柵(22 )，并完成相應工序； (12)在立柱(3)的底端對應位置處制作基礎樁(4):在開設的樁孔內(nèi)放入鋼筋籠，將立柱(3)的底端外伸鋼筋和基礎樁(4)內(nèi)鋼筋焊接連接，澆注基礎樁(4)； (13)在坡腳澆筑混凝土排水溝(24)； (14)安裝制冷裝置:在施工完成熱錨管(5)的冷凝段(A)上安裝制冷片(14)，將制冷片(14)的冷面與熱錨管(5)粘貼；在框架上安裝溫控開關(guān)(15)和太陽能板(16);用導線(17)將制冷片(14)、溫控開關(guān)(15)和太陽能板(16)串聯(lián)起來；太陽能板(16)的正極與制冷片(14)的紅線連接，負極與黑線連接。
【文檔編號】E02D17/20GK104358265SQ201410618035
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】董建華, 董旭光, 王永勝, 何天虎, 朱彥鵬, 王冰霞, 吳意謙, 代濤, 袁方龍, 高發(fā)陽, 柳珂 申請人:蘭州理工大學