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申请/专利权人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司

摘要：本发明涉及一种多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统及构建方法。现有多年冻土路基防热害方法存在制冷效果不均匀、调控周期长、见效慢等问题。本系统中，制冷站设置在路基旁侧，制冷支管设置在路基下方的融化夹层内，制冷主管连接在制冷支管和制冷站之间；制冷站包括制冷机和储冷池，制冷机包括冷凝器、压缩机和蒸发器，储冷池内注有低温卤水工质；冷凝器、压缩机和蒸发器通过管路组成回路，蒸发器位于低温卤水工质中；制冷支管的出入两端均接入制冷主管，进而接入储冷池组成回路。本发明采用非开挖施工方式在融化夹层内埋设制冷管，可形成低温冻结稳定的地基；对制冷功率的计算目标明确，可以按实际需求配置制冷机的功率，提高经济性。

主权项：1.多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统的构建方法，其特征在于：所述系统包括制冷站、制冷主管4和制冷支管1；所述制冷站设置在路基2旁侧，所述制冷支管1设置在所述路基2下方的融化夹层3内，所述制冷主管4连接在所述制冷支管1和所述制冷站之间；所述制冷站包括制冷机6和储冷池5，所述制冷机6包括冷凝器11、压缩机10和蒸发器8，所述储冷池5内注有低温卤水工质9；所述冷凝器11、所述压缩机10和所述蒸发器8通过管路组成回路，所述蒸发器8位于所述储冷池5内的所述低温卤水工质9中；所述制冷支管1的出入两端均接入所述制冷主管4，进而接入所述储冷池5组成回路；所述方法包括：步骤1：针对多年冻土路基进行钻孔取样，对岩土芯样进行试验并获得融化夹层土体参数；步骤2：基于融化夹层土体参数，计算单位长度冻土路基回冻热负荷；步骤3：根据单位长度冻土路基回冻热负荷，计算制冷功率和储冷池5容积；步骤4：根据制冷功率选配制冷机6，并结合储冷池5容积在多年冻土路基旁侧构建制冷站；步骤5：在路基2下方的融化夹层3内铺设制冷支管1，利用制冷主管4连接在制冷支管1和制冷站之间形成回路，组成多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统并运行；步骤1中，所述融化夹层土体参数包括土的干密度、土的含水率、冰水相变潜热、待冷却区域土层融化状态的热容、冻结状态的热容；步骤2具体为：步骤2.1：计算单位长度融化夹层土体回冻潜热Q1：Q1＝L0·ρd·ω·A1其中：L0为冰水相变潜热；ρd为土的干密度；ω为土的含水率；A1为融化夹层的剖面面积；步骤2.2：计算单位长度冻土地基降温显热Q2：Q2＝Cu·ΔT1+Cf·ΔT2·ρ·A2其中：Cu为待冷却区域土层融化状态的热容；Cf为冻结状态的热容；ΔT1为待冷却区域土层天然状态温度与0℃的温差，℃；ΔT2为0℃与高、低温冻土分界值间的温差，取值不小于1.5，℃；ρ为待冷却区域内土的密度，kgm3；A2为待冷却区域地基横剖面的面积，m2；步骤2.3：实测沥青路面热效应引发的单位长度公路冻土上限附近年新增吸热量Q3；步骤2.4：计算单位长度冻土路基散热需求量Q：Q＝Q1+Q2+Q3步骤2.5：计算单位长度冻土路基回冻热负荷P1：P1＝Qt其中：t为冷却周期；步骤3具体为：步骤3.1：计算制冷功率P：P＝α·P1·L其中：α为安全系数；L为需要加固的路段长度；步骤3.2：计算储冷池5容积V：V＝Q3·LCm·ρm·ΔT3其中：Cm为制冷工质的质量热容；ρm为制冷工质的密度；ΔT3为制冷工质的设计温度变化区间；步骤5中，在路基2下方的融化夹层3内铺设制冷支管1包括：在路基2旁侧制冷主管4的管路路径上施做开挖工作井15，利用水平定向钻14从开挖工作井5开始施工，采用水平定向钻技术控制穿越融化夹层3，回扩孔径后，采用拖拉方式完成制冷支管1的非开挖式铺设。

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