基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖及通风层路堤的制作方法

本实用新型属于冻土工程技术领域，尤其涉及一种基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖及通风层路堤，该多孔通风砖主要应用于多年冻土区路堤稳定性控制，如青藏铁路、青藏公路路堤。

背景技术：

自二十一世纪以来，我国经济持续快速发展，经济建设重心从东部沿海地区正向中西部地区转移，工程建设规模日益增大，地质环境变得更加复杂，人类工程活动对地质环境和地质过程影响加剧，研究人类工程活动与地质环境的相互作用、解决地质缺陷引起的工程问题和工程建设引起的地质问题显得越来越重要。青藏高原平均海拔4500m以上，一年冰冻期长达8个月，年平均气温-7—-2℃，年平均气压620—544mb，空气密度约0.64kg/m³，太阳光照强烈，分布着大片连续多年冻土、岛状多年冻土及季节冻土。多年冻土的存在和发展强烈地受到地质地理环境的影响，在气候变暖及工程活动共同作用下，路基下多年冻土温度升高、退化加剧，导致其强度和承载力下降，产生不均匀沉降，严重影响路基稳定性。

对于高温多年冻土路堤，用一般的地温调控技术不足以维持其路基的稳定，尤其是公路对路基强度要求更高，传统的降温技术如：碎(块)石，路堤会存在一定局限性，必须要从基于强迫对流机理的地温调控技术来强化降温效果，其中利用旱桥和空气强迫对流降温的多孔通风层形式是一种思路。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一款基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖及通风层路堤，将该多孔通风砖在沿路堤与临近地表交界面区域内进行埋设，形成纵横互通的通风网络，以改善空气对流换热的效率，从而解决因人类工程活动、地质环境变化以及全球温室效应共同作用下引起的多年冻土地区路堤温度升高，导致强度、稳定性和承载力下降以及引起不均匀沉降问题。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖，包括砖体，所述的砖体包括上砖体和下砖体，所述砖体为方体本体，在方体本体上设有横纵相交并互相连通的通风横槽和通风纵槽；上砖体和下砖体组合形成横纵相交并互相连通的通风横管和通风纵管。

作为优选，所述砖体的通风横槽和通风纵槽均为半圆形凹槽。

作为优选，所述的通风横槽和通风纵槽为2个，形成“井”字，一砖体“井”字中的“口”为凹槽，则另一砖体“井”字中的“口”为凸起的凸块，凹槽与凸块嵌合，可以确保上下砖体间通风横槽和通风纵槽不易错位；更为优选，所述凹槽为正方体，所述凸块为正方体。

作为优选，所述砖体设有可互相搭接的搭接结构，提高砖体的承载力。

更为优选，所述的搭接结构为错位设置在砖体表面的一层搭接平台，所述搭接平台为与砖体表面大小一致的方形。

作为优选，所述砖体的通风横槽和通风纵槽的个数为若干个。

作为优选，所述砖体的方体本体为长方体本体或正方体本体。

作为一个案例，所述砖体的表面上开满透气小孔。

作为优选，所述的多孔通风砖为预制混凝土砖。

上述基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖的施工工艺，包括如下步骤：

(1)根据试件尺寸要求，分别制作上砖体和下砖体的木模或塑料模具，对木模或塑料模具内侧表面进行刷油；

(2)待前期工作都完成后，根据施工规范进行混凝土浇筑，振捣，养护；

(3)待养护完成后，进行拆模；

(4)在施工现场进行上砖体和下砖体通过凹凸相接，左右试样相互搭接形成整体沿路堤与临近地表交界面区域内埋设，纵向和横向的通风孔相连接，形成纵横交错的多孔通风层。

本实用新型还关于一种通风层路堤，包括天然地表，在天然地表上依次铺设填土层或块(碎)石层、多孔通风砖的下砖体，多孔通风砖的上砖体、填土层或块(碎)石层和沥青路面层。

本实用新型还关于另一种通风层路堤，包括天然地表，在天然地表上依次铺设填土层或块(碎)石层、多孔通风砖的下砖体，多孔通风砖的上砖体、填土层或块(碎)石层、多孔通风砖的下砖体，多孔通风砖的上砖体、填土层或块(碎)石层和沥青路面层。

本实用新型还关于一种非均匀开孔通风层路基，在阳坡一侧埋设表面上开满透气小孔的多孔通风砖，而在阴坡一侧埋设没有透气的多孔通风砖，利用不均匀性开孔的多孔通风层增强级配碎石层孔隙空气运动而产生沿横向不均匀的降温效果,多孔通风层的不均匀降温效果刚好与路堤阴阳坡产生的土层温度分布不对称性趋势相抵消,就可以使路堤及其土层温度分布趋向对称,减小不均匀沉降。因此,通过轴向非均匀开孔形式的多孔通风层既能增强沥青公路级配碎石路堤降温效果又能对其阴阳坡问题进行合理调控。

本实用新型的基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖，根据试样要求制作好木模或塑料模具，在相应位置处预留凹槽和设置凸起，便于施工过程中混凝土多孔通风砖上下部分的相接。该多孔通风砖结构设计合理简单、制作成本低、易拼接。上下部位分别施工的方法，解决了通风层纵横交错浇筑施工难的问题；同时将其在沿路堤与临近地表交界面区域内进行埋设，形成纵横互通的通风网络，以改善空气对流换热的效率，从而解决因人类工程活动、地质环境变化以及全球温室效应共同作用下引起的多年冻土地区路堤温度升高，导致强度、稳定性和承载力下降以及不均匀沉降问题。

附图说明

图1是上下砖体的正视结构示意图；

图2是上下砖体的左视结构示意图；

图3是上下砖体俯视结构示意图；

图4是上下砖体立体结构示意图；

图5是案例1的通风层路堤的结构示意图；

图6是案例2的通风层路堤的结构示意图；

其中，1、上砖体，2、下砖体，3、通风横槽，4、通风纵槽，5、凹槽，6、凸块，7、搭接平台,A、天然地表，B、填土层或块(碎)石层，C、多孔通风层，D、沥青路面层。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创新特点更好的理解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1

如图1至图5所示的基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖，包括砖体，所述的砖体包括上砖体1和下砖体2，所述砖体为正方体本体，在正方体本体上设有横纵相交并互相连通的通风横槽3和通风纵槽4；上砖体和下砖体组合形成横纵相交并互相连通的通风横管和通风纵管；所述砖体的通风横槽和通风纵槽均为半圆形凹槽；所述的通风横槽和通风纵槽为2个，形成“井”字，上砖体“井”字中的“口”为正方体凹槽5，下砖体“井”字中的“口”为凸起的正方体凸块6，正方体凹槽与正方体凸块嵌合，可以确保上下砖体间通风横槽和通风纵槽不易错位；所述砖体设有可互相搭接的搭接结构；所述的搭接结构为错位设置在砖体表面的一层搭接平台7，所述搭接平台为与砖体表面大小一致的正方形；所述的多孔通风砖为预制混凝土砖。

实施例1中多孔通风砖本体尺寸为100×100×25cm，搭接平台为100×100×5cm，正方体凹槽为10×10×5cm与正方体凸块为9.5×9.5×5cm。

这里的正方体本体可以用长方体代替，也能达到同样的效果。

实施例2

如实施例1所述的基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖，区别在于上下砖体的表面上均开满透气小孔。

实施例3

关于实施例1的基于强化强迫对流降温效果的多孔通风砖的施工工艺，包括如下步骤：

(1)根据试件尺寸要求，分别制作上砖体和下砖体的木模或塑料模具，对木模或塑料模具内侧；

(2)待前期工作都完成后，根据施工规范进行混凝土浇筑，振捣，养护；

(3)待养护完成后，进行拆模；

(4)在施工现场进行上砖体和下砖体通过凹凸相接，左右试样相互搭接形成整体沿路堤与临近地表交界面区域内埋设，纵向和横向的通风孔相连接，形成纵横交错的多孔通风层。

实施例4

一种非均匀开孔通风层路基阴阳坡治理的方法，在阳坡一侧埋设实施例2的多孔通风砖，而在阴坡一侧埋设实施例1多孔通风砖，利用不均匀性开孔的多孔通风层增强级配碎石层孔隙空气运动而产生沿横向不均匀的降温效果,多孔通风层的不均匀降温效果刚好与路堤阴阳坡产生的土层温度分布不对称性趋势相抵消,就可以使路堤及其土层温度分布趋向对称,减小不均匀沉降。因此,通过轴向非均匀开孔形式的多孔通风层既能增强沥青公路级配碎石路堤降温效果又能对其阴阳坡问题进行合理调控。

案例1

通风层路堤，埋设实施例1的多孔通风砖，在天然地表上A依次铺设填土层或块(碎)石层B，再铺设实施例1所述多孔通风层C的多孔通风砖下砖体，相邻砖体之间通过搭接平台连接在一起，然后再铺设上砖体，上砖体和下砖体通过正方体凹槽与正方体凸块嵌合，待多孔通风砖铺设完成后，再填埋填土层或块(碎)石层B，最后修筑沥青路面层D。

案例2

通风层路堤，埋设双层实施例1的多孔通风砖，在天然地表上A上依次铺设填土层或块(碎)石层B，再铺设实施例1所述多孔通风层C的多孔通风砖下砖体，相邻砖体之间通过搭接平台连接在一起，然后再铺设上砖体，上砖体和下砖体通过正方体凹槽与正方体凸块嵌合，待多孔通风砖铺设完成后，再填埋填土层或块(碎)石层B，然后铺设实施例1所述多孔通风层C的多孔通风砖下砖体，相邻砖体之间通过搭接平台连接在一起，接着再铺设上砖体，上砖体和下砖体通过正方体凹槽与正方体凸块嵌合，待多孔通风砖铺设完成后，再填埋填土层或块(碎)石层B，最后修筑沥青路面层D。

以上所述的仅是本实用新型的基本原理、主要特征和具体的优点，本行业的技术人员应该了解，在不脱离本实用新型结构和原理的前提下，还可以作出若干改进和调整，这些也将视为本实用新型的保护范围。