CN115404844B - 多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统及构建方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统及构建方法

技术领域

本发明涉及多年冻土区路基工程技术领域，具体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。

背景技术

多年冻土指天然条件下，冻结状态持续两年以上的岩土。多年冻土约占地球陆地面积的26％，主要分布在高纬度或高海拔的寒冷地区。中国多年冻土约有215万平方公里，主要分布在青藏高原、大兴安岭和小兴安岭地区，以及阿尔泰山、天山和祁连山等山地。

由于青藏高原太阳总辐射量、辐射平衡值均较大，多年冻土区黑色沥青路面的修筑，增大了冻土路基对太阳辐射吸收率约20％，另外沥青路面阻碍了路基表面蒸发过程，产生的蒸发耗热不能有效释放，影响冻土与大气间的热量交换。观测表明，沥青路面的地表年平均温度高于天然地表4℃以上，较天然地面下的土层提前20～30天融化，滞后20天左右冻结。在这种热状态的影响下，沥青路面下土层的热量年总收入大于年总支出，致使多年冻土融化，冻土上限下移，在路基内形成凹形融化夹层。融化夹层厚度越大，路基沉降变形就越大，随着融化深度增大，路基的固结沉降变形滞后时间越长。路基内“锅底形”的融化夹层，成为大量的地表水渗入和冻结层上水汇入的“聚水盆”，加速了融化盘的发展，进而增大了路基的沉降变形，成为路基病害形成的隐患。另外由于土层含水量及上限附近含冰量的不同，在路基纵断面方向路基的下沉变形也不均匀，这是形成路基波浪变形及横行裂缝的主要原因。

多年冻土路基融化夹层病害处治是高寒海拔区公路运维迫切需要解决的问题，目前主要采用特殊结构路基对融化夹层进行降温，减缓融化夹层发育的速度或者部分回冻后增加地基持力层的强度，特殊结构路基主要包括通风管路基、热棒+XPS板路基、片块石复合路基基等。其中通风管路基利用空气强迫对流方式散热，散热效果与冷季主风向关系较大；片块石路基主要利用大粒径空隙内部的空气自然对流方式进行散热，散热效果与块石层上部热阻关系较大；热棒路基通过内部工质相变循环进行散热，XPS板通过增大热阻来减缓吸热量。

现在技术中，通风管路基、片块石以及XPS板路基需要依托道路大、中修养护工程开展，土方工程开挖量大、交通通行影响大、工程费用高，由于采用自然降温的方式，通风管路基和片块石路基存在制冷效果不均匀、调控周期长、见效慢的不足之处，在融化夹层发育的路段往往难以完全回冻地基，对冻土路基持力层的加固效果有限；XPS板路基只能被动减缓吸热量，无法改变融化夹层的热状态。热棒路基虽然可以进行非开挖安装，但存在制冷半径有限，制冷不均匀，路基中部存在“冷却盲区”，易诱发纵向裂缝二次病害等不足。

发明内容

本发明的目的是提供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，以至少解决现有技术制冷效果不均匀、调控周期长、见效慢等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统，所述系统包括制冷站、制冷主管和制冷支管；所述制冷站设置在路基旁侧，所述制冷支管设置在所述路基下方的融化夹层内，所述制冷主管连接在所述制冷支管和所述制冷站之间；

所述制冷站包括制冷机和储冷池，所述制冷机包括冷凝器、压缩机和蒸发器，所述储冷池内注有低温卤水工质；所述冷凝器、所述压缩机和所述蒸发器通过管路组成回路，所述蒸发器位于所述储冷池内的所述低温卤水工质中；

所述制冷支管的出入两端均接入所述制冷主管，进而接入所述储冷池组成回路。

进一步地，所述制冷主管的管路上设置有低温泵。

进一步地，所述制冷支管的管路上设置有流量阀，所述冷凝器与所述蒸发器之间的管路上设置有流量阀。

进一步地，所述低温泵和所述制冷机均接入太阳能离网发电系统并取电。

另一方面，如所述的多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统的构建方法，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容积；

步骤4：根据制冷功率选配制冷机，并结合储冷池容积在多年冻土路基旁侧构建制冷站；

步骤5：在路基下方的融化夹层内铺设制冷支管，利用制冷主管连接在制冷支管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。

进一步地，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。

进一步地，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·ρ_d·ω·A₁

其中：

L₀为冰水相变潜热；

ρ_d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＝(C_u·Δ_T1+C_f·Δ_T2)·ρ·A₂

其中：

C_u为待冷却区域土层融化状态的热容；

C_f为冻结状态的热容；

Δ_T1为待冷却区域土层天然状态温度与0℃的温差，℃；

Δ_T2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，kg/m³；

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＝Q/t

其中：

t为冷却周期。

进一步地，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：计算储冷池容积V：

V＝Q₃·L/(C_m·ρ_m·Δ_T3)

其中：

C_m为制冷工质的质量热容；

ρ_m为制冷工质的密度；

Δ_T3为制冷工质的设计温度变化区间。

进一步地，步骤5中，在路基下方的融化夹层内铺设制冷支管包括：

在路基旁侧制冷主管的管路路径上施做开挖工作井，利用水平定向钻从开挖工作井开始施工，采用水平定向钻技术控制穿越融化夹层，回扩孔径后，采用拖拉方式完成制冷支管的非开挖式铺设。

进一步地，步骤5中，多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统的运行包括：

制冷支管通过制冷主管与储冷池连接形成闭合循环回路，通过制冷机的蒸发器吸收储冷池中低温卤水工质的热量，并通过压缩机和冷凝器进行散热，通过低温泵将低温卤水工质输送至制冷主管以及制冷支管中，与融化夹层土体发生热交换后在制冷支管周围形成低温冻土层。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明采用非开挖的施工方式，对道路交通影响小、工程量低、工程造价显著低于传统道路大、中修过程中需要全幅开挖断面后重新修筑的价格。

(2)本发明通过在融化夹层内埋设制冷管，冷却回冻加固作用明显，可以很快将融化夹层完全回冻，并形成低温冻结稳定的地基。

(3)本发明对制冷功率的计算目标明确，计算流程清晰，可以按实际需求配置制冷机的功率。

(4)本发明采用储冷池的方案，一方面可以充分利用光照充沛期进行工质冷却，减少了对电池的依赖；另一方面利用低温时制冷机效率高的优点，在气温较低时进行高效制冷和储冷，减少制冷机启动频次，延长使用寿命。

本发明方案合理，结构简单，容易实现，能充分发挥水平定向钻拖拉技术和人工冻结地基技术的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是本发明一个实施例的系统结构图。

图2是本发明一个实施例的系统平面图。

图3是本发明一个实施例中储冷池与制冷剂的连接示意图。

图4是实施例3的冻土剖面地温测试结果示意图。

图中标识为：

1-制冷支管，2-路基，3-融化夹层，4-制冷主管，5-储冷池，6-制冷机，7-低温泵，8-蒸发器，9-低温卤水工质，10-压缩机，11-冷凝器，12-流量阀，13-太阳能离网发电系统，14-水平定向钻，15-开挖工作井。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“接入”、“连接”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

针对目前缺少有效的在役多年冻土公路非开挖式地基加固技术，本发明提供了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，通过非开挖方式在冻土路基内布设制冷管网，对多年冻土融化夹层进行分区降温回冻，加固形成低温稳定冻土地基，显著提高冻土区道路稳定性，降低冻土路基病害程度。

实施例1：

本实施例提供了一种多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统，通过制冷方式对多年冻土路基融化夹层进行回冻，得到防热害的加固目的。实施例中涉及的设备可以采购市售成熟的设备，以能实现相关功能、解决相关技术问题为前提选购。

如图1和图2，所述系统包括制冷站、制冷主管4和制冷支管1。制冷站设置在路基2旁侧，制冷支管1设置在路基2下方的融化夹层3内，制冷主管4连接在制冷支管1和制冷站之间。如图3，制冷站包括制冷机6和储冷池5，制冷机6包括冷凝器11、压缩机10和蒸发器8，储冷池5内注有低温卤水工质9。冷凝器11、压缩机10和蒸发器8通过管路组成回路，蒸发器8位于储冷池5内的低温卤水工质9中。制冷支管1的出入两端均接入制冷主管4，进而接入所述储冷池5组成回路。制冷主管4的管路上还设置有低温泵7，用于对管路内流体进行循环。制冷支管1的管路上还设置有流量阀12，冷凝器11与蒸发器8之间的管路上也设置有流量阀12，用于控制各管路的流量，从而对不同区域的制冷效率进行调控。

低温泵7和制冷机6均可接入太阳能离网发电系统13并取电，采用新能源进行现场功能，可大幅降低系统运营能耗。

实施例2：

本实施例提供了实施例1中多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统的构建方法，方法中涉及的通过相关试验获取土体参数的方法均可采用现有常用的方法，涉及的某些参数的取值均根据现有的相关标准或指南中限定的内容进行。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。所述融化夹层土体参数包括土的干密度、土的密度、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：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2.1：计算单位长度融化夹层土体回冻潜热Q₁，kJ/m：

Q₁＝L₀·ρ_d·ω·A₁

其中：

L₀为冰水相变潜热，kJ/kg，通过岩土芯样进行试验获得；

ρ_d为土的干密度，kg/m³，通过岩土芯样进行试验获得；

ω为土的含水率，通过岩土芯样进行试验获得；

A₁为融化夹层的剖面面积，m²，通过现场实测获得；

步骤2.2：计算单位长度冻土地基降温显热Q₂，kJ/m：：

Q₂＝(C_u·Δ_T1+C_f·Δ_T2)·ρ·A₂

其中：

C_u为待冷却区域土层融化状态的热容，kJ/(℃·kg)，通过岩土芯样进行试验获得；

C_f为冻结状态的热容，kJ/(℃·kg)，通过岩土芯样进行试验获得；

Δ_T1为待冷却区域土层天然状态温度与0℃的温差，℃，可通过现场钻孔测温获得；

Δ_T2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，kg/m³，可通过现场土工试验获得；

A₂为待冷却区域地基横剖面的面积，m²，根据现场实测融化盘的面积适当扩大范围；

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，kJ/m；；

步骤2.4：计算单位长度冻土路基散热需求量Q，kJ/m：

Q＝Q₁+Q₂+Q₃

步骤2.5：计算单位长度冻土路基回冻热负荷P₁，kW/m：

P₁＝Q/t

其中：

t为设计冷却周期，综合考虑冻土区冷却措施的作用周期取值，以年际冻融循环周期为时长单位，一般取经验值12～24个月。

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容积。

步骤3.1：计算制冷功率P，kW：

P＝α·P₁·L

其中：

α为安全系数，增加安全系数的目的在于保证制冷系统能提供足够的制冷功率，因此制冷供给量应大于热负荷，取经验值1.2～1.5；

L为需要加固的路段长度，m，通过现场实测获得；

步骤3.2：计算储冷池容积V，m³：

V＝Q₃·L/(C_m·ρ_m·Δ_T3)

其中：

C_m为制冷工质的质量热容，kJ/(℃·kg)；

ρ_m为制冷工质的密度，kg/m³；

Δ_T3为制冷工质的温度变化区间，是制冷工质由0℃变化至最低设计温度的温差，工质最低温度与冷却系统的制冷功率有关，在人工地层冻结法中工质温度不高于-25℃，采用小规模离网发电动力系统，制冷功率有限，故而将制冷工质的温度提高至-15度。

制冷工质为低温卤水工质。

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。

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，利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。

多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统的运行包括：

制冷支管1通过制冷主管4与储冷池5连接形成闭合循环回路，通过制冷机6的蒸发器8吸收储冷池5中低温卤水工质9的热量，并通过压缩机10和冷凝器11进行散热，通过低温泵7将低温卤水工质9输送至制冷主管4以及制冷支管1中，与融化夹层3土体发生热交换后在制冷支管1周围形成低温冻土层。

实施例3：

本实施例以青藏公路G109线K2959+900处多年冻土路基融化夹层回冻加固工程为例，具体描述系统及构建方法：

该路段地处青藏高原连续高温多年冻土地区，海拔4300m，不均匀沉降病害段长40m，即需要加固的路段长度L为40m。根据气象、多年冻土观测资料以及地质钻孔资料，该处年平均气温-3.2～-4.5℃，多年冻土地温-0.9℃，路基下部融化夹层发育，根据冻土剖面地温测试结果，如图4，融化夹层的剖面面积为A₁＝45m²，融化夹层平均地温1.8℃，受路基阴阳坡面吸热差异影响，融化夹层的横向分布偏向路基东侧。

步骤1：钻孔取样，对岩土芯样进行试验，测得：土的干密度ρ_d＝1600kg/m³，土的含水率ω＝30％，冰水相变潜热L₀＝334kJ/kg，待冷却区域土层融化状态的热容C_u＝1.4kJ/(℃·kg)，冻结状态的热容C_f＝1.2kJ/(℃·kg)。

步骤2：计算单位长度冻土路基回冻热负荷：

步骤2.1：计算单位长度融化夹层土体回冻潜热Q₁：

Q₁＝L₀·ρ_d·ω·A₁＝334·1600·0.3·45＝7214.4×10³kJ/m

步骤2.2：计算单位长度冻土地基降温显热Q₂：

待冷却区域土层天然地层平均温度为1.5℃，由此得到天然地层平均温度与0℃间的温差Δ_T1＝1.5℃；

待冷却区域土层目标降温至-1.8℃，由此得到Δ_T2＝1.8℃；

基于冻土路基剖面地温测试结果，根据融化夹层的范围适当扩大冷却范围为：横向20m，天然地面下6.5m，由此确定待冷却加固区域A₂面积约为125m²；

Δ_T1＝1.5℃，Δ_T2＝1.8℃，A₂＝125m²

Q₂＝(C_u·Δ_T1+C_f·Δ_T2)·ρ·A₂＝(1.4·1.5+1.2·1.8)·1800·125＝958.5×10³kJ/m

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，按照地温观测值取Q₃＝220×10³kJ/m。

步骤2.4：计算单位长度冻土路基散热需求量Q：

Q＝Q₁+Q₂+Q₃＝7214.4+958.5+220＝8392.9×10³kJ/m

步骤2.5：计算单位长度冻土路基回冻热负荷P₁：

该路段调控周期t＝24月，则：

P₁＝Q/t＝8392.9·10³/(24×30×24×3600)＝134.92×10^-3kW/m

步骤3：计算制冷功率和储冷池容积：

步骤3.1：计算制冷功率P：

α取经验值1.2，则：

P＝α·P₁·L＝1.2·134.92×10^-3·40＝6.47kW

步骤3.2：计算储冷池容积V：

制冷工质的质量热容C_m＝4kJ/(℃·kg)，制冷工质的密度ρ_m＝1020kg/m³，Δ_T3为制冷工质的设计温度变化区间，取15℃。该值为设计温度变化区间，参照人工冻结地层方法，低温卤水工质的温度约为-25℃以下，本专利考虑采用的是小规模离网发电动力系统，制冷功率有限，故而将制冷工质的温度提高至-15℃。

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。

根据路基下融化夹层的分布情况，在路基下融化夹层内共布设4根纵向制冷管，分别位于左路肩下方、路基左侧行车道中轴线下方、右侧行车道下方以及右路肩下方，根据融化夹层的发育位置，确定制冷管设计埋设深度为2.5m。

在路基出现病害段落起点的西侧坡脚外10m，开挖尺寸为4m(深)×6m(长)×6m(宽)的工作井，利用水平定向钻技术控制穿越融化夹层，采用20cm柔性PE制冷管，横断面管间距为4m。4根制冷管在进口和出口汇总后与储冷池相连，形成闭合回路。4根制冷管上分别安装有流量阀，流量阀的开度根据融化盘的形态分别设置为100％，80％，60％以及40％。制冷系统的额定功率根据制冷功率P确定，根据制冷功率P选配适合的制冷机。

制冷系统回路的蒸发器浸没于储冷池内的工质内，吸收工质内的热量，经制冷系统回路循环制冷，降低储冷池内卤水工质的温度至目标温度-15℃。

本发明能有效对在役多年冻土公路进行非开挖式地基回冻加固，通过非开挖方式在冻土路基内布设制冷管网，对多年冻土融化夹层进行分区降温回冻，加固形成低温稳定冻土地基，显著提高冻土区道路稳定性，降低冻土路基病害程度，实现在役公路低交通扰动、低环境影响的加固作业。另外，本发明通过地基现场取样试验获得土体相关参数，计算制冷功率和储冷池体积，为系统设计和施工提供了量化的关键参数计算方法，在工程预算和运营能耗方面更经济、更合理。充分利用太阳能的新能源离网发电系统的工作期进行冷量储备，提高装置的整体工作效率，步骤简明、冻土调控目标明确、设计合理且便于实现、冻土地基加固补强的效果明显、装置稳定可靠，适合长期进行冻土地基稳定性调控。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

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·ρ_d·ω·A₁

其中：

L₀为冰水相变潜热；

ρ_d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＝(C_u·Δ_T1+C_f·Δ_T2)·ρ·A₂

其中：

C_u为待冷却区域土层融化状态的热容；

C_f为冻结状态的热容；

Δ_T1为待冷却区域土层天然状态温度与0℃的温差，℃；

Δ_T2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，kg/m³；

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＝Q/t

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·L/(C_m·ρ_m·Δ_T3)

其中：

C_m为制冷工质的质量热容；

ρ_m为制冷工质的密度；

Δ_T3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。

2.根据权利要求1所述的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：

步骤5中，多年冻土路基融化夹层非开挖回冻加固系统的运行包括：

制冷支管(1)通过制冷主管(4)与储冷池(5)连接形成闭合循环回路，通过制冷机(6)的蒸发器(8)吸收储冷池(5)中低温卤水工质(9)的热量，并通过压缩机(10)和冷凝器(11)进行散热，通过低温泵(7)将低温卤水工质(9)输送至制冷主管(4)以及制冷支管(1)中，与融化夹层(3)土体发生热交换后在制冷支管(1)周围形成低温冻土层。

3.根据权利要求2所述的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：

所述制冷主管(4)的管路上设置有低温泵(7)。

4.根据权利要求3所述的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：

所述制冷支管(1)的管路上设置有流量阀(12)，所述冷凝器(11)与所述蒸发器(8)之间的管路上设置有流量阀(12)。

5.根据权利要求4所述的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：

所述低温泵(7)和所述制冷机(6)均接入太阳能离网发电系统(13)并取电。