本发明涉及低温寒区冬季钻探施工供水领域，具体涉及一种避免低温寒区冬季钻探施工供水管路结冰冻害的结构。
背景技术：
我国幅员辽阔，地域广大，随着低温寒区工程建设的高速发展，涉及到低温寒区冬季工程勘察钻探施工的项目越来越多，这就不可避免的遇到供水管路结冰冻害问题。当环境温度降至冰点以下时，供水管路中的水由管内壁向管中心逐渐冻结，最终整个供水管路都被冰所充满，导致供水管路冻裂，制约工程钻探工作的顺利开展。目前，处理冬季供水管路结冰冻害，主要是从防冻及保温方面考虑。一方面采用带有电热丝的棉麻布包裹供水管路，通过电热丝对供水管路中的水体持续加热，使水温始终保持在冰点以上，起到防冻的作用；另一方面采用覆盖或埋地等措施，利用地表覆盖物隔绝外界冷空气进入供水管路水体内，或将管路埋入地下一定深度，形成一个相对密闭的恒温环境，起到保温的作用。但在低温寒区，冬季室外气温多在零下20℃以下，供水管路上的地表覆盖物由于密闭性不良，随着时间的推移，棉麻布中电热丝产生的热量有很大一部分散失到外界冷空气中，降低热能利用率，造成能源浪费；另一方面，施工场地标准冻土深度多大于1.50m，标准冻深范围内土体均处于冻结状态，采用埋地方案对供水管路进行保温处理，施工开挖深度大、难度大、耗时长，每个工点均需重复性操作，工作量过于繁重，且在工点转运和加热系统重复安装过程中，容易造成棉麻布中的电热丝弯折损坏，无法从根本上解决冬季钻探施工供水管路结冰冻害问题。
目前随着我国工程项目的日益增多和工期的紧迫性，低温寒区的冬季工程地质钻探工作越来越多，相应的出现了冬季钻探施工供水管路结冰冻害问题，严重制约工程项目的质量、进度、费用和工期。
技术实现要素：
为解决低温寒区冬季钻探施工供水管路结冰冻害问题，本发明提供一种避免低温寒区冬季钻探施工供水管路结冰冻害的结构
本发明是在供水管路表面从里至外依次包裹电热橡胶圈、泡沫保温层和橡胶带，电热橡胶圈中布设电热丝，电热丝与发电机或供电线路相连接，利用电热丝对供水管路进行持续加热，通过改变供水管路内水体的热传递机理，达到防止供水管路结冰的冻害问题。同时，泡沫保温层覆盖于电热橡胶圈外部，以阻止内部热量散失到外部冷空气中，起到保温隔热的作用；橡胶带均匀缠绕于泡沫保温层外部，以阻止外部雪水渗入电热橡胶圈接缝内引起电热丝短路，起到绝缘和保护整个结构的作用。该结构可实现升高供水管路内水的温度，增加水体热储量，防止供水管路结冰冻害发生的效果，从而保证工程勘察工作有条不紊的进行。
所述的供水管路为橡胶管或聚乙烯塑料管。
本发明的工作原理：
泡沫保温层为气孔状构造，泡沫间含有较大孔隙，该构造使电热丝发出的绝大部分热量储存在供水管路内的水体中，极少部分热量由于泡沫保温层连接不严散失到外界冷空气中，此时供水管路中水体的热传导方式由单一传热模式转化为内部热循环模式。在寒季，由于大气温度低于水体温度，供水管路中水体的热量很快散失于密度较大的冷空气中，当水温降至冰点以下时，将发生供水管路结冰冻害。泡沫保温层的保温隔热功能改变了水体与外界的热传导模式，减少了水体中的热量散失，并对水体有加热的作用，使水温始终保持在冰点以上，防止了供水管路结冰冻害的发生。综上所述，泡沫保温层的综合效果即为热量储存远大于热量散失，可以增加水体的热储量，因此可以保证水温始终处于冰点以上，不会因为供水管路的加长而导致结冰冻害的发生。
本发明的有益效果：
1、利用电热橡胶圈中的电热丝对供水管路进行持续加热，通过改变供水管路内水体的热传递机理，增加水体热储量，防止供水管路结冰，可以从根本上解决低温寒区冬季钻探施工供水管路结冰冻害问题。
2、泡沫保温层为气孔状构造，泡沫间含有较大孔隙，具易于制作、造价低廉、质量轻、保温隔热效果好等优点；
3、钻探施工过程中可多次重复利用，节约材料和资金，节省工期，提高热能利用率，减少能源浪费，不破坏生态环境；
4、本发明经过实际验证，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的横剖面图。
图中：1-橡胶带；2-供水管路；3-泡沫保温层；4-电热橡胶圈；5-电热丝。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明是在供水管路2表面从里至外依次包裹电热橡胶圈4、泡沫保温层3和橡胶带1，电热橡胶圈4中布设电热丝5，电热丝5与发电机或供电线路相连接，利用电热丝5对供水管路进行持续加热，通过改变供水管路内水体的热传递机理，达到防止供水管路结冰的冻害问题。同时，泡沫保温层3覆盖于电热橡胶圈4外部，以阻止内部热量散失到外部冷空气中，起到保温隔热的作用；橡胶带1均匀缠绕于泡沫保温层3外部，以阻止外部雪水渗入电热橡胶圈4接缝内引起电热丝短路，起到绝缘和保护整个结构的作用。该结构可实现升高供水管路2内水的温度，增加水体热储量，防止供水管路2结冰冻害发生的效果，从而保证工程勘察工作有条不紊的进行。
所述的供水管路2为橡胶管或聚乙烯塑料管。
本发明的工作原理：
泡沫保温层3为气孔状构造，泡沫间含有较大孔隙，该构造使电热丝发出的绝大部分热量储存在供水管路2内的水体中，极少部分热量由于泡沫保温层3连接不严散失到外界冷空气中，此时供水管路2中水体的热传导方式由单一传热模式转化为内部热循环模式。在寒季，由于大气温度低于水体温度，供水管路2中水体的热量很快散失于密度较大的冷空气中，当水温降至冰点以下时，将发生供水管路2结冰冻害。泡沫保温层3的保温隔热功能改变了水体与外界的热传导模式，减少了水体中的热量散失，并对水体有加热的作用，使水温始终保持在冰点以上，防止了供水管路2结冰冻害的发生。综上所述，泡沫保温层2的综合效果即为热量储存远大于热量散失，可以增加水体的热储量，因此可以保证水温始终处于冰点以上，不会因为供水管路2的加长而导致结冰冻害的发生。
具体实例：
供水管路2为橡胶管或聚乙烯塑料管，橡胶管或聚乙烯塑料管每根长4m，外径为33.5mm，内径25mm，壁厚4.25mm，橡胶管采用承插式黏结连接，聚乙烯塑料管采用胶黏剂黏结。橡胶管或聚乙烯塑料管外部包裹预先定制好的电热橡胶圈4，电热橡胶圈4壁厚6mm，其间螺旋式均匀布设直径2mm电热丝5，间距为20～30mm，电热丝5采用焊接方式连接，以保证对供水管路2进行均匀持续加热。电热橡胶圈4外部设置一层厚20mm的泡沫保温层3，以阻止供水管路2内水体中的热量过快、过多的散失到外部冷空气中，起到保温隔热的作用。泡沫保温层3外部均匀连续缠绕一层厚2mm的橡胶带1，橡胶带1采用斜割法、全搭接、粘结剂冷接的方法连接，起到绝缘和保护整个结构的作用。