一种竖向可变冻结效果的冻结器及工作方法技术

本发明专利技术公开了一种竖向可变冻结效果的冻结器及工作方法，适用于土体冻结的技术领域。包括夹层管状结构的供液管，供液管的内管壁与外管壁之间留有供液通道，供液管的端部设有结构匹配的中空环形饼状结构的上集液空腔，回液管穿过上集液空腔设置，回液管端部设有中空饼状结构的下集液空腔，回液管端部与下集液空腔的圆心处连接，下集液空腔与上集液空腔之间设有多根曲线冻结管。通过在盾构机始发或者接收工作井处形成纺锤形冻结帷幕，与洞门外圆板形冻结壁的应力分布协调，不仅可以降低冻结壁内的最大应力，充分发挥不同深度冻结器的冻结效果差异性的优势，而且可以减少冻结孔的布置数量，具有显著的经济效益和工程价值。具有显著的经济效益和工程价值。具有显著的经济效益和工程价值。

【技术实现步骤摘要】
一种竖向可变冻结效果的冻结器及工作方法


[0001]本专利技术涉及一种竖向可变冻结效果的冻结器及工作方法，尤其适用于大直径盾构始发或者接收施工时使用的一种竖向可变冻结效果的冻结器及工作方法，属于地下工程施工


技术介绍

[0002]市政隧道的盾构法施工中，当盾构从工作井穿入地层的始发施工，或者是从地层进入工作井的接收施工时，由于盾构无法直接切割工作井的钢筋混凝土槽壁，所以一般都需要在盾构穿越工作井槽壁前，采用人工的方法破除工作井洞门位置的槽壁，以满足盾构穿越工作井槽壁的技术需求。而当工作井外部为软弱地层时，需要通过冻结法来加固工作外部的地层，满足圆形洞门凿除时维护外部土体稳定性的要求。根据圆板形结构在均布荷载作用下的应力特点，圆心部分应力最大，越远离圆心应力越小，而传统冻结时长直的冻结管形成的均匀厚度冻结壁虽能满足冻结要求，但冻结板截面远离中心部分的冻结壁厚度与中心位置一致，大厚度的冻结壁未能充分发挥作用，造成了不必要的浪费，增加了工程成本。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足之处，体用过一种可变冻结效果的冻结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竖向可变冻结效果的冻结器，其特征在于：它包括夹层管状结构的供液管(2)，供液管(2)的内管壁与外管壁之间留有供液通道，其中供液管(2)的内管壁中活动设置有回液管(1)，供液管(2)的端部设有结构匹配的中空环形饼状结构的上集液空腔(3)，回液管(1)穿过上集液空腔(3)设置，回液管(1)端部设有中空饼状结构的下集液空腔(5)，回液管(1)端部与下集液空腔(5)的圆心处连接，下集液空腔(5)与上集液空腔(3)之间围绕圆心设有多根曲线冻结管(4)，曲线冻结管(4)内部分别与上集液空腔(3)和下集液空腔(5)连通并形成向曲线向外弯曲的笼状结构，最终形成冷冻液通过供液管(2)的夹层管结构进入上集液空腔(3)内，之后通过多根曲线冻结管(4)分别进入下集液空腔(5)，汇集在下集液空腔(5)的冷冻液最后通过回液管(1)流出。2.根据权利要求1所述的竖向可变冻结效果的冻结器，其特征在于：所述的曲线冻结管(4)为曲线形状的钢管构成，通过拉拔回液管(1)在上下外力的作用下使集液空腔(3)和下集液空腔(5)之间靠近时，钢管可以继续弯曲，从而，改变冻结器在不同深度位置的扩散范围，钢管的强度远大于周围的地层强度，所以弯曲的钢管可以容易挤入地层中，发挥曲线冻结管的不同冻结效果。3.根据权利要求1所述的竖向可变冻结效果的冻结器，其特征在于：通过改变圆柱形上集液空腔(3)和下集液空腔(5)的直径、回液管(1)和供液管(2)的长度、曲线冻结管(4)的长度和数量，可以调节形成冻结壁的直径、厚度、形状和位置，满足不同施工工况条件需要的冻结效果。4.一种使用权利要求1所述竖向可变冻结效果的冻结器的工作方法，其特征在于步骤为：预先从地表向盾构始发或者接收工作井外侧从地表向土体(10)垂直布置冻结钻孔，冻结钻孔的终端高度为盾构机的最低处，将竖向可变冻结效果的冻结器下入钻孔中，调节上集液空腔(3)与下集液空腔(5)之间的距离从而改变曲线冻结管(4)在钻孔壁土壤中的曲度，使冻结器在盾构始发或者接收位置形成洞门(8)中心扩散范围最大、而向洞门(8)周圈扩散范围逐渐缩小，向竖向可变冻结效果的冻结器注入冷冻液对周围地层进行冻结，在盾构始发或者接收洞门(8)位置形成中部厚度大、强度高，而四周厚度小、强度低的纺锤结构的冻结帷幕(9)，从而加固盾构始发或者接收工作井，冻结帷幕(9)与破除洞门(8)时需要的圆板形冻结壁形状一致，最后在圆板形冻结壁的维护作用下，进行洞门(8)槽壁(7)的凿除及后续盾构的始发或者接收施工。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：石荣剑，姬嘉骏，姜涛，岳丰田，张勇，陆路，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：