可实现多段差异冻结的冻结器及多段差异冻结施工方法技术

本发明专利技术公开可实现多段差异冻结的冻结器及多段差异冻结施工方法，其中冻结器包括冻结管、回液管、防水隔热板和进液管；防水隔热板将所述冻结管分隔成两个或两个以上的冻结段；进液管的一端穿过防水隔热板伸入到所述冻结管的底部，部分或全部位于最底部冻结段以上的冻结段内的进液管上设置有单向阀，部分或全部位于最底部冻结段内的进液管上安装有阀门；回液管的一端穿过防水隔热板伸入到最底部冻结段，位于最底部冻结段以上的所有冻结段内的回液管上均开设有回液管盐水进口；施工方法为利用上述冻结器实现多段差异冻结的方法。本发明专利技术解决了现有冻结管不能针对地层不同导热性差异冻结的问题。冻结的问题。冻结的问题。

【技术实现步骤摘要】
可实现多段差异冻结的冻结器及多段差异冻结施工方法


[0001]本专利技术涉及冻结施工
具体地说是可实现多段差异冻结的冻结器及多段差异冻结施工方法。

技术介绍

[0002]人工地层冻结法是利用人工制冷技术，通过在冻结管内进行低温盐水循环的方式，将天然含水岩土转化为人工冻土，以大幅提高原有地层强度及稳定性，形成可抵抗岩土压力并有效隔绝地下水的连续冻结壁，并以此为支撑来进行施工活动的一种特殊的地层加固技术。
[0003]在冻结管穿越的地层中，不同性质的土层冻结扩展速率不同，所需冷量及冷冻温度也不同。导热性较好的地层相比于导热性较差的地层，在相同的冻结温度下，冻结壁发育更快，从而导致该处的冻土帷幕在相同的条件下超出设计需求，而造成冷量浪费，并且产生更多的冻胀力，不利于施工安全。
[0004]目前施工中所用的冻结管都是截面为圆柱形，长度可自行组装调整的冻结管。在冻结管中放置供液管来通入冷冻盐水，通过冻结管外壁与土体进行接触而实现热量交换，使得冻结管周围的土层逐渐形成冻土柱。冻土柱的半径随时间增加，发育到一定程度交圈后形成帷幕。但是这种冻结管只能进行单一冻结温度的全段冻结，不能满足差异冻结的需求。
[0005]因此需要一种考虑地层的多样性，根据地层特性在多个冻结段设置不同冻结温度的冻结管。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种在冻结施工中可实现多段差异冻结的冻结器以及多段差异冻结施工方法，以解决现有冻结管不能针对地层不同导热性差异冻结的问题。r/>[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]可实现多段差异冻结的冻结器，包括冻结管、回液管、防水隔热板和两根或两根以上的进液管；所述防水隔热板安装在所述冻结管内部，所述防水隔热板将所述冻结管自上而下分隔成两个或两个以上的冻结段；所述进液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述冻结管的底部，部分或全部位于最底部冻结段以上的所述冻结段内的所述进液管上设置有单向阀，部分或全部位于所述最底部冻结段内的所述进液管上安装有阀门；所述回液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述最底部冻结段，位于所述最底部冻结段以上的所有冻结段内的所述回液管上均开设有回液管盐水进口。
[0009]上述可实现多段差异冻结的冻结器，所述防水隔热板将所述冻结管自上而下分隔成上部控制冻结段、中部控制冻结段和下部控制冻结段三个所述冻结段；
[0010]所述进液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述下部控制冻结段，所述单向阀
设置在部分或全部位于所述上部控制冻结段内和所述中部控制冻结段内的所述进液管上，所述阀门安装在部分或全部位于所述下部控制冻结段内的所述进液管上；所述回液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述下部控制冻结段，所述回液管盐水进口分别开设在位于所述上部控制冻结段内和所述中部控制冻结段内的所述回液管上。
[0011]上述可实现多段差异冻结的冻结器，所述回液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述下部控制冻结段的顶部，所述回液管盐水进口分别位于所述上部控制冻结段的顶部和所述中部控制冻结段的顶部。
[0012]上述可实现多段差异冻结的冻结器，所述进液管包括第一进液管和第二进液管，所述单向阀包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀；
[0013]所述第一进液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述冻结管的底部，所述第二进液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述冻结管的底部；位于所述上部控制冻结段内的所述第一进液管上设置有所述第一单向阀，位于所述中部控制冻结段内的所述第一进液管上设置有所述第三单向阀；位于所述上部控制冻结段内的所述第二进液管上设置有所述第二单向阀，位于所述中部控制冻结段内的所述第二进液管上设置有所述第四单向阀；所述阀门安装在所述下部控制冻结段内的所述第二进液管上。
[0014]上述可实现多段差异冻结的冻结器，所述第一单向阀安装在位于所述上部控制冻结段内下部的所述第一进液管上；所述第三单向阀安装在位于所述中部控制冻结段内下部的所述第一进液管上；所述第二单向阀安装在位于所述上部控制冻结段内下部的所述第二进液管上；所述第四单向阀安装在位于所述中部控制冻结段内下部的所述第二进液管上；所述阀门安装在所述下部控制冻结段内顶部的所述第二进液管上。
[0015]上述可实现多段差异冻结的冻结器，所述回液管、所述第一进液管和所述第二进液管的外管壁上均具有隔热材料。
[0016]多段差异冻结的施工方法，利用可实现多段差异冻结的冻结器进行多段差异冻结施工；所述可实现多段差异冻结的冻结器包括冻结管、回液管、防水隔热板和两根或两根以上的进液管；所述防水隔热板安装在所述冻结管内部，所述防水隔热板将所述冻结管自上而下分隔成两个或两个以上的冻结段；所述进液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述冻结管的底部，部分或全部位于最底部冻结段以上的所述冻结段内的所述进液管上设置有单向阀，部分或全部位于所述最底部冻结段内的所述进液管上安装有阀门；所述回液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述最底部冻结段，位于所述最底部冻结段以上的所有冻结段内的所述回液管上均开设有回液管盐水进口。
[0017]上述多段差异冻结的施工方法，包括如下步骤：
[0018]步骤A：根据待冻结地层不同位置的冻结要求，确定所述进液管的数量，所述单向阀和所述阀门的安装位置；并将待冻结地层自上而下划分成两个或两个以上的地层冻结区；
[0019]步骤B：根据步骤A划分好的所述地层冻结区，调节所述防水隔热板在所述冻结管中的安装位置，并完成所述可实现多段差异冻结的冻结器的组装，使得所述冻结管中分隔形成的所述冻结段与所述地层冻结区相对应；
[0020]步骤C：将不同温度的低温盐水分别通过两根或两根以上的所述进液管输送至所述冻结管中，调节所述进液管上不同所述冻结段内的所述单向阀和所述阀门的启闭状态来
控制不同所述冻结段内的冻结温度。
[0021]上述多段差异冻结的施工方法，步骤A中，所述地层冻结区为3个时，选择两个所述防水隔热板将所述冻结管自上而下分隔成上部控制冻结段、中部控制冻结段和下部控制冻结段；所述进液管包括第一进液管和第二进液管，所述单向阀包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀；
[0022]步骤B中，组装所述可实现多段差异冻结的冻结器时：所述第一进液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述冻结管的底部，所述第二进液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述冻结管的底部；所述第一单向阀设置在位于所述上部控制冻结段内下部的所述第一进液管上，所述第三单向阀设置在位于所述中部控制冻结段内下部的所述第一进液管上；所述第二单向阀设置在位于所述上部控制冻结段内下部的所述第二进液管上，所述第四单向阀设置在位于所述中部控制冻结段内下部的所述第二进液管上；所述阀门安装在所述下部控制冻结段内顶部的所述第二进液管上；所述回液管的一端穿过所述防水隔热板伸入到所述下部控制冻结段的顶部，所述回液管盐水进口分别位于所述上部控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可实现多段差异冻结的冻结器，其特征在于，包括冻结管(4)、回液管(3)、防水隔热板(12)和两根或两根以上的进液管；所述防水隔热板(12)安装在所述冻结管(4)内部，所述防水隔热板(12)将所述冻结管(4)自上而下分隔成两个或两个以上的冻结段；所述进液管的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述冻结管(4)的底部，部分或全部位于最底部冻结段以上的所述冻结段内的所述进液管上设置有单向阀，部分或全部位于所述最底部冻结段内的所述进液管上安装有阀门(6)；所述回液管(3)的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述最底部冻结段，位于所述最底部冻结段以上的所有冻结段内的所述回液管(3)上均开设有回液管盐水进口(7)。2.根据权利要求1所述的可实现多段差异冻结的冻结器，其特征在于，所述防水隔热板(12)将所述冻结管(4)自上而下分隔成上部控制冻结段、中部控制冻结段和下部控制冻结段三个所述冻结段；所述进液管的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述下部控制冻结段，所述单向阀设置在部分或全部位于所述上部控制冻结段内和所述中部控制冻结段内的所述进液管上，所述阀门(6)安装在部分或全部位于所述下部控制冻结段内的所述进液管上；所述回液管(3)的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述下部控制冻结段，所述回液管盐水进口(7)分别开设在位于所述上部控制冻结段内和所述中部控制冻结段内的所述回液管(3)上。3.根据权利要求2所述的可实现多段差异冻结的冻结器，其特征在于，所述回液管(3)的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述下部控制冻结段的顶部，所述回液管盐水进口(7)分别位于所述上部控制冻结段的顶部和所述中部控制冻结段的顶部。4.根据权利要求2所述的可实现多段差异冻结的冻结器，其特征在于，所述进液管包括第一进液管(1)和第二进液管(2)，所述单向阀包括第一单向阀(8)、第二单向阀(9)、第三单向阀(10)和第四单向阀(11)；所述第一进液管(1)的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述冻结管(4)的底部，所述第二进液管(2)的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述冻结管(4)的底部；位于所述上部控制冻结段内的所述第一进液管(1)上设置有所述第一单向阀(8)，位于所述中部控制冻结段内的所述第一进液管(1)上设置有所述第三单向阀(10)；位于所述上部控制冻结段内的所述第二进液管(2)上设置有所述第二单向阀(9)，位于所述中部控制冻结段内的所述第二进液管(2)上设置有所述第四单向阀(11)；所述阀门(6)安装在所述下部控制冻结段内的所述第二进液管(2)上。5.根据权利要求4所述的可实现多段差异冻结的冻结器，其特征在于，所述第一单向阀(8)安装在位于所述上部控制冻结段内下部的所述第一进液管(1)上；所述第三单向阀(10)安装在位于所述中部控制冻结段内下部的所述第一进液管(1)上；所述第二单向阀(9)安装在位于所述上部控制冻结段内下部的所述第二进液管(2)上；所述第四单向阀(11)安装在位于所述中部控制冻结段内下部的所述第二进液管(2)上；所述阀门(6)安装在所述下部控制冻结段内顶部的所述第二进液管(2)上。6.根据权利要求5所述的可实现多段差异冻结的冻结器，其特征在于，所述回液管(3)、所述第一进液管(1)和所述第二进液管(2)的外管壁上均具有隔热材料。7.多段差异冻结的施工方法，其特征在于，利用可实现多段差异冻结的冻结器进行多段差异冻结施工；所述可实现多段差异冻结的冻结器包括冻结管(4)、回液管(3)、防水隔热
板(12)和两根或两根以上的进液管；所述防水隔热板(12)安装在所述冻结管(4)内部，所述防水隔热板(12)将所述冻结管(4)自上而下分隔成两个或两个以上的冻结段；所述进液管的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述冻结管(4)的底部，部分或全部位于最底部冻结段以上的所述冻结段内的所述进液管上设置有单向阀，部分或全部位于所述最底部冻结段内的所述进液管上安装有阀门(6)；所述回液管(3)的一端穿过所述防水隔热板(12)伸入到所述最底部冻结段，位于所述最底部冻结段以上的所有冻结段内的所述回液管(3)上均开设有回液管盐水进口(7)。8.根据权利要求7所述的多段差...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩圣铭，徐郡伟，付财，杨宁，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院，
类型：发明
国别省市：