CN103088810A - 可排气冻结管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可排气冻结管及其实现方法，该冻结管包括管体、供液管、定位环、排气管和阀门，其特点是：还包括自动排空阀，管体内设置有供液管及排气管，定位环固定在管体内，排气管穿过定位环，排气管与阀门连接，自动排空阀设置于阀门后端，与阀门连接。其实现方法为：判断冻结管上部是否有气体集聚，进行排气操作。优点在于：可排出冻结管上部集聚的气体，保证了上部冻结壁的发展，缩短了工程工期，保证了施工安全和施工质量，可自动排气，排气及时，减少了工作量，不需要工作人员时时看护，且结构简单，安装方便，广泛适用于各类冻结工程中。

Description

可排气冻结管

技术领域

本发明涉及一种可排气冻结管及其实现方法，尤其适用于人工地层冻结工程。

背景技术

人工地层冻结法是利用人工制冷技术，将低温冷媒送入地层，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，以抵抗地压并且隔绝地下水与开挖体之间的联系，以便在冻结壁的保护下进行隧道、竖井和地下工程的开挖并做永久支护的一种特殊地层加固方法。

人工地层冻结技术起源于天然冻结现象。俄国人最初在西伯利亚采掘金矿时，曾利用过天然冷量冻结地层开凿立井。1862年，英国工程师首次使用人工冻结技术加固地层。1880年，德国工程师波茨舒(P.H.Poetsch)首次提出人工地层冻结（Artificially ground freezing method）原理并获得专利，并于1883年成功应用于阿尔巴里德煤矿深103 m的九号井凿井工程，此后，冻结法在欧、美被广泛应用于矿井、地铁、隧道等工程中：1886年瑞典24m长的人行隧道建设工程、1906年法国塞纳—马恩省河底地铁工程、1942年巴西26层大厦不均匀下沉的调整、1968年英国一上水管渠道工程、1973年美国湖底取水竖井安装工程等。20世纪90年代以后，国际上对人工冻结的应用更为广泛。1991年西班牙巴伦西亚地铁建设中，冻结法以其方便、灵活、有效的特点而获得好评。美国威斯康森州密尔沃基市在建设疏洪大直径深隧道起始段50m深竖井时，采用冻结法支护、止水很好地控制了位移。德国Dusseldorf市中心火车站附近地铁隧道工程通过增加土层含水量而提高冻土强度，使得冻结法施工获得成功。日本名古屋建造一地下输水隧道时，需垂直连接两个不同直径的隧道，在连接处成功应用了人工冻结法，历时323天。

在采用盐水作为冷媒的冻结法施工过程中，盐水循环系统不是完全密封的，盐水循环系统在工作时会不断的将一部分气体经由盐水管路带到冻结管及盐水去回路中，从而导致气体在盐水去回路及冻结管中集聚，阻碍了盐水的循环，这就严重影响了冻结管中的盐水与地层的热交换，进而影响冻结效果。现有的排气方法是在配、集液圈的最高点的位置放置阀门，通过阀门手工排出盐水管路中的气体。这种方法的缺点就是不能很好的将仰角为正值的冻结管中的气体排出来，仰角为正值的冻结管的最高处常有气体集聚，达不到良好的排气效果，影响了上部冻结壁的发展，给工程造成了严重的安全隐患，同时，阀门需要手工操作，需要时时有工作人员看护，较为不便，也经常造成排气不及时，且排气时常排出盐水，污染了工作场地，若看护不当，则会造成盐水大量流失，轻则造成盐水的浪费，重则盐水泄露至土体中，导致土体含盐量增加，无法冻结，造成安全隐患甚至工程的失败。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有问题而提供一种可自动排气的冻结管及其实现方法。

本发明可自动排气的冻结管，包括管体、供液管、定位环、排气管和阀门，还包括自动排空阀，管体内设置有供液管及排气管，定位环固定在管体内，排气管穿过定位环，排气管与阀门连接，自动排空阀设置于阀门后端，与阀门连接。

所述的排气管底部距离管体底部的距离为0.5至20厘米。

所述定位环优选为固定在供液管上。

所述的排气管和阀门通过连接件连接。

所述的阀门优选为球阀。

所述的阀门上设置有观察孔，观察孔位于阀门外部，为透明材质，可观察球阀内是充满气体还是液体。

所述的自动排空阀内部设置有过滤膜，过滤膜的孔径可以让气体通过，但不能通过液体。

所述的自动排空阀的出气口设置有压力单向阀，当压力超过设计值时，自动打开排气，当压力小于预定值时，压力单向阀关闭。

本可排气冻结管的实现方法为：将冻结管管体打钻钻入岩土层中，安装定位环，将供液管插入管体内，再将排气管穿过定位环，使排气管底部距离管体底部的距离为0.5至20厘米，焊接冻结管管体端部的盖板及回液羊角，通过连接件连接排气管和阀门，在阀门后端连接自动排空阀，使用时，首先判断冻结管上部是否有气体集聚，观察阀门上设置的观察孔，若观察孔内为气体，则判断冻结管上部有气体集聚，若观察孔内为液体且每日的盐水去回路温度及测温孔温度的监测结果正常，则判断冻结管上部没有气体集聚，若观察孔内为液体但每日的盐水去回路温度及测温孔温度的监测结果有异常，则须卸下自动排空阀，打开阀门，观察流出一定量的盐水后是否有气体排出，若流出一定量的盐水后有气体排出，则判断冻结管上部有气体集聚，若流出一定量的盐水后没有气体排出，则判断冻结管上部没有气体集聚，检修或重新布盐水去回路上及测温孔内的温度测点，若判断冻结管上部有气体集聚，则进行排气操作，装上自动排空阀，打开阀门，冻结管上部集聚的气体就会通过排气管、阀门和自动排空阀，排出到冻结管外部，若压差不足以使冻结管上部集聚的气体排出，则卸下自动排空阀，打开阀门，进行人工排气，必要时可在阀门的接口上施加负压以抽出气体。

本发明与现有技术相比有如下优点：本可排气的冻结管结合其实现方法可排出冻结管上部集聚的气体，保证了上部冻结壁的发展，缩短了工程工期，保证了施工安全和施工质量，可自动排气，排气及时，减少了工作量，不需要工作人员时时看护，且结构简单，安装方便，广泛适用于各类冻结工程中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、管体，2、供液管，3、定位环，4、排气管，5、连接件，6、阀门，7、自动排空阀，8、观察孔，9、过滤膜。

具体实施方式

结合附图中的实施例如下：某地铁施工联络通道冻结法施工工地，由于施工第一个联络通道时发现冻结区域上部的冻结管尤其是仰角为正值的上部冻结管的最高处常有气体集聚，严重阻碍了盐水循环，温度检测数据异常，上部冻结壁发展明显偏慢，严重时，上部部分冻结管化霜，温度较中下部冻结管高二十多度，在配、集液圈的最高点设置的阀门需要人工操作，且只能排出配、集液圈内的气体，对于仰角为正值的上部冻结管最高处的气体没有效果，排气后，上部冻结壁的温度监控数据没有明显改善，造成上部冻土壁非常薄弱且延误了工期。为了解决这一问题，在施工第二个联络通道时，设计了如下的冻结管：一种可排气冻结管，包括管体1、供液管2、定位环3、排气管4和阀门6，还包括自动排空阀7，管体1内设置有供液管2和排气管4，供液管2上固定有定位环3，排气管4穿过定位环3，排气管4底部距离管体1底部的距离为0.5至20厘米，排气管4与阀门6通过连接件5连接。自动排空阀7设置于阀门6后端，与阀门6连接，自动排空阀7内部设置有过滤膜9，过滤膜9的孔径可以让气体通过，但不能通过液体，自动排空阀7的出气口设置有压力单向阀，当压力超过设计值时，自动打开排气，当压力小于预定值时，压力单向阀关闭。所述的阀门6为球阀，阀门6上设置有观察孔8，观察孔8位于阀门6外部，为透明材质，可观察球阀内是充满气体还是液体。

本可排气冻结管的实现方法为：将冻结管管体1打钻钻入岩土层中，安装定位环3，将供液管2插入管体1内，再将排气管4穿过定位环3，使排气管4底部距离管体1底部的距离为0.5至20厘米，焊接冻结管管体1端部的盖板及回液羊角，通过连接件5连接排气管4和阀门6，在阀门6后端连接自动排空阀7。

使用时，首先判断冻结管上部是否有气体集聚，可观察阀门6上设置的观察孔8，若观察孔8内为气体，则判断冻结管上部有气体集聚，必须进行排气，但由于有时虽然冻结管上部集聚了一定量的气体，但排气管4中仍有残留的盐水未排出，阀门6上的观察孔8内仍是液体，所以当观察孔8内为液体时，不能直接判断冻结管上部没有气体集聚，需要结合每日的盐水去回路温度及测温孔温度的监测结果做出判断，若观察孔8内为液体且每日的盐水去回路温度及测温孔温度的监测结果正常，则判断冻结管上部没有气体集聚，若观察孔8内为液体但每日的盐水去回路温度及测温孔温度的监测结果有异常，则须卸下自动排空阀7，打开阀门6，观察流出一定量的盐水后是否有气体排出，若流出一定量的盐水后有气体排出，则判断冻结管上部有气体集聚，若流出一定量的盐水后没有气体排出，则判断冻结管上部没有气体集聚，须检修或重新布盐水去回路上及测温孔内的温度测点。

若判断冻结管上部有气体集聚，则进行排气操作，装上自动排空阀7，打开阀门6，由于盐水回路内有一定的压力，冻结管上部集聚的气体也具有一定的压力，选择好自动排空阀7出气口位置上的压力单向阀的开阀的压力，冻结管上部集聚的气体就会通过排气管4、阀门6和自动排空阀7，排出到冻结管外部，由于自动排空阀7上设置有过滤膜9，过滤膜9的孔径可以让气体通过，但不能通过液体，即使冻结管上部集聚的气体已经排出，进入排气管4的是盐水，且阀门6也没有关闭，冻结管中循环的盐水也不会通过自动排空阀7排出，若压差不足以使冻结管上部集聚的气体排出，则卸下自动排空阀7，打开阀门6，进行人工排气，必要时可在阀门6的接口上施加负压以抽出气体。

在第二个联络通道施工中，由于使用了如上的冻结管，可以很方便的排出上部冻结管内集聚的气体，使得冻结壁发展较为均匀，缩短了工程工期，且排气及时，实现了无人看守，减轻了工作人员的负担。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可排气冻结管的实现方法，其步骤为：将冻结管管体（1）打钻钻入岩土层中，安装定位环（3），将供液管（2）插入管体（1）内，再将排气管（4）穿过定位环（3），使排气管（4）底部距离管体（1）底部的距离为0.5至20厘米，焊接冻结管管体（1）端部的盖板及回液羊角，通过连接件（5）连接排气管（4）和阀门（6），在阀门（6）后端连接自动排空阀（7），使用时，首先判断冻结管上部是否有气体集聚，观察阀门（6）上设置的观察孔（8），若观察孔（8）内为气体，则判断冻结管上部有气体集聚，若观察孔（8）内为液体且每日的盐水去回路温度及测温孔温度的监测结果正常，则判断冻结管上部没有气体集聚，若观察孔（8）内为液体但每日的盐水去回路温度及测温孔温度的监测结果有异常，则须卸下自动排空阀（7），打开阀门（6），观察流出一定量的盐水后是否有气体排出，若流出一定量的盐水后有气体排出，则判断冻结管上部有气体集聚，若流出一定量的盐水后没有气体排出，则判断冻结管上部没有气体集聚，须检修或重新布盐水去回路上及测温孔内的温度测点，若判断冻结管上部有气体集聚，则进行排气操作，装上自动排空阀（7），打开阀门（6），冻结管上部集聚的气体就会通过排气管（4）、阀门（6）和自动排空阀（7），排出到冻结管外部，若压差不足以使冻结管上部集聚的气体排出，则卸下自动排空阀（7），打开阀门（6），进行人工排气，必要时可在阀门（6）的接口上施加负压以抽出气体。

2.一种可排气冻结管，包括管体（1）、供液管（2）、定位环（3）、排气管（4）和阀门（6），其特征在于：还包括自动排空阀（7），管体（1）内设置有供液管（2）及排气管（4），定位环（3）固定在管体（1）内，排气管（4）穿过定位环（3），排气管（4）与阀门（6）连接，自动排空阀（7）设置于阀门（6）后端，与阀门（6）连接。

3.根据权利要求2所述的可排气冻结管，其特征在于：所述的排气管（4）底部距离管体（1）底部的距离为0.5至20厘米。

4.根据权利要求2所述的可排气冻结管，其特征在于：所述定位环（3）优选为固定在供液管（2）上。

5.根据权利要求2所述的可排气冻结管，其特征在于：所述的排气管（4）和阀门（6）通过连接件（5）连接。

6.根据权利要求2所述的可排气冻结管，其特征在于：所述的阀门（6）优选为球阀。

7.根据权利要求2所述的可排气冻结管，其特征在于：所述的阀门（6）上设置有观察孔（8），观察孔（8）位于阀门（6）外部，为透明材质。

8.根据权利要求2所述的可排气冻结管，其特征在于：所述的自动排空阀（7）内部设置有过滤膜（9），过滤膜（9）的孔径可以让气体通过，但不能通过液体。

9.根据权利要求2所述的可排气冻结管，其特征在于：所述的自动排空阀（7）的出气口设置有压力单向阀，当压力超过设计值时，自动打开排气，当压力小于预定值时，压力单向阀关闭。