CN111472367B - 一种冻结锚固组合式冻结冷板及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冻结锚固组合式冻结冷板及方法，适用于地下工程领域。在两块钢板中设有螺旋形盘管，两块钢板上设卡槽，卡槽中设有伸缩冷冻固定装置，螺旋形盘管入口和螺旋形盘管出口分别与螺旋形盘管的两端相连接。通过在螺旋形盘管内循环低温冷媒的方法，在边坡表面形成竖直冻结壁来提高土体强度的同时，用供液钢管将空腔底锥顶入地层深部，而连接空腔底锥的软管随其伸长，形成水平冻结软管。从而在空腔底锥位置形成扩大的冻结区，来提供冷板冻结形成冻结壁的锚固作用，提高冷板形成冻结壁的整体稳定性。冻结锚固组合式冻结冷板可以充分发挥冻结壁和锚杆锚固的组合作用，显著提高冻结壁的整体稳定性。

Description

一种冻结锚固组合式冻结冷板及方法
技术领域
本发明涉及一种冻结锚固组合式冻结冷板及方法，尤其适用于软弱地层中的边坡加固工程使用，属于地下工程建设领域。
背景技术
在地下工程建设中，当遇到地下水含量丰富的软弱地层时，常常存在因地下水运动影响而产生不稳定边坡的情况，严重威胁地下工程建设中的人员安全，成为一大安全隐患。在此种情况下，常常采用人工冻结法，利用人工冻结技术，将边坡表面冻结，以此来达到加固土体、防止边坡下滑的目的。但当出现边坡较陡或地下水运动较活跃等情况时，则可能会发生冻结壁整体滑移的现象，极不安全。此时则需要扩大冻结范围，增加冻结壁厚度，或者在冻结壁表面设置横向支撑结构，而这不仅会大大提高了工作量及施工成本，而且横向支撑结构会占用开挖内部空间，影响后续的开挖施工。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提出一种结构简单，使用效果好，适合边坡，能够利用自身冻结对冷板及冻结壁形成锚固作用来提高冻结壁的整体稳定性的冻结锚固组合式冻结冷板及方法。
为实现上述技术目的，本发明的冻结锚固组合式冻结冷板，包括两块并排设置的钢板，两块钢板中设有螺旋形盘管，两块钢板在没有布置螺旋形盘管的位置上设有多个开有贯通两块钢板的卡槽，卡槽中设有可以向一方伸缩的伸缩冷冻固定装置，在伸缩冷冻固定装置伸缩反方向的钢板上垂直设有螺旋形盘管入口和螺旋形盘管出口，螺旋形盘管入口和螺旋形盘管出口分别与螺旋形盘管的两端相连接，用以供冷媒流入和流出。
所述的伸缩冷冻固定装置包括伸缩软管，伸缩软管顶端上设有空腔底锥，空腔底锥上通过多条弧形结构的囊袋支管与伸缩软管相导通连接，伸缩软管内设有供液钢管，供液钢管顶端与空腔底锥导通连接使伸缩软管、空腔底锥和囊袋支管之间形成独立冻结循环系统。
一种冻结锚固组合式冻结冷板的冻结方法，其步骤如下：
a.将冻结冷板的钢板紧贴待冻结的边坡，其中伸缩软管指向边坡设置，螺旋形盘管入口和螺旋形盘管出口设置在远离边坡面的钢板上，在螺旋形盘管的冻结循环系统内通入低温冷媒，从边坡表面开始形成一定厚度的冻结壁；
b.利用供液钢管顶住空腔底锥推定空腔底锥顶入软弱地层深部，伸缩软管随供液钢管顶入而伸长；
c通过供液钢管向空腔底锥中灌入低温冷媒，并在囊袋支管向伸缩软管与供液钢管之间的空间进行回流形成冻结循环，此时回流经囊袋支管的冷媒将囊袋支管充填鼓胀并挤入空腔底锥周围软弱地层从而增强固定；
d.空腔底锥与囊袋支管共同冻结作用在伸缩软管的底部形成扩大体积的冻结体，与伸缩软管周围形成的冻结圆柱共同提供冻结冷板和冻结壁的锚固作用，从而维护边坡的稳定性；
g.施工完成后，停止冻结，待冻结壁融化后即可将伸缩软管和空腔底锥缩回即可从边坡拆下，供下次复用。
有益效果：螺旋形布置的冻结管，延长了低温冷媒的循环路径，冻结系统的压力提供了低温冷媒的循环动力，有利于提高冻结效率，而且形成的冻结壁更加均匀；空腔底锥与囊袋支管共同的冻结作用在空腔底锥处形成扩大的冻结体，和水平冻结软管周围形成的冻结圆柱共同提供冻结冷板和冻结壁的锚固作用，有利于提高冻结壁的整体稳定性，节约施工成本；而螺旋形盘管和多个伸缩冷冻固定装置可以协同冻结，也可以分别进行冻结，实现独立控制不同循环系统冻结参数，提高冻结施工的精细程度，满足工程实际需求。
附图说明
图1为本发明的空腔底锥未顶进地层前的冻结锚固组合式冻结冷板的结构示意图。
图2为本发明的空腔底锥顶进地层后的冻结锚固组合式冻结冷板的结构示意图。
图中：1-钢板，2-螺旋形盘管，3-螺旋形盘管入口，4-螺旋形盘管出口，5-伸缩软管，6-空腔底锥，7-囊袋支管，8-供液钢管，9-卡槽。
具体实施方式
以下实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
如图1和图2所示，本发明的一种冻结锚固组合式冻结冷板，包括两块并排设置的钢板1，两块钢板1中设有螺旋形盘管2，两块钢板1在没有布置螺旋形盘管2的位置上设有多个开有贯通两块钢板1的卡槽9，卡槽9中设有可以向一方伸缩的伸缩冷冻固定装置，伸缩冷冻固定装置包括伸缩软管5，伸缩软管5顶端上设有空腔底锥6，空腔底锥6上通过多条弧形结构的囊袋支管7与伸缩软管5相导通连接，伸缩软管5内设有供液钢管8，供液钢管顶端与空腔底锥6导通连接使伸缩软管5、空腔底锥6和囊袋支管7之间形成独立冻结循环系统，在伸缩冷冻固定装置伸缩反方向的钢板1上垂直设有螺旋形盘管入口3和螺旋形盘管出口4，螺旋形盘管入口3和螺旋形盘管出口4分别与螺旋形盘管2的两端相连接，用以供冷媒流入和流出。
一种冻结锚固组合式冻结冷方法，其步骤如下：
1)将螺旋形盘管2焊接在一钢板1表面，形成冻结冷板，并在螺旋形盘管2的表面再焊接一钢板1并敷设保温层；在冻结冷板周圈开卡槽9，通过可伸缩软管5将空腔底锥6连接在卡槽9位置，而空腔底锥6与可缩软管5之间用多条囊袋支管7连接，形成循环系统；
2)将冻结冷板的钢板1紧贴待冻结的边坡，其中伸缩软管5指向边坡设置，螺旋形盘管入口3和螺旋形盘管出口4设置在远离边坡面的钢板1上，在螺旋形盘管2的冻结循环系统内通入低温冷媒，从边坡表面开始形成一定厚度的冻结壁；
3).利用供液钢管8顶住空腔底锥6推定空腔底锥6顶入软弱地层深部，伸缩软管5随供液钢管8顶入而伸长；
4)通过供液钢管8向空腔底锥6中灌入低温冷媒，并在囊袋支管7向伸缩软管5与供液钢管8之间的空间进行回流形成冻结循环，此时回流经囊袋支管7的冷媒将囊袋支管7充填鼓胀并挤入空腔底锥6周围软弱地层从而增强固定；
5).空腔底锥6与囊袋支管7共同冻结作用在伸缩软管5的底部形成扩大体积的冻结体，与伸缩软管5周围形成的冻结圆柱共同提供冻结冷板和冻结壁的锚固作用，从而维护边坡的稳定性；
6)施工完成后，停止冻结，待冻结壁融化后即可将伸缩软管和空腔底锥缩回即可从边坡拆下，供下次复用。

Claims (3)

1.一种冻结锚固组合式冻结冷板，其特征在于：它包括两块并排设置的钢板（1），两块钢板（1）中设有螺旋形盘管（2），两块钢板（1）在没有布置螺旋形盘管（2）的位置上设有多个开有贯通两块钢板（1）的卡槽（9），卡槽（9）中设有可以向一方伸缩的伸缩冷冻固定装置，在伸缩冷冻固定装置伸缩反方向的钢板（1）上垂直设有螺旋形盘管入口（3）和螺旋形盘管出口（4），螺旋形盘管入口（3）和螺旋形盘管出口（4）分别与螺旋形盘管（2）的两端相连接，用以供冷媒流入和流出。
2.根据权利要求1所述的冻结锚固组合式冻结冷板，其特征在于：所述的伸缩冷冻固定装置包括伸缩软管（5），伸缩软管（5）顶端上设有空腔底锥（6），空腔底锥（6）上通过多条弧形结构的囊袋支管（7）与伸缩软管（5）相导通连接，伸缩软管（5）内设有供液钢管（8），供液钢管顶端与空腔底锥（6）导通连接使伸缩软管（5）、空腔底锥（6）和囊袋支管（7）之间形成独立冻结循环系统。
3.一种使用权利要求1或2所述冻结锚固组合式冻结冷板的冻结方法，其特征在于步骤如下：
a.将冻结冷板的钢板（1）紧贴待冻结的边坡，其中伸缩软管（5）指向边坡设置，螺旋形盘管入口（3）和螺旋形盘管出口（4）设置在远离边坡面的钢板（1）上，在螺旋形盘管（2）的冻结循环系统内通入低温冷媒，从边坡表面开始形成一定厚度的冻结壁；
b.利用供液钢管（8）顶住空腔底锥（6）推定空腔底锥（6）顶入软弱地层深部，伸缩软管（5）随供液钢管（8）顶入而伸长；
c通过供液钢管（8）向空腔底锥（6）中灌入低温冷媒，并在囊袋支管（7）向伸缩软管（5）与供液钢管（8）之间的空间进行回流形成冻结循环，此时回流经囊袋支管（7）的冷媒将囊袋支管（7）充填鼓胀并挤入空腔底锥（6）周围软弱地层从而增强固定；
d.空腔底锥（6）与囊袋支管（7）共同冻结作用在伸缩软管（5）的底部形成扩大体积的冻结体，与伸缩软管（5）周围形成的冻结圆柱共同提供冻结冷板和冻结壁的锚固作用，从而维护边坡的稳定性；
g.施工完成后，停止冻结，待冻结壁融化后即可将伸缩软管和空腔底锥缩回即可从边坡拆下，供下次复用。
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