CN113073981B - 一种可避免热力管线影响的冻结组合管及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及人工冻结的技术领域，公开了一种可避免热力管线影响的冻结组合管，包括冻结块，所述冻结块的一端设置有多根冻结管，与之相对的一端设置有连接部，所述连接部用于和相对设置的另一个冻结块的连接部配合，从而实现冻结块的面积扩展。本发明还公开了一种可避免热力管线影响的冻结组合管的施工方法。本发明的冻结组合管的结构简单，实用性强且成本低，适于推广，具有显著性应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及人工冻结的技术领域，具体涉及一种可避免热力管线影响的冻结组合管及施工方法。
背景技术
人工冻结法是利用人工制冷技术使地层中的水结冰形成冻土，隔绝地下水与地下工程之间的联系，从而在冻结壁保护下进行地下施工的地基处理方法。因冻结法具有抗渗透性能好、绿色环保和适用范围广等优点，在富水土层和工程地质条件较差的土层中被广泛应用。在冻结法中冻结管的布置直接影响冻结帷幕的形成，在冻结过程中，存在热力管线等外部热源时，往往会导致冻结帷幕温度降低，并且会增长积极冻结的时间，此时往往采取增加布置冻结管减少积极冻结的时间，而过多的增加冻结管又会导致成本的增加，因此，在热力管线影响下对冻结管的结构进行改进是十分具有实际意义的。
目前人工冻结法中所采用的冻结管基本上都是通过打入多根冻结管，通过冷冻液在冻结管内部流动作用以此形成冻结帷幕，从而进行地铁联络通道的施工，由于热力管的影响使得为了提高冻结效果使之达到联络通道冻结施工条件，往往需要布置更多数量的冻结管，同时还要按照传统的繁杂方法施工(多达几十根冻结管，一个一个进行施工)施工效率低、工程造价高，所以存在一定的弊端：
如专利申请号为CN202010961184.3的发明专利公开了一种含联络通道的地下区间人工冻融试验装置及方法，相对于传统的冻结法而言，本发明含联络通道的地下区间人工冻融施工工况模拟的针对性强，可获得模型试验中含联络通道的地下区间采用人工地层冻结法施工时地层的温度场及位移场，为实际工程应用提供有益参考。然而该专利并没有从热力管的实际问题上出发，仅仅时为冻结管在施工过程和工作中的应用提供辅助作用。
专利申请号为CN111173536A的发明专利公开了一种用于隧道联络通道的冻结施工方法，该发明与传统隧道联络通道的冻结施工方法相比，通过设置合理的冻结时间，以及采用较低盐水温度、较大盐水流量，以此来加快冻结速度，并在适当部位布设泄压孔，减小了冻胀对隧道的影响，从而使得施工安全。然而该专利尽管相较于传统的冻结法施工具有很大的优点，但由于施工过于繁杂从而造成了施工成本的增加。
发明内容
本发明提供了一种可避免热力管线影响的冻结组合管及施工方法，解决了现有冻结管需要一根根施工，施工效率低、工程造价高等问题。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种可避免热力管线影响的冻结组合管，包括冻结块，所述冻结块的一端设置有多根冻结管，与之相对的一端设置有连接部，所述连接部用于和相对设置的另一个冻结块的连接部配合，从而实现冻结块的面积扩展。
进一步，所述冻结块设置为矩形状，所述连接部设置成锯齿状，所述冻结管设置有两个。
进一步，所述冻结块、多个冻结管和连接部均采用焊接方式连接。
一种基于上文所述的可避免热力管线影响的冻结组合管的实施方法，包括以下步骤：
步骤一、对需要破除的地铁隧道管片进行位置和角度的测量，确定冻结孔的开设位置，根据热力管线的位置确定处于热力管线的径向影响范围内的所需冻结块的长度大小，进而选择合适的冻结块尺寸；
步骤二、根据所述开设位置和选择确定的冻结块的宽度大小，利用钻孔机连续开设多个冻结孔，并将其连通，确保冻结块可以放入；
步骤三、根据实际需要，确定需要安装的冻结组合管的数量，沿热力管线的轴向方向，将其逐一安装进入连通后的冻结孔内部，并通过焊接方式逐渐增长冻结管，直至将冻结块送至预定位置；
步骤四、重复步骤一至三，完成对另一个地铁隧道管片的冻结组合管的安装，直到两个地铁隧道管片对应的冻结组合管的连接部能够配合在一起。
进一步，所述预定位置设置在热力管线的正下方，所有的冻结组合管分成两组，对称设置，其冻结块沿热力管线的轴向铺设，对应两个冻结组合管的交点均处于热力管线的圆心的正下方。
进一步，记所述热力管线的径向影响范围为圆形区域，对应的半径为r2，利用如下方程式计算在所述圆形区域内，处于热力管线一侧的冻结组合管的冻结块与交点之间的长度L，
其中，T1表示热力管线的温度，℃；r表示某一深度处测温孔和热力管线之间的距离，m；r1表示热力管线的内径；T表示测温孔的温度，℃；β表示在所述圆形区域内，处于热力管线两侧的冻结组合管与热力管线的圆心之间的夹角；α表示处于热力管线两侧的冻结组合管之间的夹角。
本发明有益的技术效果在于：
(1)冻结组合管的连接处采用锯齿耦合连接，可以在地铁联络通道中间形成面积更大的冻结管块，增大了冻结表面积，有效冻结区域更大，以此针对性的避免了热力管对中间区域冻结帷幕形成所带来的巨大影响；
(2)通过冻结组合管形成的更可靠的冻结帷幕，可以有效减少冻结管的使用，从而降低的地铁联络通道施工成本；
(3)通过冻结组合管的结构特点，使其在施工上(2根冻结管进行同时施工)相较无需像传统的冻结管施工一样，一根一根进行施工，效率更高，在一定程度上缩短了施工的工期；
本发明的冻结组合管的结构简单，实用性强且成本低，适于推广，具有显著性应用价值。
附图说明
图1为本发明的两个冻结组合管的配合结构示意图；
图2为本发明的冻结组合管在热力管线影响下的结构示意图，其中，两个地铁隧道管片；
其中，1-冻结块，2-冻结管，3-连接部，4-地铁隧道管片，5-热力管线，6-热力管线的径向影响范围。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
如图1和2所示，本发明提供了一种可避免热力管线影响的冻结组合管，包括冻结块1，在冻结块1的一端设置有多根冻结管2，与之相对的一端设置有连接部3，该连接部3用于和相对设置的另一个冻结块1的连接部3配合，从而实现冻结块1的面积扩展。这样，通过将冻结块1设置在冻结管的一端，并使其可以处于热力管线的影响区域内，从而增加了冻结面积，有效冻结区域更大，能够有效抵制热力管线对冻结施工的影响，大大增强了热力管线附近冻结壁的冻结效果，并且由于是对冻结系统进行局部的补强，不需要采用大量增加冻结管的方式，节约了工程成本和冻结管等钢材资源，同时，借助连接部可以将两个相对设置的冻结组合管连接起来，进一步降低了施工的复杂度，也更好地契合热力管线周围进行冻结施工的实际情况。
具体地，该冻结块1可设置为矩形状的平面结构，该连接部3可设置成锯齿状，波浪状，脉冲状等等，而连接在冻结块1上的冻结管2可以根据需要设置，如两个或者三个等等，这些冻结块、多个冻结管和连接部均采用焊接方式连接。该冻结管采用低碳无缝钢管，并采用低碳材质焊条进行焊合，焊接质量较好。
本发明还提供一种基于上文所述的可避免热力管线影响的冻结组合管的实施方法，包括以下步骤：
步骤一、对需要破除的地铁隧道管片4进行位置和角度的测量，确定冻结孔的开设位置，根据热力管线5的位置确定处于热力管线的径向影响范围6内的所需冻结块的长度大小，进而选择合适的冻结块尺寸；
开孔前对需要破除的地铁隧道管片4进行位置和角度的测量，保证开孔的位置和角度准确，其中，开孔位置误差不大于100mm，并应该避开管片接缝、螺栓、主筋，冻结孔最大允许偏差150mm，即冻结孔的成孔轨迹与设计轨迹之间的距离最大允许偏差150mm。
通常情况下，该预定位置设置在热力管线5的正下方，所有的冻结组合管分成两组，对称设置，其冻结块沿热力管线5的轴向铺设，对应两个冻结组合管的交点均处于热力管线5的圆心的正下方，其所需冻结块1的长度大小的计算如下：
记热力管线的径向影响范围6为圆形区域，对应的半径为r2，如图2所示，利用如下方程式计算在该圆形区域内，处于热力管线一侧的冻结组合管的冻结块1与交点之间的长度L，
其中，T1表示热力管线的温度，℃；r表示某一深度处测温孔和热力管线之间的距离，m；r1表示热力管线的内径；T表示测温孔的温度，℃；β表示在所述圆形区域内，处于热力管线两侧的冻结组合管与热力管线的圆心之间的夹角；α表示处于热力管线两侧的冻结组合管之间的夹角。
步骤二、根据开设位置和选择确定的冻结块1的宽度大小，利用钻孔机连续开设多个冻结孔，并将其连通，确保冻结块可以放入；通常冻结块的宽度可以根据现场施工的实际情况而定。
步骤三、根据实际需要，确定需要安装的冻结组合管的数量，沿热力管线5的轴向方向，将其逐一安装进入连通后的冻结孔内部，并通过焊接方式逐渐增长冻结管，直至将冻结块1送至预定位置；该数量可以根据需要铺设的长度及冻结块1的宽度而定。
步骤四、重复步骤一至三，完成对另一个地铁隧道管片4的冻结组合管的安装，直到两个地铁隧道管片4对应的冻结组合管的连接部能够配合在一起。
这样，借助本发明的冻结组合管大幅度增大地铁联络通道中间有效冻结面积，减小联络通道中上位置的热力管线对联络通道中间区域的严重影响，同时可以有效减少冻结管的数量，还以便捷的施工方法提高了施工的效率，缩短了施工工期，以更少的冻结管数减少了施工成本及工程造价，同时提高了冻结管对联络通道区域范围内的冻结效果。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (5)
1.一种可避免热力管线影响的冻结组合管的实施方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、对需要破除的地铁隧道管片进行位置和角度的测量，确定冻结孔的开设位置，根据热力管线的位置确定处于热力管线的径向影响范围内的所需冻结块的长度大小，进而选择合适的冻结块尺寸；
步骤二、根据所述开设位置和选择确定的冻结块的宽度大小，利用钻孔机连续开设多个冻结孔，并将其连通，确保冻结块可以放入；
步骤三、根据实际需要，确定需要安装的冻结组合管的数量，沿热力管线的轴向方向，将其逐一安装进入连通后的冻结孔内部，并通过焊接方式逐渐增长冻结管，直至将冻结块送至预定位置；
步骤四、重复步骤一至三，完成对另一个地铁隧道管片的冻结组合管的安装，直到两个地铁隧道管片对应的冻结组合管的连接部能够配合在一起；
所述可避免热力管线影响的冻结组合管包括冻结块，所述冻结块的一端设置有多根冻结管，与之相对的一端设置有连接部，所述连接部用于和相对设置的另一个冻结块的连接部配合，从而实现冻结块的面积扩展。
2.根据权利要求1所述的可避免热力管线影响的冻结组合管的实施方法，其特征在于：所述预定位置设置在热力管线的正下方，所有的冻结组合管分成两组，对称设置，其冻结块沿热力管线的轴向铺设，对应两个冻结组合管的交点均处于热力管线的圆心的正下方。
3.根据权利要求2所述的可避免热力管线影响的冻结组合管的实施方法，其特征在于：记所述热力管线的径向影响范围为圆形区域，对应的半径为r2，利用如下方程式计算在所述圆形区域内，处于热力管线一侧的冻结组合管的冻结块与交点之间的长度L，
其中，T1表示热力管线的温度，℃；r表示某一深度处测温孔和热力管线之间的距离，m；r1表示热力管线的内径；T表示测温孔的温度，℃；β表示在所述圆形区域内，处于热力管线两侧的冻结组合管与热力管线的圆心之间的夹角；α表示处于热力管线两侧的冻结组合管之间的夹角。
4.根据权利要求1所述的可避免热力管线影响的冻结组合管的实施方法，其特征在于：所述冻结块设置为矩形状，所述连接部设置成锯齿状，所述冻结管设置有两个。
5.根据权利要求4所述的可避免热力管线影响的冻结组合管的实施方法，其特征在于：所述冻结块、多个冻结管和连接部均采用焊接方式连接。
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