CN209780896U - 冷冻法开挖隧道用的冷冻装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，包括：竖向插设于土方的外管，外管内部中空，顶部设有开口且底部封闭，外管的侧壁的上部形成有出液口；通过开口插设固定于外管内的内管，外管的开口和内管侧壁之间的缝隙封堵，内管的顶部形成有供输入冷冻液的进液口，内管的底端和外管的底端，内管的侧壁和外管的侧壁之间留设有供冷冻液流通的空隙；包裹于外管的保温层，使得外管插设于土方后，保温层的深度位置对应于待开挖的土方深度位置。未设置保温层的周围的土方在循环冷冻液作用下快速冷冻周围土方，设置保温层的周围的土方利用保温层的保温性能降低对周围的土方循环冷冻液作用，开挖部分容易，需开挖以外部位冷冻效果强，围岩结构稳固。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑施工领域，尤指一种冷冻法开挖隧道用的冷冻装置。
背景技术
近年来随着城市建设的快速发展，对城市地下空间建设的需求和要求在不断提高。为了保证城市地面交通顺畅，在尽量减少开挖城市地表的大背景下，传统的地面大开挖技术越来越无法满足工程建设的需求。由于城市复杂的环境和水文地质条件，隧道不宜采用盾构法和普通降排水法施工时，人工地层冻结法以其封水性好、加固土体强度高、适应性强、安全性好等优势在富水地层中得到较多的应用。冻结法是指将含水土体利用人工设置的冻结管，冻结管内循环冷媒剂，带走土体中热量从而形成强度高密封性好的冻土，起到承受荷载和密封防水的作用。在每一冻结管周围形成的冻土圆柱体，其直径随时间而增大，这些圆柱体互相交接成密实而闭合的冻土墙，能承受水土压力并阻隔地下水，在冻土墙的保护下开挖地层和修筑衬砌。
但目前的隧道冻结法施工中，采用的冷冻管使得各个位置土方的冷冻速度一致，需开挖部分和不开挖部分都形成冷冻效果一致的强度高密封性好的冻土，这就加大了需开挖部分的开挖施工的难度，能耗大效率低下费用高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，解决现有技术中采用的冷冻管使得各个位置土方的冷冻速度一致，需开挖部分和不开挖部分都形成冷冻效果一致的强度高密封性好的冻土，这就加大了需开挖部分的开挖施工的难度的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本实用新型提供一种冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，包括：
竖向插设于土方的外管，所述外管内部中空，顶部设有开口且底部封闭，所述外管的侧壁的上部形成有出液口；
通过所述开口插设固定于所述外管内的内管，所述外管的开口和所述内管侧壁之间的缝隙封堵，所述内管的顶部形成有供输入冷冻液的进液口，所述内管的底端和所述外管的底端，所述内管的侧壁和所述外管的侧壁之间留设有供所述冷冻液流通的空隙；以及
包裹于所述外管的保温层，使得所述外管插设于土方后，所述保温层的深度位置对应于待开挖的土方的深度位置。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的有益效果：
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置通过在外管上包裹保温层，根据待开挖的土方的深度位置和高度确定保温层的高度，从而在施工时外管插设于土方内，外管上未设置保温层的周围的土方在循环冷冻液的作用下快速冷冻周围含水的土方，外管上设置保温层的周围的土方利用保温层的保温性能降低对周围的土方循环冷冻液的作用，实现以较低速度冷冻周围含水的土方，达到待开挖的土方的冷冻效果低于不开挖部分的土方，开挖施工时，需开挖部位冷冻效果弱，开挖相对容易，需开挖以外部位冷冻效果强，围岩结构稳固和安全，能够提高工作效率，降低施工成本和确保安全。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的进一步改进在于，所述保温层为保温岩棉。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的进一步改进在于，所述保温层的高度适配于所述待开挖的土方的高度。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的进一步改进在于，所述保温层粘贴固定于所述外管的外侧壁。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的进一步改进在于，所述外管的顶部焊接有盖板，所述盖板形成有所述开口，所述内管通过所述开口插设于所述外管后，所述内管的侧壁焊接固定于所述盖板，且封闭所述内管的侧壁和所述盖板的开口之间的缝隙。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的进一步改进在于，所述外管设有多个且通过连接管相互连通，所述连接管连通于所述外管的出液口和下一相邻的所述外管内的内管的进液口。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的进一步改进在于，还包括冷冻器，设有冷冻液的冷冻液供管和冷冻液回收管，所述冷冻液供管的进液口和所述冷冻器连接，所述冷冻液回收管的出液口和所述冷冻器连接，所述冷冻液供管和所述冷冻液回收管设于地面，且相对设置于所述外管的相对两侧，其中靠近所述冷冻液供管的内管和所述冷冻液供管相连通，靠近所述冷冻液回收管的外管和所述冷冻液回收管相连通。
附图说明
图1为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的剖视图。
图2为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的施工状态示意图。
图3为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参阅图1，显示了本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的剖视图。图2为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的施工状态示意图。结合图1至图3所示，本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置包括：
竖向插设于土方10的外管20，所述外管20内部中空，顶部设有开口且底部封闭，所述外管20的侧壁的上部形成有出液口；
通过所述开口插设固定于所述外管20内的内管30，所述外管20的开口和所述内管30侧壁之间的缝隙封堵，所述内管30的顶部形成有供输入冷冻液的进液口，所述内管30的底端和所述外管20的底端，所述内管30的侧壁和所述外管20的侧壁之间留设有供所述冷冻液流通的空隙；
包裹于所述外管20的保温层40，使得所述外管20插设于土方10后，所述保温层40的深度位置对应于待开挖的土方的深度位置。
在本实施例中，因为地层是含水砂层，且本段地铁处于曲线上，线路不长，无法采用顶管法和盾构法，而且一般的暗挖方法难以保证安全，需对地层进行加固处理，确保开挖面的稳定和安全，故需采用冷冻法。
目前采用的冷冻管具有一定的长度，当将冷冻管竖向插设于土方内时，冷冻管周围同一横向坐标不同纵向坐标的土方的冷冻速度一致，竖直方向上需开挖部分和不开挖部分都形成冷冻效果一致的强度高密封性好的冻土，这就加大了需开挖部分的开挖施工的难度。
作为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的一较佳实施方式，参阅图3，显示了本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的俯视图。所述保温层40为保温岩棉。保温层40还可以根据需要采用其他的保温材料。
保温层40通过粘贴固定于外管20的外侧壁。保温层40的厚度根据实际需要而定。
作为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的一较佳实施方式，所述保温层40的高度适配于所述待开挖的土方10的高度，从而使得待开挖的土方10暂时不会被冷冻的十分牢固，方便开挖。
作为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的一较佳实施方式，所述外管20的顶部焊接有盖板21，所述盖板21形成有所述开口，所述内管30通过所述开口插设于所述外管20后，所述内管30的侧壁焊接固定于所述盖板21。通过将内管30和盖板21焊接固定从而安装内管30，且封闭所述内管30的侧壁和所述盖板21的开口之间的缝隙。
作为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的一较佳实施方式，所述外管20设有多个且通过连接管50相互连通，所述连接管50连通于所述外管20的出液口和下一相邻的所述外管20内的内管30的进液口。多个外管20相互连通，从而供冷冻液循环流动。
作为本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的一较佳实施方式，还包括冷冻器，设有冷冻液的冷冻液供管60和冷冻液回收管70，所述冷冻液供管60的进液口和所述冷冻器连接，所述冷冻液回收管70的出液口和所述冷冻器连接，所述冷冻液供管60和所述冷冻液回收管60设于地面，且相对设置于所述外管20的相对两侧，其中靠近所述冷冻液供管60的内管30和所述冷冻液供管60相连通，靠近所述冷冻液回收管70的外管20和所述冷冻液回收管70相连通。在本实施例中，外管20和内管30均为钢管，连接管50可采用软管。
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置的有益效果为：
本实用新型冷冻法开挖隧道用的冷冻装置通过在外管上包裹保温层，根据待开挖的土方的深度位置和高度确定保温层的高度，从而在施工时外管插设于土方内，外管上未设置保温层的周围的土方在循环冷冻液的作用下快速冷冻周围含水的土方，外管上设置保温层的周围的土方利用保温层的保温性能降低对周围的土方循环冷冻液的作用，实现以较低速度冷冻周围含水的土方，达到待开挖的土方的冷冻效果低于不开挖部分的土方，开挖施工时，需开挖部位冷冻效果弱，开挖相对容易，需开挖以外部位冷冻效果强，围岩结构稳固和安全，能够提高工作效率，降低施工成本和确保安全。
以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，其特征在于，包括：
竖向插设于土方的外管，所述外管内部中空，顶部设有开口且底部封闭，所述外管的侧壁的上部形成有出液口；
通过所述开口插设固定于所述外管内的内管，所述外管的开口和所述内管侧壁之间的缝隙封堵，所述内管的顶部形成有供输入冷冻液的进液口，所述内管的底端和所述外管的底端，所述内管的侧壁和所述外管的侧壁之间留设有供所述冷冻液流通的空隙；
包裹于所述外管的保温层，使得所述外管插设于土方后，所述保温层的深度位置对应于待开挖的土方的深度位置。
2.如权利要求1所述的冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，其特征在于，所述保温层为保温岩棉。
3.如权利要求1所述的冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，其特征在于，所述保温层的高度适配于所述待开挖的土方的高度。
4.如权利要求1所述的冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，其特征在于，所述保温层粘贴固定于所述外管的外侧壁。
5.如权利要求1所述的冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，其特征在于，所述外管的顶部焊接有盖板，所述盖板形成有所述开口，所述内管通过所述开口插设于所述外管后，所述内管的侧壁焊接固定于所述盖板，且封闭所述内管的侧壁和所述盖板的开口之间的缝隙。
6.如权利要求1所述的冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，其特征在于，
所述外管设有多个且通过连接管相互连通，所述连接管连通于所述外管的出液口和下一相邻的所述外管内的内管的进液口。
7.如权利要求1所述的冷冻法开挖隧道用的冷冻装置，其特征在于，还包括冷冻器，设有冷冻液的冷冻液供管和冷冻液回收管，所述冷冻液供管的进液口和所述冷冻器连接，所述冷冻液回收管的出液口和所述冷冻器连接，所述冷冻液供管和所述冷冻液回收管设于地面，且相对设置于所述外管的相对两侧，其中靠近所述冷冻液供管的内管和所述冷冻液供管相连通，靠近所述冷冻液回收管的外管和所述冷冻液回收管相连通。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114017039A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-08 | 核工业井巷建设集团有限公司 | 软弱富水地层的钻爆掘进装置及钻爆掘进方法 |
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