CN220666184U - 一种可控制冻结段的新型螺旋冻结管 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明提供一种可控制冻结段的新型螺旋冻结管，包括：冻结管本体，冻结管本体上端固定有密封盖板；密封盖板，密封盖板将冻结管密封，仅有进液管和出液管的管口与外界相通；隔热装置，隔热装置螺旋布置在冻结管外壁上；隔热装置隔断隔板，隔热装置隔断隔板将隔热装置分为双通道，在隔热装置底部两通道连通。本发明在冻结管的设计上，将传统的圆柱体冻结管优化为附加隔热装置的冻结管，可让隔热材料均匀的充满隔热装置，起到保温隔热的作用，又可在需要时将隔热材料取出，达到可控制冻结段的作用。
Description
技术领域
本发明涉及低温冷媒冻结技术领域，特别涉及一种可控制冻结段的新型螺旋冻结管。
背景技术
冻结法是一种采用人工冷冻技术，将地层中的水冻结，使天然岩土转化为冻土，提高其强度、稳定性，并将地下水与地下工程隔离开来，从而在冻结墙的保护下，进行井眼或地下工程掘砌施工的一种特殊的施工技术。其本质是采用人工冷却的方法，暂时改变岩土体的物理性质，达到对地层进行加固的目的。冻土帷幕是一种临时性的支撑，当冻土冻结结束时，冻土帷幕就会消融。
在井筒开挖之前，首先要从地面沿井筒外围一定距离的同心圆上按按照等间距向下钻孔，孔底深入直至不透水层，在每个钻孔中埋设下部密封的无缝钢管制成的冻结管；在地面设置冷冻装置,采用氨(NH3)作为制冷剂，将冷媒剂氯化钙(CaCl2)溶液降温至-20～-30℃,再通过循环泵和插入冻结管中的PVC供液管将盐水输送到冻结管中。通过低温盐水长期不间断的将管道外部的热量抽离出来，冻结周边的岩层。盐水吸收了岩层中的热量后，水温升高，再通过循环水泵，通过回路管道返回到制冷装置，与制冷剂相接触，再次冷却。原为液态的氨，在减压的条件下会蒸发，同时会摄取盐水的热量，经过压缩、冷凝，重新变成液体，并在管路中循环利用。在每个冻结管道的四周，都会形成一个随着时间的推移直径逐渐变大的冻土圆柱体，它们相互衔接，构成了一道紧密封闭的冻土墙，既能抵抗水压，又能隔绝地下水，在它的保护下可开挖地层和修筑衬砌。针对上述工程建设中，会出现深部岩土层施工已经完成无需继续冻结的情况，本发明提出一种可控制冻结段的新型螺旋冻结管来解决这一实际工程问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中存在的不足，提供了一种可控制冻结段的新型螺旋冻结管，在施工过程中，当深部岩土层施工已完成，无需继续冻结时，可将微孔隔热材料注入到隔热装置中，隔热材料在隔热装置中的高度可根据体积公式来计算；因工程需要在冻结管底部重新冻结时，可向隔热装置任一通道输入气体，将隔热材料挤压取出，可控制所需地层冻结，且隔热材料可循环利用。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，包括：
冻结管本体，所述冻结管本体上端固定有密封盖板；
密封盖板，所述密封盖板将冻结管密封，仅有进液管和出液管的管口与外界相通；
隔热装置，所述隔热装置螺旋布置在冻结管外壁上；
隔热装置隔断隔板，隔热装置隔断隔板将隔热装置分为双通道，在隔热装置底部两通道连通。
所述冻结管为圆柱形，上部开口由密封盖板封闭，下部封闭。
作为优选，所述进液管管径为出液管管径的2倍，以保证低温冷媒的循环效率。
作为优选，所述隔热装置上端开口，下端封闭，且隔热装置注液入口处管径较大，为正常隔热装置管径的2倍，易于注入隔热材料。
作为优选，所述隔热材料由苯丙乳液、建筑胶水、酯醇、硅酸铝、陶砂、功能纤维、偶联剂、分散剂、聚苯颗粒、玻化微珠、润湿剂和硅酸钠水溶液混合搅拌而成。
作为优选，所述隔热装置应均匀的布满冻结管外壁周围，隔热装置螺旋管倾斜方向与水平方向夹角为4°。
作为优选，所述隔热装置内部设有隔断隔板，将隔热装置分为双通道。
作为优选，所述隔断隔板在隔热装置的尾端并不封闭，即螺旋管内的双通道可以在底部连通。
本发明具有以下技术效果：
本发明所设计的冻结管与传统的冻结管相比，在冻结管的设计上，将传统的圆柱体冻结管优化为附加隔热装置的冻结管。采用微孔隔热材料作为冻结管的隔热液体，在施工时，根据需要注入隔热液体，采用体积公式计算隔热材料在隔热装置中的垂直高度，可实现控制冻结段的作用。同时，若需要继续在冻结管的尾端进行冻结，可向隔热装置任一通道输入气体，将隔热材料挤压取出，实现循环利用，提高了施工效率，增加了低温冷媒的利用效率，有利于节省资源，降低工程造价。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例冻结管整体结构示意图；
图2为图1中实施例的密封盖板布置图；
图3为图1中实施例的隔热装置局部示意图；
图4为图1中实施例的隔热装置注液入口部分放大图；
图5为图1中实施例的隔热装置尾部细节图；
附图标记说明：1、外部冻结管管壁；2、隔热装置；3、进液管；4、出液管；5、冻结管密封盖板；6、隔热装置通孔Ⅰ；7、隔热装置通孔Ⅱ；8、隔热装置隔断隔板；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种应用于地下结构冻结法施工中可控制冻结段的新型螺旋冻结管，包括外部冻结管管壁1、隔热装置2、进液管3、出液管4和冻结管密封盖板5，在密封盖板5上设置有进液管3和出液管4。在外部冻结管管壁1上附加隔热装置2，隔热装置2与外部冻结管管壁1之间采用焊接处理，形成一个整体。
在本发明实施例中，参照图2本发明实施例的密封盖板布置图，可知进液管3与出液管4的分布情况，且进液管3管径为出液管4管径的2倍，以保证低温冷媒的循环效率。
在本发明实施例中，参照图3本发明实施例的隔热装置局部示意图，隔热装置2的螺旋管倾斜方向与水平方向夹角为4°，以保证隔热装置可均匀的围绕在冻结管外壁上，这样既可最大程度的发挥冻结管的冻结作用，又可在需要控制冻结段时，保证隔热材料可以阻隔低温冷媒与岩土层进行热量交换。
在本发明实施例中，参照图3本发明实施例的隔热装置局部示意图，隔热装置内部设有隔断隔板8，使隔热装置内部形成双通道，即隔热装置通孔6和隔热装置通孔7。
在本发明实施例中，参照图4本发明实施例的隔热装置注液入口部分放大图，隔热装置2在注液入口出的直径要大于正常隔热装置2的管径，且隔热装置2注液入口部分的分布密度要远小于正常隔热装置的分布密度。这样既能保证隔热材料可以方便的注入到隔热装置2内，又保证了隔热材料可以尽可能快的到达隔热装置的底部，提高施工效率。
在本发明实施例中，参照图5本发明实施例的隔热装置尾部细节图，隔热装置隔断隔板8在隔热装置2的尾部并没有完全封闭，而是让隔热装置通孔6和隔热装置通孔7在尾部形成连通，使得隔热材料可以均匀的充斥在隔热装置2内部。
本发明实施例的工作原理为：通过预先打孔，将本发明实施例置于孔洞内，进行冻结工作。在深部岩土层施工结束，不需要继续冻结时，可将隔热材料通过隔热装置的任一通孔注入进去，并采用体积公式来选择注入隔热材料的体积，从而控制隔热高度，以此来控制地层冻结段。
控制冻结隔热高度公式如下所示：
由v＝πr2h
H＝hsin4。
得
其中：H—隔热材料垂直高度；h—隔热材料在隔热装置内的高度；
v—注入隔热材料的体积；r—正常隔热装置的螺旋管半径；
若因工程需要，深部岩土层仍需继续冻结时，可利用气体充入隔热装置的任一通道，将隔热材料挤压取出，实现可控冻结段的作用。除此之外，还可将隔热材料进行回收，以实现循环利用，经济适用性高；同时，冻结管内低温冷媒的利用效率提高，提高了冻结效率。
在本发明实施例中，所述所有操作不影响材料的循环利用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，包括：
冻结管本体，所述冻结管本体上端固定有密封盖板；
密封盖板，所述密封盖板将冻结管密封，仅有进液管和出液管的管口与外界相通；
隔热装置，所述隔热装置螺旋布置在冻结管外壁上；
隔热装置隔断隔板，隔热装置隔断隔板将隔热装置分为双通道，在隔热装置底部两通道连通。
2.根据权利要求1所述的可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，进液管管径为出液管管径的2倍，以保证低温冷媒的循环效率。
3.根据权利要求1所述可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，隔热装置上端开口，下端封闭，且隔热装置注液入口处管径较大，为正常隔热装置管径的2倍，易于注入隔热材料。
4.根据权利要求1所述的可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，隔热装置应均匀的布满冻结管外壁周围，隔热装置螺旋管的倾斜方向与水平方向夹角为4°。
5.根据权利要求1所述的可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，隔热装置在注入隔热材料时，采用体积公式控制隔热材料的垂直高度：
由v＝πr2h
H＝hsin4°
得
其中：H—隔热材料垂直高度；h—隔热材料在隔热装置内的高度；
V—注入隔热材料的体积；r—正常隔热装置的螺旋管半径。
6.根据权利要求1所述的可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，隔热装置内部设有隔断隔板，将隔热装置分为双通道。
7.根据权利要求1所述的可控制冻结段的新型螺旋冻结管，其特征在于，隔断隔板在隔热装置的尾端不封闭，即螺旋管内的双通道可以在底部形成连通。
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