覆膜式液氮凍結(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，包括底部的凍結(jié)管路(A3)、中部的保溫隔熱層(A2)和頂部的承重面層(A1)；凍結(jié)管路(A3)包括橫向凍結(jié)管(1)與縱向凍結(jié)管(3)，相鄰兩根橫向凍結(jié)管(1)之間由縱向凍結(jié)管(3)連通；每根橫向凍結(jié)管(1)兩端頂部均設(shè)有出氣管(2)，且出氣管(2)穿過(guò)保溫隔熱層(A2)、并由承重面層(A1)露出與大氣相連；每根橫向凍結(jié)管(1)一端口還設(shè)有連接裝置(4)；其中一根位于外側(cè)的橫向凍結(jié)管(1)的外側(cè)面設(shè)有供液管接口(5)。有益效果是在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)一體化實(shí)施土體的凍結(jié)加固操作，并能依靠自身結(jié)構(gòu)滿足通行要求。
【專利說(shuō)明】覆膜式液氮凍結(jié)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，尤其適用于高溫凍土、軟土、沼澤等地區(qū)的路基路面的快速凍結(jié)，也適用于盾構(gòu)進(jìn)出洞的凍結(jié)加固。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些特殊情況下，如災(zāi)難、戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，由于時(shí)間緊迫，往往臨時(shí)急需在高溫凍土、軟土、沼澤等地區(qū)實(shí)現(xiàn)快速通過(guò)。通常的路基路面的加固方法工期較長(zhǎng)，不能滿足快速實(shí)現(xiàn)臨時(shí)通行的要求。而凍結(jié)法可通過(guò)人工制冷，將低溫冷量送入地層，將地下一定深度范圍的土體凍結(jié)成具有一定強(qiáng)度的凍土結(jié)構(gòu)，進(jìn)而快速具備臨時(shí)通行的條件。凍結(jié)法通常的施工方式是:在需要凍結(jié)的土層中預(yù)先打好鉆孔，在鉆孔中放置凍結(jié)器，施工凍結(jié)作業(yè)。
[0003]普通的凍結(jié)方法雖然比較簡(jiǎn)單，但是現(xiàn)有技術(shù)的液氮凍結(jié)器為單獨(dú)的管體結(jié)構(gòu)，如圖9所示，包括凍結(jié)單管11，凍結(jié)管底錐12，凍結(jié)單管11頂部設(shè)有的第一密封板13、底部設(shè)有的第二密封管14，凍結(jié)單管11內(nèi)設(shè)有的供液長(zhǎng)管15和供氣短管16。由于單管凍結(jié)器作用范圍有限，因而使用時(shí)需按地形布置多個(gè)凍結(jié)單管11于地層中，布置復(fù)雜、工期較長(zhǎng)；并且作用效果有限，在時(shí)間要求非常緊迫的搶險(xiǎn)救災(zāi)、戰(zhàn)爭(zhēng)等條件下，依然難以達(dá)到在極短的時(shí)間內(nèi)完成快速施工的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)存的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)一體化實(shí)施土體的凍結(jié)加固操作，并能依靠自身結(jié)構(gòu)滿足通行要求。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，包括底部的凍結(jié)管路，還包括中部的保溫隔熱層和頂部的承重面層；凍結(jié)管路包括橫向凍結(jié)管與縱向凍結(jié)管，相鄰兩根橫向凍結(jié)管之間由縱向凍結(jié)管連通；每根橫向凍結(jié)管兩端頂部均設(shè)有出氣管，且出氣管穿過(guò)保溫隔熱層、并由承重面層露出與大氣相連；每根橫向凍結(jié)管一端口還設(shè)有連接裝置；其中一根位于外側(cè)的橫向凍結(jié)管的外側(cè)面設(shè)有供液管接口。
[0006]各部件詳述如下:本實(shí)用新型的高強(qiáng)度承重面層，可以使用鋼材制作，也可以使用其它復(fù)合材料制作，承重面層下面安放保溫隔熱層，保溫隔熱層下面布置凍結(jié)管路，凍結(jié)管路由橫向凍結(jié)管與縱向凍結(jié)管組成網(wǎng)狀。橫向凍結(jié)管外側(cè)面設(shè)置的供液管接口可連接液氮供應(yīng)設(shè)備，用以向本裝置內(nèi)通入液氮；橫向凍結(jié)管兩端頂部設(shè)置的出氣管管口依次穿出保溫隔熱層、承重面層，與大氣接觸。橫向凍結(jié)管一端口處設(shè)有的連接裝置可以組裝相鄰的兩塊覆膜式液氮凍結(jié)裝置，延伸凍結(jié)管路；連接裝置使用柔性連接設(shè)備，以防止凍結(jié)管路收縮造成大變形導(dǎo)致連接結(jié)構(gòu)的破壞。
[0007]為方便組裝以及車輛的通行，本裝置承重面層與橫向凍結(jié)管平行方向上的長(zhǎng)度為4-6m，與縱向凍結(jié)管平行方向上的長(zhǎng)度大于通過(guò)車輛單輪寬度的兩倍，不僅方便單輪車，也方便雙輪車通過(guò)。出氣管管口在與縱向凍結(jié)管平行方向上的間距大于通過(guò)車輛單輪的寬度，保證露出承重層的出氣管的間距能夠滿足車輪通過(guò)的最小間距。[0008]選定施工區(qū)域后，通過(guò)連接裝置將分片的本裝置首尾快速連接、組裝成兩列平行的通道，且兩列通道中心的距離為所過(guò)車輛的輪距，使得車輛兩側(cè)的輪胎分別軋著對(duì)應(yīng)側(cè)的凍結(jié)器通道前行。其次，通過(guò)供液管接口向裝置內(nèi)的凍結(jié)管路中通入液氮，依靠在保溫層下方發(fā)設(shè)置的凍結(jié)管路和穿出保溫層的出氣管，利用液氮循環(huán)和蒸發(fā)作用帶走熱量的方式，大量的帶走了地層周圍土地中的熱量，達(dá)到快速凍結(jié)地層的目的。本裝置工程量小，施工速度快，凍結(jié)速度快，特別適用于泥濘地區(qū)、沼澤地區(qū)等特殊情況下的地層快速凍結(jié)施工。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0009]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)俯視圖
[0010]圖2為圖1中A-A向的剖視圖
[0011]圖3為圖1中B-B向的剖視圖
[0012]圖4為圖1中C-C向的剖視圖
[0013]圖5為本實(shí)用新型中所有管路的俯視圖；[0014]圖6為連接裝置的一種實(shí)施例圖；
[0015]圖7為連接裝置的另一種實(shí)施例圖；[0016]圖8為本實(shí)用新型的實(shí)施示意圖；
[0017]圖9為現(xiàn)有技術(shù)液氮凍結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:A1、承重面層，A2、保溫隔熱層，A3、凍結(jié)管路，1、橫向凍結(jié)管，2、出氣管，3、縱向凍結(jié)管，4、連接裝置，5、供液管接口，6、讓力環(huán)，7、凹槽，8、凸臺(tái)，11、凍結(jié)單管，12、凍結(jié)管底錐，13、第一密封板，14、第二密封管，15、供液長(zhǎng)管，16、供氣短管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型包括頂部的承重面層Al、中部的保溫隔熱層A2和底部的凍結(jié)管路A3，承重面層Al使用鋼材或復(fù)合材料制作；如圖5所示，凍結(jié)管路A3包括縱向凍結(jié)管3與橫向凍結(jié)管1，相鄰兩根橫向凍結(jié)管I之間由縱向凍結(jié)管3連通，凍結(jié)管路A3采用不銹鋼管或無(wú)縫鋼管。如圖2所示，每根橫向凍結(jié)管I兩端頂部設(shè)有出氣管2，出氣管2穿過(guò)保溫隔熱層A2、并由承重面層Al露出與大氣相連，且出氣管2管口在與縱向凍結(jié)管3平行方向上的間距大于通過(guò)車輛單輪的寬度，出氣管2采用無(wú)縫鋼管或者不銹鋼管。如圖3所示，每根橫向凍結(jié)管I 一端口還設(shè)有連接裝置4，如圖4所示，其中一根位于外側(cè)的橫向凍結(jié)管I的外側(cè)面設(shè)有供液管接口 5。
[0021]利用本實(shí)用新型實(shí)施覆膜式液氮凍結(jié)方法的步驟如下:首先，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定相應(yīng)的凍結(jié)區(qū)域，并將覆膜式液氮凍結(jié)裝置運(yùn)送至需要凍結(jié)施工的地方。其次，如圖8所示，按照車輪間距定位每塊凍結(jié)設(shè)備的位置，根據(jù)所過(guò)車輛的輪距先橫向鋪設(shè)兩塊覆膜式液氮凍結(jié)裝置，使兩者中心的間距等于輪距。同時(shí)，為滿足通行要求，承重面層Al在與橫向凍結(jié)管I平行方向上的長(zhǎng)度優(yōu)選5m，在與縱向凍結(jié)管3平行方向上的長(zhǎng)度大于通過(guò)車輛單輪寬度的兩倍。然后在已鋪設(shè)的兩塊凍結(jié)裝置兩端繼續(xù)延伸鋪設(shè)該裝置，通過(guò)將相鄰的覆膜式液氮凍結(jié)裝置中的橫向凍結(jié)管路I依次連接，延伸組裝成兩條車輪通道。[0022]所述的連接裝置指柔性連接裝置，具體實(shí)施時(shí)可選用本 申請(qǐng)人:的另一項(xiàng)授權(quán)專利:柔性凍結(jié)管連接裝置(專利號(hào):2006200716578)，如圖6和圖7所示，它由一個(gè)設(shè)在橫向凍結(jié)管I之間的讓力環(huán)6構(gòu)成，讓力環(huán)6的中部設(shè)有可產(chǎn)生剛度變形的凹槽7或凸臺(tái)8，進(jìn)一步，讓力環(huán)6的材料為低碳鋼或耐_30°C至_80°C的低溫鋼材，讓力環(huán)6兩頭與橫向凍結(jié)管I對(duì)口焊接為一體，也可套在橫向凍結(jié)管I外壁或橫向凍結(jié)管I內(nèi)壁搭接焊為一體。
[0023]安裝完畢后，從本裝置側(cè)面的供液管接口 5向凍結(jié)管路A3內(nèi)持續(xù)供入作為凍結(jié)冷媒的液氮，即開(kāi)始凍結(jié)施工，依靠液氮的蒸發(fā)過(guò)程帶走地層的熱量，同時(shí)液氮蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體通過(guò)出氣管2排出本凍結(jié)裝置，從而實(shí)現(xiàn)裝置下方路基路面的凍結(jié)。監(jiān)測(cè)凍結(jié)區(qū)域強(qiáng)度，當(dāng)凍土的強(qiáng)度達(dá)到要求后，車輛即可快速通行。
【權(quán)利要求】
1.一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，包括底部的凍結(jié)管路(A3)，其特征在于，還包括中部的保溫隔熱層(A2)和頂部的承重面層(Al);凍結(jié)管路(A3)包括橫向凍結(jié)管(I)與縱向凍結(jié)管(3)，相鄰兩根橫向凍結(jié)管(I)之間由縱向凍結(jié)管(3)連通；每根橫向凍結(jié)管(I)兩端頂部均設(shè)有出氣管(2)，且出氣管(2)穿過(guò)保溫隔熱層(A2)、并由承重面層(Al)露出與大氣相連；每根橫向凍結(jié)管(I) 一端口還設(shè)有連接裝置(4);其中一根位于外側(cè)的橫向凍結(jié)管(I)的外側(cè)面設(shè)有供液管接口(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，其特征在于，所述的承重面層(Al)在與橫向凍結(jié)管(I)平行方向上的長(zhǎng)度為4-6m，在與縱向凍結(jié)管(3)平行方向上的長(zhǎng)度大于通過(guò)車輛單輪寬度的兩倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，其特征在于，所述的出氣管(2)管口在與縱向凍結(jié)管(3)平行方向上的間距大于通過(guò)車輛單輪的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，其特征在于，所述的凍結(jié)管路(A3)和出氣管(2)采用不銹鋼管或無(wú)縫鋼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜式液氮凍結(jié)裝置，其特征在于，所述的承重面層(Al)米用鋼材制作。
【文檔編號(hào)】E01C3/04GK203403400SQ201320381263
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月30日
【發(fā)明者】宋雷 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)