[发明专利]一种覆膜式液氮冻结装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种覆膜式液氮冻结装置，尤其适用于高温冻土、软土、沼泽等地区的路基路面的快速冻结，也适用于盾构进出洞的冻结加固。

背景技术

在某些特殊情况下，如灾难、战争时，由于时间紧迫，往往临时急需在高温冻土、软土、沼泽等地区实现快速通过。通常的路基路面的加固方法工期较长，不能满足快速实现临时通行的要求。而冻结法可通过人工制冷，将低温冷量送入地层，将地下一定深度范围的土体冻结成具有一定强度的冻土结构，进而快速具备临时通行的条件。冻结法通常的施工方式是：在需要冻结的土层中预先打好钻孔，在钻孔中放置冻结器，施工冻结作业。

普通的冻结方法虽然比较简单，但是现有技术的液氮冻结器为单独的管体结构，如图9所示，包括冻结单管11，冻结管底锥12，冻结单管11顶部设有的第一密封板13、底部设有的第二密封管14，冻结单管11内设有的供液长管15和供气短管16。由于单管冻结器作用范围有限，因而使用时需按地形布置多个冻结单管11于地层中，布置复杂、工期较长；并且作用效果有限，在时间要求非常紧迫的抢险救灾、战争等条件下，依然难以达到在极短的时间内完成快速施工的目的。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本发明提供一种覆膜式液氮冻结装置，以实现在短时间内一体化实施土体的冻结加固操作，并能依靠自身结构满足通行要求。

为实现上述目的，本发明一种覆膜式液氮冻结装置，包括底部的冻结管路，还包括中部的保温隔热层和顶部的承重面层；冻结管路包括横向冻结管与纵向冻结管，相邻两根横向冻结管之间由纵向冻结管连通；每根横向冻结管两端顶部均设有出气管，且出气管穿过保温隔热层、并由承重面层露出与大气相连；每根横向冻结管一端口还设有连接装置；其中一根位于外侧的横向冻结管的外侧面设有供液管接口。  

各部件详述如下：本发明的高强度承重面层，可以使用钢材制作，也可以使用其它复合材料制作，承重面层下面安放保温隔热层，保温隔热层下面布置冻结管路，冻结管路由横向冻结管与纵向冻结管组成网状。横向冻结管外侧面设置的供液管接口可连接液氮供应设备，用以向本装置内通入液氮；横向冻结管两端顶部设置的出气管管口依次穿出保温隔热层、承重面层，与大气接触。横向冻结管一端口处设有的连接装置可以组装相邻的两块覆膜式液氮冻结装置，延伸冻结管路；连接装置使用柔性连接设备，以防止冻结管路收缩造成大变形导致连接结构的破坏。

为方便组装以及车辆的通行，本装置承重面层与横向冻结管平行方向上的长度为4-6m，与纵向冻结管平行方向上的长度大于通过车辆单轮宽度的两倍，不仅方便单轮车，也方便双轮车通过。出气管管口在与纵向冻结管平行方向上的间距大于通过车辆单轮的宽度，保证露出承重层的出气管的间距能够满足车轮通过的最小间距。

选定施工区域后，通过连接装置将分片的本装置首尾快速连接、组装成两列平行的通道，且两列通道中心的距离为所过车辆的轮距，使得车辆两侧的轮胎分别轧着对应侧的冻结器通道前行。其次，通过供液管接口向装置内的冻结管路中通入液氮，依靠在保温层下方发设置的冻结管路和穿出保温层的出气管，利用液氮循环和蒸发作用带走热量的方式，大量的带走了地层周围土地中的热量，达到快速冻结地层的目的。本装置工程量小，施工速度快，冻结速度快，特别适用于泥泞地区、沼泽地区等特殊情况下的地层快速冻结施工。

附图说明

图1为本发明的结构俯视图；

图2为图1中A-A向的剖视图；

图3为图1中B-B向的剖视图；

图4为图1中C-C向的剖视图；

图5为本发明中所有管路的俯视图；

图6为连接装置的一种实施例图；

图7为连接装置的另一种实施例图；

图8为本发明的实施示意图；

图9为现有技术液氮冻结器的结构示意图。

图中：A1、承重面层，A2、保温隔热层，A3、冻结管路，1、横向冻结管，2、出气管，3、纵向冻结管，4、连接装置，5、供液管接口，6、让力环，7、凹槽，8、凸台，11、冻结单管，12、冻结管底锥，13、第一密封板，14、第二密封管，15、供液长管，16、供气短管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。