[发明专利]一种新型冻结管

说明书

技术领域

本发明涉及一种冻结管，尤其适用于人工地层冻结工程。

背景技术

冻结法是通过人工制冷，使岩土地层中的水结冰，将岩土颗粒粘结成整体，即变成冻土，增加岩土体的强度及稳定性，阻断地下水体与工程之间的联系，以便在冻结帷幕保护作用下进行地下工程开挖、砌筑施工的加固技术。其实质是运用人工制冷技术临时性改变岩土体力学性质以达到加固地层的目的。

早在十九世纪初，俄国人就开始在西伯利亚利用天然冻结层开凿立井采金。1862年英国首先利用人工冻结技术加固基坑。1883年德国工程师博茨舒在阿尔巴里德煤矿采用冻结法开凿深103m的井筒，并获得了冻结法凿井的专利。从此，该项技术广泛应用于许多国家的工程建设中。美国常利用冻结法进行基础的加固；前苏联在地铁隧道建设中曾多次使用冻结技术作为地层加固措施；西欧国家将冻结法应用到桥涵和隧道工程的加固施工中；日本大阪交通局在该市地铁五号线工程施工中，采用冻结法冻结土体体积达70m³，以确保盾构顺利出洞。我国至1955年在波兰专家的帮助下应用冻结法建立了开滦林西矿风井以来，冻结法凿井在我国得到广泛的推广应用。

人工冻结法加固地层广泛用于不稳定地层井筒建设工程的同时，在其它岩土工程领域特别是城市地下工程中得到迅速推广。在国外，冻结法施工技术己成为一种可行的且极具竞争力的软土、不稳定含水地层加固、封堵水的有效方法。1991年德国在Eisbach河底三个平行隧道施工时出现的坍塌事故中，均使用了液氮冻结法对塌陷部位进行土层加固，收到良好的效果；1994年在德国Dusseldorf市中心火车站附近地铁扩展工程中对冻土进行了室内试验，发现土的饱和度达到60%以上时其强度和抗变形性能才能满足要求。而现今随着我国岩土工程的发展，深基础和其它地下市政工程的不断涌现，冻结法围护结构以其独特的优越性而越来越受到重视，地层冻结技术已经全面进入我国城市地下工程领域。

在人工地层冻结中，冻结管断裂问题至今尚未得到完全解决，冻结管断裂会导致冻结管中的低温盐水进入土层，导致重大的工程事故，冻结管断裂事故严重威胁着工程和人员的安全并造成了巨大的经济损失。冻结管在使用过程中会遇到较大的温度变形、冻胀变形和冻结壁开挖变形，易造成冻结管断裂，中国专利号ZL200620071657.8的专利公开了一种柔性冻结管连接装置，其特点是在冻结管之间设置让力环，让力环的中部设有可产生刚度变形的凹槽或凸台。采用此种连接装置的冻结管受拉时，其凹槽或凸台可以发生拉伸或压缩变形，冻结管可以伸长或缩短。由于采用此种连接装置的冻结管的凹槽或凸台可以发生较大的变形，故其可以适应较大的温度变形、冻胀变形和冻结壁开挖变形，但其凹槽或凸台处同时为其薄弱处，承受较大的压力或拉力时，当其凹槽或凸台发生的压缩或拉伸变形过大时，在凹槽的底部或凸台的顶部及凹槽或凸台与让力环连接的部位会发生应力集中，这些部位易发生破坏。而在打钻过程中，冻结管常常承受较大压力，采用此种连接装置的冻结管的凹槽的底部或凸台的顶部及凹槽或凸台与让力环连接的部位易发生断裂。在发生拉伸变形时，采用此种连接装置的冻结管的凹槽的底部或凸台的顶部及凹槽或凸台与让力环连接的部位也易发生断裂。同时，采取凸台形式的让力环的冻结管，在打钻过程中，其凸台难以打入，会承受岩土体巨大的作用力，造成打钻困难或冻结管损坏。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有问题而提供一种可在受拉时伸长、受压时可缩短并可承受较大压力和拉力的柔性冻结管。

本发明的目的可通过以下方式来实现：一种新型冻结管，包括管体、让力环、限位环A、钢板和角钢，还包括限位环B，在管体上设置有让力环，让力环与管体连接，让力环的中部设置有可产生刚度变形的凹槽，管体内焊接有两个限位环A，两个限位环A之间设置有两块钢板，钢板中部设置有孔洞，角钢与两块钢板焊接，在凹槽未发生变形前限位环A与钢板之间接触，限位环A不与钢板焊接。

所述的让力环采用低温碳钢制作。

所述的让力环与管体连接的方式为焊接。

所述的限位环A的外径为管体的内径。

所述的角钢的长度加上两块钢板的厚度等于两个限位环A之间的间距减去一个限位环A的厚度。

所述的限位环B的外径为管体的内径。

所述的两个限位环B焊接于管体内部，位于两块钢板之间，分别到相近限位环A的距离小于凹槽所能发生最大的弹性拉伸变形的一半。