[发明专利]一种无冻结器液氮人工地层冻结方法

权利要求书

1.一种无冻结器液氮人工地层冻结方法，其特征在于：具体步骤如下：

(一)施工钻孔，即一次钻孔：根据地层类型和钻孔深度、钻孔直径，选择钻孔方式，形成冻结深度范围内的钻孔，并进行清孔处理，确保钻孔底部浮渣厚度小于300mm；

(二)钻孔及周边范围地层冻结：在钻孔内插入液氮注入管，通过减压阀控制注入液氮的供给压力和供给液氮的气、液状态，液氮注入管由两部分组成，前端为刚性直管，后端为不锈钢编织软管，利用施工钻孔的钻机及配套钻杆，将液氮注入管的刚性直管端插入钻孔底部；通过钻杆长度丈量液氮注入管插入钻孔的深度，控制刚性直管端部距离孔底距离为300-500mm；通过调节液氮储存器上的阀门调节液氮注入压力，初始注入时，采取低压力注入气态氮，疏通管路并预冷管路，注入压力以钻孔顶部有连续气泡冒出为准；逐步增大注入压力至0.4-0.6Mpa，缓慢注入液态氮，并利用钻机逐步上提钻杆，提升速度控制在0.2-0.4m/min，将液氮注入管逐步拔出；待液氮注入管将要拔出钻孔时，减小注入压力，使注入液氮转为气态氮；利用钻杆重新将液氮注入管插入钻孔，重复上述注入过程，当钻孔及周边100mm范围土体冻结，且液氮注入管拔出后原钻孔内形成的孔状空间不坍塌时，停止液氮注入，拔出液氮注入管；

(三)二次钻孔施工：一次钻孔孔内泥水及周边地层已成冻结状态，采用螺旋钻杆作业二次钻孔，形成稳定的孔道；

(四)持续注入液氮冻结地层：利用步骤(三)中二次钻孔形成的孔道作为液氮与地层热交换的空间，在钻孔中重新插入液氮注入管，注入液氮，使地层降温直至冻结；

(五)完成冻结：冻土体范围、温度、强度达到设计要求后，停止液氮注入，拔出液氮注入管，完成地层冻结。

2.根据权利要求1所述的无冻结器液氮人工地层冻结方法，其特征在于：所述液氮注入管的刚性直管和不锈钢编织软管通过丝扣或法兰连接，不锈钢编织软管另一端通过丝扣连接液氮储存器。

3.根据权利要求1所述的无冻结器液氮人工地层冻结方法，其特征在于：所述步骤(四)中液氮注入管端部距离孔底200-300mm，液氮注入压力0.4-0.8Mpa，液氮注入过程中保证钻孔上端部液氮不溢流、不飞溅。

4.根据权利要求1所述的无冻结器液氮人工地层冻结方法，其特征在于：该方法适合钻孔垂直或倾斜向下的液氮冻结施工。