[发明专利]一种供液管带隔板的液氮冻结器及其工作方法

说明书

一种供液管带隔板的液氮冻结器及方法，快速抢险冻结法施工中对冻结段土体进行封水加固。包括冻结管底锥、供液管和出气管，供液管上间隔设置横向隔板，隔板间的供液管上设有喷液孔，并在横向隔板间充填不同的空隙材料，在横向隔板外缘间隔布置可变形的弹簧支座，既能方面供液管插入冻结管的施工，有能保证供液管处于冻结管的中心，保证了供液管周围的环形空间一致性，使气化后氮气从横向隔板和冻结管之间的环形空间排出。冻结过程中液氮根据冻结需要在不同的横向空间内合理的分配，从而形成满足设计需要的冻结壁，达到提高冻结质量，节约液氮使用量，减少冻胀量的目的。

技术领域

本发明涉及一种液氮冻结器及其工作方法，特别适用于一种快速抢险冻结法施工中对冻结段土体进行封水加固的供液管带隔板的液氮冻结器及其工作方法。

背景技术

人工冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行施工。常用的冻结方法有两种，一种是盐水冻结，另一种是液氮冻结，两种方法各有优缺点，在抢险施工中常用液氮快速冻结。用液氮作为冷冻剂可以达到普通冻结难以达到的低温，实现快速冻结的目的。在需要冻结的地层中预先打好钻孔，在钻孔中放入专用冻结器，液氮在专用的冻结器中蒸发，大量带走冻结器周围土层中的热量，使得土层急速冻结，其冻结速度是普通盐水冻结10倍以上。冻结器是液氮冻结过程中的关键部件，其一般由冻结管和布置在冻结管内部的供液管组成，实现液氮和气化后的氮气的循环。由于冻结管内部的供液管尺寸小，在冻结管内部的位置无法准确控制，所以冻结管内部的液氮分布和气化过程控制难度较大，冻结管周围的冻土发展无法精确控制，造成液氮冻结形成的冻结壁均匀性较差。

发明内容

发明目的：针对上述技术的不足之处，提供一种使冻结管外壁不同位置的效果得到准确的控制，形成的冻土范围合理有效，减少设计范围外不必要的冻土区域，从而达到提高冻结质量，节约液氮使用量，减少冻结时间，控制冻结过程中的冻胀量的供液管带隔板的液氮冻结器及其工作方法。

为实现上述目的，本发明的供液管带隔板的液氮冻结器，它包括柱状结构且两端密封的的冻结管，冻结管顶部设有上密封板，底部设有下密封板，冻结管的圆心中设有穿过上密封板并贯穿冻结管的供液管，供液管底部设有封堵、顶部从上密封板上方伸出，冻结管底部设有冻结管底锥，冻结管顶部供液管一侧的上密封板上设有联通冻结管里外的出气管，供液管上设置有多个横向隔板将冻结管分割为多个空间，其中横向隔板的位置根据需要设置，通过调整横向隔板的位置从而调整分割冻结管内部空间的大小，所述横向隔板外缘与冻结管内壁之间间隔焊接有多个弹簧支座，横向隔板与冻结管内壁的弹簧支座留有间隙，供液管侧面设有多个喷液孔，便于液氮从喷液孔中喷出，并在横向隔板之间的空间内气化后，气体沿横向隔板与冻结管之间的间隙向上运动，最后由出气管排出。

所述设置在供液管上的喷液孔数量和尺寸根据需要设置，开孔方式根据实际土层的情况和冻结时间等来设定的，调节喷出横向隔板中间空间内的液氮量，从而控制不同程度上的冻结效果。

根据不同冻结效果的需要，在横向隔板与隔板之间充填不同空隙材料，空隙材料包括铁丝球，用以控制液氮的气化过程，因为铁丝球的导热系数比空气大，所以冻结的效果比不填充的效果要好，从而调节液氮冻结效果。

一种液氮冻结器的冻结方法，其步骤为；

第一步，根据需要在冻结管内部长度方向上不同间隔设置横向隔板,横向隔板与供液管内壁的外边缘处焊接弹簧支座；

第二步，将所有横向隔板设置在供液管上，并将封堵安装在供液管的顶端，并将供液管顺着冻结管内壁放入冻结管内，可以根据自己的需要在隔板与隔板之间填充不同空隙材料，利用密封板将冻结管的上下端密封，同时将出气管的一部分插入冻结管内；