[发明专利]分层注浆冻结装置及分层注浆冻结方法

权利要求书

1.一种分层注浆冻结装置，其特征在于，包括：

分层注浆管道，所述分层注浆管道包括回液管、注浆管和冻结管；

所述分层注浆管道包括多个管道单体，相邻所述管道单体之间螺纹连接；至少一部分所述管道单体上设置有浆液管，所述浆液管沿所述管道单体的径向设置，所述浆液管连通分层注浆管道的外部和注浆管，所述浆液管上设置有止回装置；

钻头，所述钻头设置在所述分层注浆管道的底部，所述钻头具有回流腔，所述回液管、冻结管均与回流腔连通；所述回液管的顶部与冻结液出液外管连接，所述冻结管的顶部与冻结液供液外管连接，所述注浆管的顶部与进浆外管连接；

所述分层注浆管道从内到外依次为注浆管、回液管和冻结管，所述注浆管、所述回液管和所述冻结管构成同心圆筒；

所述注浆管的顶部设有注浆排气管道，注浆排气管道上设有注浆排气阀；

所述回液管的顶部设有回液排气管道，所述回液排气管道上设有回液排气阀；

所述止回装置包括外管和内管，所述外管套设在所述内管的外部；

所述内管的一端为封闭端，所述封闭端与所述外管之间设置有弹簧，所述内管另一端形成内管进液口，所述内管的管壁上设有内管出液口；

外管包括内层管和外层管，所述外层管与所述内层管围成出液腔，所述出液腔靠近所述内管进液口的一端封闭，所述出液腔远离所述内管进液口的一端形成外管出液口；

所述内层管的内壁与内管的外壁贴合，所述内层管上设有外管进液口，所述外管进液口与所述出液腔连通；

所述浆液对所述内管施加轴向压力，所述弹簧用于向所述内管施加轴向弹力，所述轴向压力与所述轴向弹力的方向相反；

所述内管能够在内层管中轴向移动，在移动行程中，所述轴向压力与所述轴向弹力达到平衡时，所述内管在所述内层管中停止轴向移动，以控制所述内管出液口和所述外管进液口之间的重叠交错位置，从而控制所述止回装置能否供浆液通过；所述内管在所述内层管中的运动行程具有打开位和关闭位，当内管处于打开位时，浆液能够通过所述止回装置；当所述内管处于关闭位时，浆液无法通过所述止回装置；

所述关闭位包括第一关闭位和第二关闭位，所述第一关闭位和所述第二关闭位在所述内管的移动行程上分别位于打开位的两侧。

2.如权利要求1所述的分层注浆冻结装置，其特征在于，所述浆液管沿管道单体的轴向设置有至少三层，每层具有至少四个浆液管，多个所述浆液管沿周向均匀排布。

3.如权利要求2所述的分层注浆冻结装置，其特征在于，相邻两层所述浆液管之间设有支撑架，所述支撑架包括第一支撑架和第二支撑架；所述第一支撑架和所述第二支撑架用于对所述浆液管进行支撑和固定；

所述第一支撑架位于注浆管与回液管之间，所述第一支撑架水平方向的两端分别与注浆管、回液管固定连接；

所述第二支撑架位于回液管与冻结管之间，所述第二支撑架水平方向的两端分别与冻结管、回液管固定连接。

4.如权利要求1所述的分层注浆冻结装置，其特征在于，所述内管处于所述打开位时，所述轴向压力的数值称为设定压力，所述浆液管上的所述止回装置的设定压力在所述分层注浆管道上从上到下依次升高。

5.一种如权利要求1-4任一项所述分层注浆冻结装置的分层注浆冻结方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在土体中钻出垂直的冻结孔，根据地质勘探资料，在分层注浆冻结装置的浆液管的深度与地下水层的深度对应的前提下，将分层注浆管道安装在所述冻结孔中；

第二步，通过分层注浆冻结装置，对土体进行预注浆加固；

第三步，通过分层注浆冻结装置，向冻结管中注入冻结液，冻结土体内水分；

第四步，通过分层注浆冻结装置，对土体进行冻结后注浆加固；

所述第二步具体包括：打开注浆管顶部设置的注浆排气阀，向所述注浆管内注入浆液，浆液的注入压力小于最下部止回装置的设定压力，使所述注浆管内空气从所述注浆排气阀排出，关闭所述注浆排气阀，通过分层注浆冻结装置，对土体进行预注浆加固；

所述第三步具体包括：打开回液管顶部设置的回液排气阀，向回液管内注入冻结液，使所述回液管内空气从所述回液排气阀排出，关闭所述回液排气阀，通过分层注浆冻结装置，向冻结管中注入冻结液，冻结土体内水分。

6.如权利要求5所述的分层注浆冻结装置的分层注浆冻结方法，其特征在于，所述第二步还包括：冻结前预注浆加固结束后，向所述注浆管内注入盐水，盐水的初始注入压力等于最下部止回装置的设定压力，注入体积不小于所述注浆管的容积的盐水，使所述注浆管中的浆液排出；

降低盐水的注入压力至最上部止回装置的设定压力，直至将所有浆液管中的浆液排出，停止注入盐水。