[发明专利]一种无冻结器液氮人工地层冻结方法

摘要

本发明提供一种无冻结器液氮人工地层冻结方法，属于人工地层冻结技术领域。该方法首先进行施工钻孔，即一次钻孔，然后通过在钻孔内插入液氮注入管，进行钻孔及周边范围地层冻结；一次钻孔孔内泥水及周边地层已成冻结状态后进行二次钻孔施工，形成稳定的孔道，再持续注入液氮冻结地层。在冻土体范围、温度、强度达到设计要求后，停止液氮注入，完成冻结。该方法充分利用液氮的低温、快速冻结的性质，强制冻结地层，为二次钻孔干作业提供条件，二次钻孔后能够在地层中形成天然的液氮热交换空间，液氮直接与土体接触，能够获得更高的换热效率、提高冻结速度。减少了传统冻结器加工、生产、安装环节，节约材料，降低成本，提高施工进度。

主权项

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。