[發明專利]一種無凍結器液氮人工地層凍結方法

有效

• 申請號: 201611205956.0
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106592573B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 王濤;紀洪廣;由爽;高宇
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: E02D3/115
• 分類號: E02D3/115
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種無凍結器液氮人工地層凍結方法，其特征在于：具體步驟如下：

(一)施工鉆孔，即一次鉆孔：根據地層類型和鉆孔深度、鉆孔直徑，選擇鉆孔方式，形成凍結深度范圍內的鉆孔，并進行清孔處理，確保鉆孔底部浮渣厚度小于300mm；

(二)鉆孔及周邊范圍地層凍結：在鉆孔內插入液氮注入管，通過減壓閥控制注入液氮的供給壓力和供給液氮的氣、液狀態，液氮注入管由兩部分組成，前端為剛性直管，后端為不銹鋼編織軟管，利用施工鉆孔的鉆機及配套鉆桿，將液氮注入管的剛性直管端插入鉆孔底部；通過鉆桿長度丈量液氮注入管插入鉆孔的深度，控制剛性直管端部距離孔底距離為300-500mm；通過調節液氮儲存器上的閥門調節液氮注入壓力，初始注入時，采取低壓力注入氣態氮，疏通管路并預冷管路，注入壓力以鉆孔頂部有連續氣泡冒出為準；逐步增大注入壓力至0.4-0.6Mpa，緩慢注入液態氮，并利用鉆機逐步上提鉆桿，提升速度控制在0.2-0.4m/min，將液氮注入管逐步拔出；待液氮注入管將要拔出鉆孔時，減小注入壓力，使注入液氮轉為氣態氮；利用鉆桿重新將液氮注入管插入鉆孔，重復上述注入過程，當鉆孔及周邊100mm范圍土體凍結，且液氮注入管拔出后原鉆孔內形成的孔狀空間不坍塌時，停止液氮注入，拔出液氮注入管；

(三)二次鉆孔施工：一次鉆孔孔內泥水及周邊地層已成凍結狀態，采用螺旋鉆桿作業二次鉆孔，形成穩定的孔道；

(四)持續注入液氮凍結地層：利用步驟(三)中二次鉆孔形成的孔道作為液氮與地層熱交換的空間，在鉆孔中重新插入液氮注入管，注入液氮，使地層降溫直至凍結；

(五)完成凍結：凍土體范圍、溫度、強度達到設計要求后，停止液氮注入，拔出液氮注入管，完成地層凍結。

2.根據權利要求1所述的無凍結器液氮人工地層凍結方法，其特征在于：所述液氮注入管的剛性直管和不銹鋼編織軟管通過絲扣或法蘭連接，不銹鋼編織軟管另一端通過絲扣連接液氮儲存器。

3.根據權利要求1所述的無凍結器液氮人工地層凍結方法，其特征在于：所述步驟(四)中液氮注入管端部距離孔底200-300mm，液氮注入壓力0.4-0.8Mpa，液氮注入過程中保證鉆孔上端部液氮不溢流、不飛濺。

4.根據權利要求1所述的無凍結器液氮人工地層凍結方法，其特征在于：該方法適合鉆孔垂直或傾斜向下的液氮凍結施工。