一种环形注浆冻结管

技术领域

本发明涉及注浆冻结管技术领域，具体涉及一种环形注浆冻结管。

背景技术

在地下施工时，为不将地下水抽出破坏底层结构、避免浪费水资源，通常在施工时不采用将地层中的水抽出的方式，为了不影响地下施工，通常在施工之前人工底层的水进行冻结的方式。

在实现本发明过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：在人工冻结法施工后，对底层冷冻施工效果差，导致周围地层不稳定，对周围环境来说，使得土的工程性质和相邻建筑物受到不良影响，如造成地基失稳，导致邻近建筑物产生倾斜和裂缝，严重时会导致建筑物坍塌等事故，从而造成地下管线破坏等不良后果。

发明内容

本发明实施例提供一种环形注浆冻结管，采用对地层中的水封堵加冻结的双重措施，能够提高地下水的固结效果，保证周围地层稳定性，避免导致建筑物坍塌等事故，提高安全性。

为达上述目的，本发明实施例提供一种环形注浆冻结管，包括：钻头、第一注浆管、第二注浆管、缠绕于所述第一注浆管外壁的冻结管、以及用于封堵第一注浆管的封堵组件；

所述第一注浆管、所述第二注浆管和所述钻头依次连接，且所述述第二注浆管与所述第一注浆管同轴；

所述第二注浆管为锥体环形管，所述第二注浆管具有大端面和小端面，所述大端面的外径大于小端面的外径；所述第一注浆管具有第一端面和第二端面；

所述大端面连接所述第一注浆管的第一端面，且所述大端面的内径和所述第一注浆管的内径相同，由所述第一注浆管管路内部和所述第二注浆管的管路内部共同形成注浆腔；所述第二注浆管的小端面连接所述钻头用于安装所述钻头；

所述封堵组件封堵于所述第一注浆管的第二端面；且所述封堵组件具有注浆口，用于将注浆机注入的浆液通过所述注浆口注入到所述第一注浆管内；

所述第二注浆管的管壁设有贯通单侧管壁的出浆孔；所述出浆孔与所述第二注浆管的轴线形成第一角度，所述第一角度不等于第二注浆管锥角的一半；所述冻结管具有冷媒进口和冷媒出口，冷媒进口和冷媒出口处于所述第一注浆管的第二端面侧。

优选地，所述第二注浆管的管壁设有多个所述出浆孔，且多个所述出浆孔的轴线等间距。

优选地，所述冻结管与所述第一注浆管外壁之间设有加强件；所述加强件环绕于所述第一注浆管外壁上、且所述加强件连接于所述第一注浆管外壁上；

所述加强件且具有多个，多个加强件沿第一注浆管的轴线方向等间距设置。

优选地，还包括辅助抽吸装置，所述抽吸装置贯通所述封堵组件设于所述注浆腔内，且位于由所述第一注浆管所形成的注浆腔内；

所述辅助抽吸装置包括注入管和喷头，所述注入管贯通所述封堵组件沿所述第一注浆管的轴线延伸设置，所述喷头连接于所述注入管的一个端口，且所述注入管的该端口处于临近所述第二注浆管侧；

所述辅助抽吸装置还包括导轨和安装所述注入管的滑动座，所述导轨和所述滑动座设于所述注浆腔内，所述导轨沿所述第一注浆管的轴线方向延伸设置、且所述导轨连接在所述注浆腔的内壁上，所述滑动座滑动地连接于导轨。

优选地，所述注入管与所述滑动座卡扣连接。

优选地，所述封堵组件包括衬套，所述衬套自所述第一注浆管的第二端面嵌入于所述第一注浆管内封堵所述第一注浆管。

优选地，所述衬套与所述第一注浆管的连接方式为螺纹连接。

优选地，所述封堵组件还包括环形密封槽，所述环形密封槽设于所述第一注浆管的第二端面之外、且固定连接于所述第一注浆管的第二端面，所述环形密封槽与所述第一注浆管同轴；

所述环形密封槽沿其径向的截面为对称的U形凹槽，所述U形凹槽的开口朝向环形密封槽的轴线；

所述衬套穿过所述环形密封槽的环后自所述第一注浆管的第二端面嵌入于所述第一注浆管内封堵所述第一注浆管；

所述封堵组件还包括嵌入所述环形密封槽的U形凹槽的弹性活动块，通过所述弹性活动块自身的弹性将其弹性贴合在所述衬套的周壁和所述U形凹槽的U型底边上。

优选地，所述弹性活动块的临近所述第一注浆管的第二端面的侧，

所述封堵组件在安装时，所述弹性活动块贴合于所述U形凹槽的一U型竖边上，该U型竖边临近所述第二端面；当所述注浆腔内的浆液压力大于预设压力时，浆液压力使得所述衬套远离所述第一注浆管第二端面、浆液压力使得所述弹性活动块贴合在U形凹槽的另一竖边上。

优选地，所述封堵组件还包括挡片，所述挡片设于所述衬套的周壁上、以及嵌入所述环形密封槽的U形凹槽内，且所述挡片设于所述衬套的自由端与所述弹性活动块之间。

上述技术方案具有如下有益效果：采用对地层中的水封堵加冻结的双重措施，能够提高地下水的固结效果，保证周围地层稳定性，避免导致建筑物坍塌等事故，提高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的环形注浆冻结管的轴向剖面图；

图2是图1的左视图(不含封堵组件)；

图3为本发明实施例的环形注浆冻结管的立体截面结构示意图；

图4为本发明实施例的环形注浆冻结管的俯视结构示意图；

图5为本第二注浆管的内部结构示意图。

附图标记表示为：

1、注浆腔；2、冻结管；3、加强件；4、第一注浆管；5、导轨；6、滑动座；7、注入管；8、喷头；9、第二注浆管；10、钻头；11、密封槽；12、衬套；13、弹性活动块；14、挡片；15、出浆孔；16、循环通道16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，结合本发明的实施例，提供一种环形注浆冻结管，包括：钻头10、第一注浆管4、第二注浆管9、缠绕于所述第一注浆管4外壁的冻结管2、以及用于封堵第一注浆管4的封堵组件。用于在地下施工时，所有开挖的地层中含水时，通过环形注浆冻结管输送冷媒和浆液到所要开挖的地层中，以阻止地层中的水的流动，使得施工进行过程中，其周围地层保持稳定性。

所述第一注浆管4、所述第二注浆管9和所述钻头10依次连接，且所述述第二注浆管9与所述第一注浆管4同轴。所述第二注浆管9为锥体环形管，所述第二注浆管9具有大端面和小端面，所述大端面的外径大于小端面的外径；所述第一注浆管4具有第一端面和第二端面。所述大端面连接所述第一注浆管4的第一端面，且所述大端面的内径和所述第一注浆管4的内径相同，由所述第一注浆管4管路内部和所述第二注浆管9的管路内部共同形成注浆腔1；所述第二注浆管9的小端面连接所述钻头10用于安装所述钻头10。所述封堵组件封堵于所述第一注浆管4的第二端面；且所述封堵组件具有注浆口，用于将注浆机注入的浆液通过所述注浆口注入到所述第一注浆管4内。

所述第二注浆管9的管壁设有贯通单侧管壁的出浆孔15；所述出浆孔15与所述第二注浆管9的轴线形成第一角度，所述第一角度不等于第二注浆管9锥角的一半；所述冻结管2具有冷媒进口和冷媒出口，冷媒进口和冷媒出口处于所述第一注浆管4的第二端面侧。

采用本发明的环形注浆冻结管工作时，在所要施工的地层中首先钻头10进行定位开孔，将注浆机链接与注浆口，注浆机就可以将浆液通过注浆口输送到由所述第一注浆管4管路内部和所述第二注浆管9的管路内部共同形成注浆腔1内。在注浆压力的作用下，浆液自第一注浆管4向第二注浆管9移动，自出浆孔15导出到地层中，浆液从而将地层中的孔隙进行了封堵。

在注浆完成后并完成养护(比如养护时间为28天)后进行冻结。冻结时，动力装置将冷媒压入到位于第二端面的通过循环通道16的入口内，冷媒沿着循环通道16流动到第一段面处，在此处循环通道16连接于冻结管2的冷媒进口，自冷媒进口进入到冻结管2内，冷媒流经整个冷冻管2，自冷冻管2冷媒出口流出，再次进入到循环通道16内，冷媒在循环通道16和冻结管2内呈单向流动状态(或者单向循环流动状态)，使得在整个冷冻管2内和循环通道16内始终填充有冷媒，因为冻结管2接触所要施工的地层，冷媒温度低，能够对外部的土层进行降温，能够将地层中的水冻结凝固，并循环数月后，使冻土的硬度到达一定值，那么在施工时水就不会流动出来影响阻碍施工、并避免了采取传统方式抽地层的水取到的地方浪费的现象。

采用对地层中的水冷凝固加封堵的双重措施，能够提高地下水的固结效果，保证周围地层稳定性，避免导致建筑物坍塌等事故，提高安全性。

优选地，第一注浆管4的壁厚加冻结管2的厚度之和与第二注浆形管9的壁厚相同，冻结管2与第一注浆管4的之间的连接可为焊接，注浆和冻结的结合使得其所冻结的地层能够形成临时支护结构。冻结管2与第一注浆管4为内外管关系，能够相互受力，来平衡内外部地层所带来的压力，能够很好在注浆结束后的养护过程中，起到很好的抗压效果，保证支护机构的稳定性，从而增加了整体的实用性。

优选地，所述第二注浆管9的管壁设有多个所述出浆孔15，且多个所述出浆孔15的轴线等间距。多个出浆孔15便于在浆液在第二注浆管9的周壁流动出来，封堵第二注浆管9周围地层中的间隙。多个出浆孔15的轴线等间距使得浆液出浆均匀，对地层缝隙的封堵均匀，提高封堵效果。

优选地，所述冻结管2与所述第一注浆管4外壁之间设有加强件3；所述加强件3环绕于所述第一注浆管4外壁上、且所述加强件3连接于所述第一注浆管4外壁上，加强件3可以固定连接于第一注浆管4的外壁上；设置加强件3后，能够提高地层对本发明的注浆冻结管的抗压能力。所述加强件3且具有多个，多个加强件3沿第一注浆管4的轴线方向等间距设置，加工成型方便、易实施、便于推广。多个加强件3沿第一注浆管4的轴线方向等间距设置，使得对本发明的注浆冻结管的受力均匀，避免局部应力过高引起其自身变形而导致地层下陷变形，保证工作正常运行，增加整体的使用寿命。

优选地，还包括辅助抽吸装置，所述抽吸装置贯通所述封堵组件设于所述注浆腔1内，且位于由所述第一注浆管4所形成的注浆腔1内；当注浆管1内部浆料出现堵塞时，辅助抽吸装置将堵塞物自注浆管1内抽出到本发明的注浆冻结管之外，达到清堵的效果。保持浆液顺利流出出浆孔15。或者注浆管1内的浆液活性降低出现凝固现象时，通过辅助抽吸装置向注浆管1输送活性物质(溶剂)，活性物质进入浆液后恢复浆液的活性。所述辅助抽吸装置包括注入管7和喷头8，封堵组件上设有孔，所述注入管7贯通所述封堵组件沿所述第一注浆管4的轴线延伸设置，所述喷头8连接于所述注入管7的一个端口，且所述注入管7的该端口处于临近所述第二注浆管9侧。所述辅助抽吸装置还包括导轨5和安装所述注入管7的滑动座6，所述导轨5和所述滑动座6设于所述注浆腔1内，所述导轨5沿所述第一注浆管4的轴线方向延伸设置、且导轨5连接在所述注浆腔1的内壁上，所述滑动座6滑动地连接于导轨5。导轨5的长度可与第一注浆腔4的内腔长度相同。

由滑动座6沿着导轨5在注浆腔1内移动，当注浆腔1堵塞时，滑动座6带动注入管7滑入到堵塞区域，通过动力装置使得喷头8能够抽吸到堵塞物即浆液(浆料)，然后堵塞物经过注入管7将浆液抽出到注浆腔1之外。当需要对浆夜局部区域加入溶剂时，通过动力装置将溶剂注入到注入管7内，通过注入管7输送溶剂到喷头8处，然后通过喷头8传输到指定位置，喷淋到浆料上，从而使得浆液能够连续输出到地层中。增加注浆冻结管整体的实用性。

优选地，所述注入管7与所述滑动座6卡扣连接(卡合连接)，将注入管7卡扣(卡合)滑动座6内，使且滑动座6能够带动注入管7沿着导轨5外侧进行滑动，便于拆卸。

优选地，所述封堵组件包括衬套12，所述衬套12自所述第一注浆管4的第二端面嵌入于所述第一注浆管4内封堵所述第一注浆管4，保证注浆腔1内的浆液维持在其内部。

优选地，所述衬套12与所述第一注浆管4的连接方式为螺纹连接，连接方便、制作方便、紧固性、密封性好。

优选地，所述封堵组件还包括环形密封槽11，所述环形密封槽11设于所述第一注浆管4的第二端面之外、且固定连接于所述第一注浆管4的第二端面，所述环形密封槽11与所述第一注浆管4同轴；

所述环形密封槽11沿其径向的截面为对称的U形凹槽，所述U形凹槽的开口朝向环形密封槽11的轴线；

所述衬套12穿过所述环形密封槽11的环后自所述第一注浆管4的第二端面嵌入于所述第一注浆管4内封堵所述第一注浆管4；

所述封堵组件还包括嵌入所述环形密封槽11的U形凹槽的弹性活动块13，通过所述弹性活动块13自身的弹性将其弹性贴合在所述衬套12的周壁和所述U形凹槽的U型底边上，弹性活动块13具有密封注浆腔1的作用，弹性活动块13与衬套12共同密封，提高注浆腔1的密封效果。

优选地，所述弹性活动块13的临近所述第一注浆管4的第二端面的侧。所述封堵组件在安装时，所述弹性活动块13贴合于所述U形凹槽的一U型竖边上，该U型竖边临近所述第二端面；当所述注浆腔1内的浆液压力大于预设压力时，浆液压力使得所述衬套12远离所述第一注浆管4第二端面、浆液压力使得所述弹性活动块13贴合在U形凹槽的另一竖边上和U形凹槽的U型底边上，以达到自锁的效果，能够起到双重密封的效果，避免浆料从环形密封槽11渗出，增加了浆料输送的稳定性，也就是保证了地层冻结的稳定性。不论弹性活动块13处于U型槽的哪个竖边，都能够起到密封作用，所以具有双重密封作用。

优选地，所述封堵组件还包括挡片14，所述挡片14设于所述衬套12的周壁上、以及嵌入所述环形密封槽11的U形凹槽内，且所述挡片14设于所述衬套12的自由端与所述弹性活动块13之间。所述封堵组件在安装时，所述挡片14与所述U形凹槽的U型的另一竖边具有间隙；当所述注浆腔1内的浆液压力大于正常压力时，所述挡片14贴合于所述U形凹槽的U型的另一竖边，具有限位作用，避免弹性活动块13自环形密封槽11脱出而导致衬套12也脱出、造成注浆腔1内的浆液外漏、影响对地层内水流的封堵、降低施工效率。

本发明实施例所取得的有益效果为：

1.采用注浆+冷媒共同冻结地层，提高了对含水地层的冻结效果；第二注浆管的管壁设有贯通单侧管壁的出浆；出浆孔与第二注浆管的轴线形成第一角度，第一角度小于90度，使得注浆腔内部的浆料向钻头钻进方向相反的方向排出，保护钻头，保证施工的顺利性。

2.通过在第一注浆管与注浆机连接处设置衬套，在注浆管内部压力过大时，衬套能够通过贴合弹性活动块贴合环形密封槽，同时挡片也与注浆管进行贴合限位，从而起到双重密封的效果，进一步的增加连接处的密封性，增加输料过程中的稳定性。

3.通过在第一注浆管内设置长度的导轨，将注入管卡合在滑动座内进行固定，能够在注浆管内部出现堵塞或需要加溶剂时，能够由滑动座沿着导轨将注入管延伸到指定位置，起到疏通堵塞或者增加浆液活性的作用，从而增加了输料工作的灵活性。

4.通过在冻结管与第一注浆管之间设置多组加强件，在第二注浆管内的出浆孔导出的浆料进行维护时，能够很好的起到抗压作用，有效的提高支护结构的定型作用，从而增加了整体的实用性。

综上，地下水域工程施工时，采用本申请的环形注浆冻结管封堵加冻结地层，使地层中的水结成冰，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，进行地下工程掘砌施工，它具有能在极其复杂的工程地质和水文地质条件下形成冻土墙、不受支护范围和支护深度的限制、具有严格的防水性和无污染性等优点。避免现有技术中的缺点“地层产生冻胀、融沉现象，对周围环境来说，使得土的工程性质和相邻建筑物受到不良影响，如造成地基失稳，导致邻近建筑物产生倾斜和裂缝，严重时会导致建筑物坍塌等事故，从而造成地下管线破坏等不良后果的问题”。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。