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申请/专利权人：中铁第四勘察设计院集团有限公司

摘要：本发明实施例涉及地铁施工技术领域，提供一种用于地铁冻结施工的强制解冻装置及方法，该用于地铁冻结施工的强制解冻装置包括：冻结管、加热管、填充料以及封口件；所述加热管沿着所述冻结管的长度方向套装在所述冻结管内，所述冻结管和所述加热管之间的空隙填充有所述填充料，所述封口件安装在所述冻结管的一端，所述封口件上设有为所述加热管供电的导线穿过的通孔。该用于地铁冻结施工的强制解冻装置解决了传统冻结法施工中融沉量大，融沉周期长的缺陷，施工高效便捷，地层适应性强，且强制解冻施工不占用隧道内空间，可与其他施工同时进行，缩短了地铁施工周期，尤其是对地铁区间施工具有一定的社会经济效益。

主权项：1.一种用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，包括：冻结管、加热管、填充料以及封口件；所述加热管沿着所述冻结管的长度方向套装在所述冻结管内，所述冻结管和所述加热管之间的空隙填充有所述填充料，所述封口件安装在所述冻结管的一端，所述封口件上设有为所述加热管供电的导线穿过的通孔；所述填充料包括细石混凝土和灌浆料；所述空隙中的俯孔采用所述细石混凝土进行充填，所述空隙中的仰孔和所述空隙中的水平孔采用所述灌浆料进行充填；沿所述加热管的长度方向设置有多个定位翅，相邻所述定位翅的间距为1500~2500mm；沿所述加热管的长度方向设有多个套环，套环和加热管之间通过灌胶粘接，相邻所述套环的间距为1500~2500mm；所述加热管的长度小于所述冻结管的长度；所述封口件采用钢板制备；强制解冻期间可通过在冻结施工中设置的测温孔中预留的测温探头监测解冻进度，同时通过在联络通道中预埋注浆管对周边地层进行融沉补偿注浆，达到短时间解冻冻土帷幕的目的。

全文数据：用于地铁冻结施工的强制解冻装置及方法技术领域本发明实施例涉及地铁施工技术领域，尤其涉及一种用于地铁冻结施工的强制解冻装置及方法。背景技术地铁区间联络通道目前常采用冻结法施工，施工过程中由于土体中水的相变及水分的迁徙导致土体发生一定的冻胀量。当联络通道施工完成后，需要对冻土体进行解冻，目前常规做法为自然解冻。由于地铁工期较为紧张，联络通道施工完成后，很快即进入铺轨阶段。而采用自然解冻的方法解冻速度慢，跟踪注浆不及时，效果难以保证，从而导致联络通道两侧轨道产生较大的融沉量，影响轨道平顺度，不利于后期地铁的运营。发明内容本发明实施例提供用于地铁冻结施工的强制解冻装置及方法，用以解决目前采用自然解冻的方法导致解冻速度慢的问题，解决了传统施工方法中融沉量大，融沉周期长的缺陷。本发明实施例提供一种用于地铁冻结施工的强制解冻装置，包括：冻结管、加热管、填充料以及封口件；所述加热管沿着所述冻结管的长度方向套装在所述冻结管内，所述冻结管和所述加热管之间的空隙填充有所述填充料，所述封口件安装在所述冻结管的一端，所述封口件上设有为所述加热管供电的导线穿过的通孔。其中，所述填充料包括细石混凝土和灌浆料；所述空隙中的俯孔采用所述细石混凝土进行充填，所述空隙中的仰孔和所述空隙中的水平孔采用所述灌浆料进行充填。其中，沿所述加热管的长度方向设置有多个定位翅，相邻所述定位翅的间距为1500～2500mm。其中，沿所述加热管的长度方向设有多个套环，相邻所述套环的间距为1500～2500mm。其中，所述套环和所述加热管通过机械方式或者化学方式连接。其中，所述加热管的中心线和所述冻结管的中心线重合。其中，所述加热管的长度小于所述冻结管的长度。其中，所述封口件采用钢板制备。本发明实施例提供一种用于地铁冻结施工的强制解冻方法，包括：把加热管沿着冻结管的长度方向套装在所述冻结管内；在所述冻结管和所述加热管之间的空隙充填填充料；把封口件安装在所述冻结管的一端，为所述加热管供电的导线穿过所述封口件上的通孔后连通电源，通过所述加热管产生的热量以完成强制解冻。其中，所述在所述冻结管和所述加热管之间的空隙充填填充料包括：所述空隙中的俯孔采用细石混凝土进行充填，所述空隙中的仰孔和所述空隙中的水平孔采用灌浆料进行充填。本发明实施例提供的用于地铁冻结施工的强制解冻装置及方法，采用冻结管内置加热管代替热盐水，在冻土体解冻前完成孔口管割除并采用封口件封孔施工，杜绝封孔过程中发生涌水涌砂风险，地层适应能力强；解冻过程中可通过电缆将所有冻结管中的加热管并联，同时解冻，加快解冻进度，无需采用热盐水循环，不占用隧道内空间，可与其他施工同时进行，节约施工空间及时间。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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明用于地铁冻结施工的强制解冻装置应用于钢管片的结构示意图；图2为本发明用于地铁冻结施工的强制解冻装置应用于混凝土管片的结构示意图；图3为本发明用于地铁冻结施工的强制解冻方法的流程图。附图标记说明:1-冻结管；2-加热管；3-导线；4-封口件；5-钢管片；6-填充料；7-硫铝酸盐微膨胀水泥；8-混凝土管片；9-孔口管；10-膨胀螺栓；11-预埋注浆管；12-C30硫铝酸盐微膨胀水泥。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。目前强制解冻的方法常采用热盐水循环的方式进行，效率低下。在地铁联络通道冻结施工常采用水平冻结孔，采用常规方法强制解冻后孔口管与冻结管之间缝隙易发生渗漏，封孔处理较为困难，在含水地层中易发生涌水涌沙的风险，导致强制解冻难以推广。如图1和图2所示，本发明实施例提供的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，包括：冻结管1、加热管2、填充料6以及封口件4；加热管2沿着冻结管1的长度方向套装在冻结管1内，冻结管1和加热管2之间的空隙填充有填充料6，封口件4安装在冻结管1的一端，封口件4上设有为加热管2供电的导线穿过的通孔。冻结施工结束后，采用高压空气吹干冻结管内残余盐水，而后在冻结管1内放置加热管2，加热管2可以采用温控电加热管，该温控电加热管包括电加热管，电加热管一端为安装端，另一端为固定端，安装端上设有安装螺母与锁紧螺纹，安装端内设有芯棒，固定端内设有温控器，电加热管内设有加热管单元，加热管单元一端与芯棒相连，另一端设有接线柱，接线柱上设有电线，电线与温控器相连，固定端的长度为3-6cm，安装端的长度为5-8cm，安装螺母为正六边形结构，安装螺母的高度R1大于锁紧螺纹的高度R2。温控器可根据现场需要进行调节，一般不宜超过80℃，当温度超过这一温度后，自动限温，避免温度超过额定值，起到保护加热管单元的作用，节约电力，延长产品的使用寿命。加热管2放置完成后，冻结管1和加热管2之间的空隙充填填充料6，充填密实后即可对孔口管9进行割除，并采用封口件4封堵冻结管1的一端，冻结管1的另一端位于冻土的内部。当所有冻结管1处理完毕后即可通过封口件4上的通孔引出加热管的导线，并连接至供电系统，进行强制解冻。强制解冻期间可通过在冻结施工中设置的测温孔中预留的测温探头监测解冻进度，同时通过在联络通道中预埋注浆管11对周边地层进行融沉补偿注浆，达到短时间解冻冻土帷幕的目的。解冻完成后切除预留的加热管接头，并且对封口件4进行补强，以保证封口件4的强度。在本发明实施例中，采用冻结管内置加热管代替热盐水，在冻土体解冻前完成孔口管割除并采用封口件封孔施工，杜绝封孔过程中发生涌水涌砂风险，地层适应能力强；解冻过程中可通过电缆将所有冻结管中的加热管并联，同时解冻，加快解冻进度，无需采用热盐水循环，不占用隧道内空间，可与其他施工同时进行，节约施工时间。在一个具体实施例中，填充料6包括细石混凝土和灌浆料；空隙中的俯孔采用细石混凝土进行充填，空隙中的仰孔和空隙中的水平孔采用所述灌浆料进行充填。细石混凝土是指粗骨料最大粒径不大于15mm的混凝土。细石混凝土不得使用火山灰质水泥；砂采用粒径0.3～0.5mm的中粗砂，粗骨料含泥量不应大于1％；细骨料含泥量不应大于2％；水采用自来水或可饮用的天然水；混凝土强度不应低于C20，每立方米混凝土水泥用量不少于330kg，水灰比不应大于0.55；含砂率宜为35％～40％；灰砂比宜为1∶2～1∶2.5。灌浆料是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。它在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用。灌浆料具有自流性好，快硬、早强、高强、无收缩、微膨胀；无毒、无害、不老化、对水质及周围环境无污染，自密性好、防锈等特点。在施工方面具有质量可靠，降低成本，缩短工期和使用方便等优点。在一个具体实施例中，沿加热管2的长度方向设置有多个定位翅，相邻定位翅的间距为1500～2500mm。在本发明实施例中，当冻结管1的长度过长时，加热管2的长度也会与冻结管1的长度相适配，通过设置定位翅对加热管2的位置进行定位，以使得加热管2的传热更加均匀，提高解冻冻土的效率。在一个具体实施例中，沿加热管1的长度方向设有多个套环，相邻套环的间距为1500～2500mm。在本发明实施例中，当冻结管1的长度过长时，加热管2的长度也会与冻结管1的长度相适配，通过设置套环可以防止加热管2由于其重力因素导致的形变，从而影响其产生热量的效果。在一个具体实施例中，套环和加热管2通过机械方式或者化学方式连接。在本发明实施例中，套环和加热管2之间可以通过灌胶粘接，即可保持两者之间的连接稳定性，也可以保证不会影响加热管2产生热量的效果。在一个具体实施例中，加热管2的中心线和冻结管1的中心线重合。在本发明实施例中，加热管2的中心线和冻结管1的中心线重合，可以使得加热管2的传热更加均匀，防止冻结管1的周围的冻土的融化程度不一致。在一个具体实施例中，加热管2的长度小于冻结管1的长度。在本发明实施例中，加热管2的长度根据冻结管1的长度进行选取，通过把加热管2的长度设置为与冻结管1的长度相近，即加热管2的长度略小于冻结管1的长度，能够最大程度大提高对冻结管1的周围的冻土的融化程度。在一个具体实施例中，封口件4采用钢板制备。在本发明实施例中，封口件4所采用的钢板的尺寸根据实际需求以及冻结管的直径进行选择，采用钢板进行封孔能够杜绝封孔过程中发生涌水涌砂风险。如图3所示，本发明实施例提供的用于地铁冻结施工的强制解冻方法，包括：S1，把加热管沿着冻结管的长度方向套装在所述冻结管内；当冻结管1的长度过长时，加热管2的长度也会与冻结管1的长度相适配，通过设置定位翅对加热管2的位置进行定位，以使得加热管2位于冻结管的中心，使加热管2的传热更加均匀，提高解冻冻土的效率；当冻结管1的长度过长时，加热管2的长度也会与冻结管1的长度相适配，通过设置套环可以防止加热管2由于其重力因素导致的形变，从而影响其产生热量的效果；套环和加热管2之间通过灌胶粘接，即可保持两者之间的连接稳定性，也可以保证不会影响加热管2产生热量的效果。S2，在所述冻结管和所述加热管之间的空隙充填填充料；空隙中的俯孔采用细石混凝土进行充填，空隙中的仰孔和所述空隙中的水平孔采用灌浆料进行充填。S3，把封口件安装在所述冻结管的一端，为所述加热管供电的导线穿过所述封口件上的通孔后连通电源，通过所述加热管产生的热量以完成强制解冻。封口件4采用钢板制备，封口件4所采用的钢板的尺寸根据实际需求以及冻结管的直径进行选择，采用钢板进行封孔能够杜绝封孔过程中发生涌水涌砂风险。如图1所示，冻结施工结束后，采用高压空气吹干位于钢管片5内部的冻结管1内残余盐水，而后在冻结管1内放置加热管2，加热管2可以采用温控电加热管，加热管2放置完成后，冻结管1和加热管2之间的空隙充填填充料6，充填密实后即可对孔口管9进行完全割除，并采用封口件4封堵冻结管1的一端，钢管片5的隔舱内充填硫铝酸盐微膨胀水泥7，当所有冻结管1处理完毕后即可通过封口件4上的通孔引出加热管的导线3，并连接至供电系统，进行强制解冻。强制解冻期间可通过在冻结施工中设置的测温孔中预留的测温探头监测解冻进度，同时通过在联络通道中预埋注浆管11对周边地层进行融沉补偿注浆，达到短时间解冻冻土帷幕的目的。解冻完成后切除预留的加热管接头，并且对封口件4进行补强，以保证封口件4的强度。硫铝酸盐膨胀水泥主要用于浇筑构件节点及应用于抗渗和补偿收缩的混凝土工程中，膨胀水泥是指在水化和硬化过程中产生体积膨胀的水泥，一般硅酸盐水泥在空气中硬化时，体积会发生收缩。收缩会使水泥石结构产生微裂缝，降低水泥石结构的密实性，影响结构的抗渗、抗冻、抗腐蚀等。膨胀水泥在硬化过程中体积不会发生收缩，还略有膨胀，可以解决由于收缩带来的不利后果。如图2所示，冻结施工结束后，采用高压空气吹干位于混凝土管片8内部的冻结管1内残余盐水，而后在冻结管1内放置加热管2，加热管2可以采用温控电加热管，加热管2放置完成后，冻结管1和加热管2之间的空隙充填填充料6，充填密实后即可对孔口管9进行割除，并采用封口件4封堵冻结管1的一端，封口件4的两端分别通过一个膨胀螺栓10固定在孔口管上，当所有冻结管1处理完毕后即可通过封口件4上的通孔引出加热管的导线3，并连接至供电系统，进行强制解冻。强制解冻期间可通过在冻结施工中设置的测温孔中预留的测温探头监测解冻进度，同时通过在联络通道中预埋注浆管11对周边地层进行融沉补偿注入C30硫铝酸盐微膨胀水泥12，达到短时间解冻冻土帷幕的目的。解冻完成后切除预留的加热管接头，并且对封口件4进行补强，以保证封口件4的强度。在本发明实施例中，采用冻结管内置加热管代替热盐水，在冻土体解冻前完成孔口管割除并采用封口件封孔施工，杜绝封孔过程中发生涌水涌砂风险，地层适应能力强；解冻过程中可通过电缆将所有冻结管中的加热管并联，同时解冻，加快解冻进度，无需采用热盐水循环，不占用隧道内空间，可与其他施工同时进行，节约施工时间。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，包括：冻结管、加热管、填充料以及封口件；所述加热管沿着所述冻结管的长度方向套装在所述冻结管内，所述冻结管和所述加热管之间的空隙填充有所述填充料，所述封口件安装在所述冻结管的一端，所述封口件上设有为所述加热管供电的导线穿过的通孔。2.根据权利要求1所述的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，所述填充料包括细石混凝土和灌浆料；所述空隙中的俯孔采用所述细石混凝土进行充填，所述空隙中的仰孔和所述空隙中的水平孔采用所述灌浆料进行充填。3.根据权利要求1所述的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，沿所述加热管的长度方向设置有多个定位翅，相邻所述定位翅的间距为1500～2500mm。4.根据权利要求1所述的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，沿所述加热管的长度方向设有多个套环，相邻所述套环的间距为1500～2500mm。5.根据权利要求4所述的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，所述套环和所述加热管通过机械方式或者化学方式连接。6.根据权利要求1所述的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，所述加热管的中心线和所述冻结管的中心线重合。7.根据权利要求1所述的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，所述加热管的长度小于所述冻结管的长度。8.根据权利要求1所述的用于地铁冻结施工的强制解冻装置，其特征在于，所述封口件采用钢板制备。9.一种用于地铁冻结施工的强制解冻方法，其特征在于，包括：把加热管沿着冻结管的长度方向套装在所述冻结管内；在所述冻结管和所述加热管之间的空隙充填填充料；把封口件安装在所述冻结管的一端，为所述加热管供电的导线穿过所述封口件上的通孔后连通电源，通过所述加热管产生的热量以完成强制解冻。10.根据权利要求9所述的用于地铁冻结施工的强制解冻方法，其特征在于，所述在所述冻结管和所述加热管之间的空隙充填填充料包括：所述空隙中的俯孔采用细石混凝土进行充填，所述空隙中的仰孔和所述空隙中的水平孔采用灌浆料进行充填。

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