大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法技术

本发明专利技术提供了大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法，孔槽的顶部设置有防溢盖板，防溢盖板上设置有凸槽，凸槽上设置有预留圆孔；包括中心预留圆孔的条形磁铁，电磁铁，预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒和注浆圆管；所述注浆圆管下端有出浆孔，注浆圆管内部有磁颗粒通道；包括磁化的废弃铁颗粒，钟乳状磁链和磁链串；包括第二玻璃纤维套筒，磁棒，缓冲囊袋和注浆锚杆；还包括磁屏蔽罩和磁笼

【技术实现步骤摘要】
大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法


[0001]本专利技术涉及大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法，属于裂缝
、
坑槽修补

。

技术介绍

[0002]在工程领域中存在一个相当普遍的问题即裂缝
、
坑槽填补不密实，裂缝产生的原因众多而复杂，有的裂缝是在结构受荷后出现并有逐步扩大的趋势，也有因外部环境的突然变化如地震等地质灾害，进而发展为大型裂缝，裂缝的出现可能预示着承载力不足，裂缝还会影响结构的适用性和耐久性，特别地，在孔槽中有动水
、
大水头裂缝
、
地下大型矿井突水等情况下，极大地提高了封堵修补的难度
。
[0003]目前，对封堵修补已经有很多研究，但动水封堵修补注浆
、
注浆填充不密实是现仍存在的问题，动水封堵修补注浆困难，以及在孔洞中利用磁性砂浆填补过程中发现在边缘区域磁场强度低，存在对磁性砂浆吸附力小的现状，导致易动水冲刷走无法封堵或浆体凝固后与裂缝内壁间存在空隙，修补效果不佳
。
专利
技术实现思路

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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于，包括设置在岩层内部的孔槽（1），孔槽（1）的顶部设置有防溢盖板（2），防溢盖板（2）上设置有凸槽（
21
），凸槽（
21
）上设置有预留圆孔（
22
）；包括中心预留圆孔的条形磁铁（3），电磁铁（4），预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒（5）和注浆圆管（6）；所述注浆圆管（6）下端有出浆孔（7），注浆圆管内部有磁颗粒通道（8）；包括磁化的废弃铁颗粒（9），钟乳状磁链（
10
）和磁链串（
11
）；包括第二玻璃纤维套筒（
12
），磁棒（
13
），缓冲囊袋（
14
）和注浆锚杆（
15
）；还包括磁屏蔽罩（
16
）和磁笼（
17
）
。2.
根据权利要求1所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：清理孔槽（1）内破碎岩层，并使得孔槽表面平整，防溢盖板（2）的凸槽（
21
）嵌入孔槽（1）内调整到相应位置并固定
。3.
根据权利要求1所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒（5）具有一定强度，底端封闭，上端开口，其内径大于电磁铁外径，内部涂润滑油，将电磁铁装入；注浆圆管（6）采用玻璃纤维材质，下端侧壁留有出浆孔（7），具有一定强度，下端封闭，上端开口，利用高压注浆设备控制注浆速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从注浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体
。4.
根据权利要求1所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：所述磁颗粒通道（8）由波纹管（
81
）
、
充有磁流变液的膜袋（
82
）与钢管（
83
）组成；波纹管（
81
）连接在膜袋（
82
）远端，从注浆圆管（6）侧壁的出浆孔（7）穿出；充有磁流变液的膜袋（
82
）呈圆管状，内部为磁颗粒通道，近端与钢管相连，呈
T
形结构，膜袋内部的磁流变液具有可逆性，在磁场作用下，撑开呈圆管状具有高强度，磁场撤销后，呈流态，能够将磁颗粒通道（8）从上端拔出回收重复利用
。5.
根据权利要求1所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：所述废弃铁颗粒（9）利用废弃铁矿渣整形成不同粒径的棱形颗粒，将磁颗粒按粒径分为
2mm~3mm、3mm~5mm
，其体积比为3：7，根据孔槽（1）开径的大小，采用的磁颗粒参照其配比，选用的粒径为成倍数的增减，并使粒径级配良好
。6.
根据权利要求1所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：所述钟乳状磁链（
10
）是具有吸附性的金字塔状簇团，磁颗粒在电磁铁产生的磁场作用下，吸附在第一玻璃纤维套筒（5）外，越靠近电磁体，吸附的磁颗粒粒径越大且越密集，磁颗粒汇聚形成的金字塔状的簇团，该簇团也能产生磁场，将磁性砂浆吸附在表面，形成钟乳状磁链；磁链串（
11
）由磁化的圆柱形钢滚珠（
111
）中心留有孔通道，将合金钢丝绳（
112
）通过串成的长链，合金钢丝绳抗拔抗拉性能好，预留一定长度，两端接有弯钩，不同工况下，钢珠由废弃的球形铁颗粒或柱状铁块不同形状的可磁化物质取代，选择与孔槽相匹配的尺寸
。7.
根据权利要求1所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：所述第二玻璃纤维套筒（
12
）具有一定强度，底端封闭，上端开口，第二玻璃纤维套筒（
12
）内径大于磁棒外径，内部涂润滑油，将磁棒装入；在涉及地下动水的坑槽
、
地下井时，第二玻璃纤维套筒（
12
）上有管状滑槽（
121
），抽水管（
122
）可在滑槽内上下移动，进行排水；磁棒（
13
）放入第二玻璃纤维套筒（
12
），磁棒采用包括钕铁硼类超强永磁铁
、
高强电磁铁
、
超导在内的，能产生强磁的磁体；缓冲囊袋（
14
）是介于第二玻璃纤维套筒（
12
）与磁棒（
13
）间的充气囊袋，在注浆施工过
程中，起固定和保护磁棒的作用；施工完成，对磁棒进行回收时，泄出部分气体，可将磁屏蔽罩放入第二玻璃纤维套筒（
12
）与磁棒（
13
）间，屏蔽永磁铁产生的强磁场，将磁棒与磁屏蔽罩取出，完成回收
。8.
根据权利要求1所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：所述注浆锚杆（
15
）包括中间的可移动的活管（
151
），活管与注浆筒（
153
）间下端有密封活塞（
152
），外管为注浆筒（
153
），注浆筒（
153
）上有注浆渗水孔（
154
），外部套有磁环（
155
），内管与外管间形成的腔室为抽水通道（
156
），从裂缝两侧与水平面方向夹角成5°
~15
°
角交错钻入孔槽内，进行注浆，增加修补部位与原结构的连接强度
。9.
根据权利要求7所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，其特征在于：所述磁屏蔽罩（
16
）具有一定强度，底端封闭，上端开口，为圆筒状，磁屏蔽罩（
16
）直径介于磁棒外径与第二玻璃纤维套筒（
12
）内径之间，材质采用具有隔磁效果的金属材料；磁笼（
17
）由铁网围成的铁笼（
171
）
、
废弃铁片（
172
）
、
石块（
173
）组成，多个磁笼拴在铁链上，根据孔槽大小，调整磁笼尺寸；铁笼（
171
）由十字形网格加工而成的笼状结构；废弃铁片（
172
）填充在外圈层，在磁化后，具有强磁，可带动磁笼（
17
）向磁棒（
13
）汇聚；石块（
173
）夹在磁笼中间的内圈层，进而增加磁笼重力，体积大，堵水成本低
。10.
采用权利要求1‑9任意一项所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备进行封堵修补的方法，其特征在于：裂缝
、
坑槽检测，通过超声探测仪对大型裂缝或坑槽进行查探，利用超声反射确定走向及宽度
、
长度
、
深度参数以及裂缝根系发展程度，当大型的主裂缝为主时，包括以下施工步骤：
Step1.1
，材料准备：防溢盖板（2），防溢盖板（2）凸槽（
21
）上有预留圆孔（
22
），中心预留圆孔的条形磁铁（3），预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒（5），注浆圆管（6），所述注浆圆管（6）下端有出浆孔（7），注浆圆管内部有磁颗粒通道（8），通道（8）由波纹管（
81
）
、
充有磁流变液的膜袋（
82
）与钢管（
83
）组成，磁化的废弃铁颗粒（9），钟乳状磁链（
10
）；
Step1.2
，孔槽清理：平整孔槽（1）外表面，清理槽内表层破碎岩层，通过风压或钢丝刷将孔槽（1）清理干净，孔槽（1）中无泥垢
、
无颗粒，孔槽（1）大体上呈
U
型凸槽；
Step1.3
，固定防溢盖板（2）：按照孔槽走向，从下到上，从左到右骑缝布置防溢盖板（2），防溢盖板（2）的凸槽（
21
）嵌入在孔槽中，固定盖板位置后，将注浆管插入盖板凸槽中间预留的圆孔；
Step1.4
，条形磁铁（3）及电磁铁（4）位置布置：将条形磁铁封闭放入盖板的凸槽，接着在注浆管外环的第一玻璃纤维套筒（5）内放入圆筒状电磁铁（4）；
Step1.5
，配置填充砂浆与废弃铁矿渣颗粒：在砂浆中按一定配比加入铁粉
、
膨胀剂
、
环氧树脂材料制成磁性砂浆，并对其性能进行测试，保证其在填充阶段正常使用，利用废弃铁矿渣整形呈不同粒径的棱形颗粒，通过筛分将磁颗粒按粒径分为
2mm~3mm、3mm~5mm
，其体积比为3：7，根据孔槽开径的大小，采用的磁颗粒可参照其配比，选用的粒径可成倍数的增减，并使粒径级配良好；
Step1.6
，注入磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，刘紫薇，彭勃，刘帅，李政，黎罡，汪明远，张可欣，胡格格，贾皓然，宋郭峰，王亚磊，鲍晓鹏，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：