一种便捷式高聚物突涌水封堵装置及方法与流程

1.本发明涉及大坝、隧道、矿洞、堤坝、管道等基础设施早期突涌水快速封堵治理技术领域，特别涉及一种便捷式高聚物突涌水封堵装置及方法。


背景技术：

2.水灾害是一种工程上极易发生且较难处理的工程难题，尤其是针对大坝、隧道、管道等民生工程。据不完全统计，近80％的交通、市政、水利水电等地下基础工程在施工期或者运营期发生过或大或小的突涌水灾害。突涌水灾害属于突发性灾害，由于其不确定性的特点，已经成为地下基础工程中遭遇最频繁、危害性最大的灾害之一，轻则冲毁施工设备，堵塞坑道，造成施工延期或者影响正常使用。重则造成人员伤亡，甚至发生次生灾害。如何快速处置突涌水灾害是目前基础工程领域研究的重点之一。近年来，国际上高聚物注浆技术发展很快。其基本原理是：按照一定配比，向地下注射双组份高聚物材料，两种材料混合后发生化学反应，体积迅速膨胀并形成泡沫状固体。目前，该技术已成功应用于道路、铁路、机场等基础设施的加固和修复工程中，取得了显著成效。膨胀性高聚物注浆技术具有诸多明显优点：(1)快速：高聚物注浆技术施工快捷，不需养生，可节省工期70％以上，并且可以根据工程需要自由调整材料的固化时间，数分钟到数小时不等，最快几十秒就可以达到最终强度的90％。(2)耐久：高聚物注浆与无损检测技术密切结合，针对性强，治愈率高，一次注浆能处治多层隐含病害；高聚物注浆材料本身不含水，反应固化后不会产生干缩现象；高聚物材料具有很好的柔韧性，在长期交通荷载作用下不易发生断裂；高聚物材料防渗性能优良，能有效阻止雨水下渗。(3)环保：高聚物注浆技术通过注浆孔(直径16mm)进行注浆修复，材料本身不含有毒物质(3)抗压：膨胀性高聚物注浆材料随着密度的增加抗压强度也迅速增强，最高可达一百多兆帕。因此研发一种便携式高聚物突涌水封堵锚杆和方法，对基础工程突涌水应急抢险治理的发展有重要意义。


技术实现要素：

3.发明的目的在于提供一种便捷式高聚物突涌水封堵装置及方法，解决了如何加速处置突涌水灾害的问题。
4.本发明是这样实现的，一种便捷式高聚物突涌水封堵装置，其特征在于：所述装置包括主杆、拉杆、旋转结构、高聚物原料筒、防水袋以及限位结构，
5.所述拉杆套设在所述主杆外且所述拉杆一端与所述限位结构铰接，所述限位结构远离所述拉杆的一端与所述主杆铰接，所述拉杆沿所述主杆运动带动所述限位结构撑开或者收拢，
6.所述旋转结构套设在所述拉杆外侧，所述高聚物原料筒套设在所述旋转结构一端外侧，所述防水袋套设在所述高聚物原料筒外侧，所述高聚物原料筒包括两个腔体，所述两个腔体可通过所述旋转结构连通，所述高聚物原料筒易碎或者可开合。
7.所述高聚物原料筒内包括的两个腔体可分别灌注高聚物原料a和高聚物原料b，同
时通过旋转结构可将两个腔体连通，从而使得其发生反应膨胀，撑开高聚物原料筒，从而实现封堵，同时在膨胀时，能进一步加固限位结构与外界的连接稳定性，配合防水袋的使用，避免原料的浪费同时保证封堵的效率；相比与现有的通过外接高聚物原料，使得高聚物原料在传输途中即开始膨胀，其中部分的高聚物原料在传输管道中并没有起到封堵突涌水的效果，造成资源的浪费。
8.通过向远离封堵头的一端拉动拉杆，促使限位结构中的第二撑杆转动来撑起第一撑杆。拉杆的拉伸方向同水流方向一致，已减少阻力，更方便实施。
9.防水袋顶部与拉杆顶部位置对应，防水袋底部设置拉绳，高聚物反应后拉紧拉绳，防止高聚物从防水袋流出。
10.本发明的进一步技术方案是：所述旋转结构包括旋转杆以及置于所述旋转杆一端的搅拌板，所述高聚物原料筒套设在所述搅拌板外且所述两个腔体之间的隔板通过所述搅拌板打破。
11.本发明的进一步技术方案是：所述隔板采用易碎材料制成。
12.高聚物原料筒采用较易破碎的薄pe塑料制成，高聚物原料筒分为两个空腔，一个空腔为高聚物原料a腔，另一个空腔内为高聚物原料b腔，高聚物原料a与高聚物原料b之间发生化学反应后体积能迅速膨胀。
13.本发明的进一步技术方案是：所述防水袋与所述高聚物原料筒之间有膨胀空间。
14.本发明的进一步技术方案是：所述限位结构包括第一撑杆、一端与所述撑杆铰接另一端与所述拉杆铰接的第二撑杆以及置于所述第一撑杆外侧的倒刺，所述第一撑杆远离所述第二撑杆的一端与所述主杆铰接。
15.本发明的进一步技术方案是：所述第一撑杆与所述第二撑杆铰接处铰接有抓杆，所述抓杆外侧设有倒刺。
16.本发明的进一步技术方案是：所述抓杆与主杆平行设置。
17.倒刺增加锚固力和摩擦力。
18.本发明的进一步技术方案是：所述主杆靠近所述限位结构的一端设有封堵头。便封堵装置向前突进，同时减少阻力。
19.本发明的进一步技术方案是：所述旋转结构上设有可拆卸的驱动结构。
20.本发明的进一步技术方案是：所述旋转结构上设有第一插齿，所述驱动结构包括插头以及置于所述插头一端且与所述第一插齿配合的第二插齿。
21.本发明的进一步技术方案是：所述插头另一端连接有便携式手枪钻。
22.第二插齿和第一插齿可以紧紧相扣；插头插进便携式手枪钻中，通过手枪钻产生的扭力带动旋转杆转动，使搅拌板可以打破高聚物原料筒内的隔板使得两个腔体连通，并迅速充分搅拌。
23.上述一种便捷式高聚物突涌水封堵装置的封堵方法，所述方法包括以下步骤：
24.步骤一、将所述封堵装置快速插入漏水点，推动主杆的同时，并向回拉动拉杆，使限位结构迅速张开，卡住着力点位；
25.步骤二、通过扭力带动旋转结构转动，使得高聚物原料筒的两个空腔连通，并迅速充分搅拌，高聚物原料筒内的高聚物通过化学反应迅速打开高聚物原料筒，并在防水袋中迅速膨胀，撑满防水袋随后撑满整个突涌水通道；同时膨胀力可增强限位结构的锚固力；
26.步骤三、待高聚物材料完全凝固定型后，即完成封堵。
27.薄壁式突涌水快速封堵方法不需要安装抓杆，只需要采用撑杆进行初步的锚杆固定。通道式突涌水快速治理方法需要安装抓杆，抓杆和撑杆同时进行锚固作用。
28.本发明的有益效果：本发明的便携式高聚物突涌水封堵装置和方法对不同工况下的突涌水病害具有良好的治理效果；
29.高聚物原料筒中分为两个部分，高聚物原料a和原料b分别置于所述两个部分内，通过旋转结构使得原料a和原料b接触，从而发生化学反应膨胀，对突涌水起到封堵的作用，在发生化学反应膨胀时，同时能辅助限位结构向外展开，能更好的促使限位结构与着力点进行定位，保证封堵的稳定性以及封堵的效果；
30.限位结构与拉杆的配合，使得拉杆沿着水流方向拉动时限位结构展开与着力点进行定位，能很大程度上节省人力，保证工作效率；同时倒刺的倾斜方向与水流方向一致，在封堵装置进行封堵过程中不会形成阻力，且水流的压力可使得限位结构与着力点进一步固定，保证封堵装置的稳定性，从而保证封堵效果；
31.本发明可以不借助注浆设备、电力等大型仪器来进行高聚物注浆封堵，只需采用小型便携式手枪钻即可提供动力进行快速封堵，不仅适用于大空间，同时也适用于小空间；
32.本发明通过改变选择限位结构的具体形式对管道类型的突涌水和隧道、大坝类型的突涌水均具有良好的治理效果；如：对薄壁式突涌水快速封堵方法不需要安装抓杆，只需要采用撑杆进行初步的锚杆固定，通道式突涌水快速治理方法需要安装抓杆，抓杆和撑杆同时进行锚固作用；根据需要安装不同的限位结构，使得本发明中的封堵装置适用范围广；
33.对不同工况下的基础工程突涌水病害具有良好的治理效果，该方法时间工期较短，单注浆点位施工时间大概15分钟以内，速度快、工期短，适用于应急抢险病害；对基础工程突涌水快速治理方面提供了一定的参考依据。
附图说明
34.图1为本发明所提供的一种便携式高聚物突涌水封堵装置的示意图；
35.图2为本发明所提供的一种便携式高聚物突涌水封堵装置旋转结构的结构示意图；
36.图3为本发明所提供的高聚物原料筒的结构示意图；
37.图4为本发明所提供的驱动结构的结构示意图；
38.图5为本发明所提供的通道式突涌水快速封堵方法示意图；
39.图6为本发明所提供的薄壁式突涌水快速封堵方法示意图。
具体实施方式
40.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
41.需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限
定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
42.实施例一：
43.针对薄壁式突涌水快速封堵方法不需要安装抓杆，只需要采用撑杆进行初步的锚杆固定；具体如本实施例提供的图2-图4以及图6示出的一种便捷式高聚物突涌水封堵装置，所述装置包括主杆1、拉杆2、旋转结构、高聚物原料筒5、防水袋4以及限位结构，
44.所述拉杆2套设在所述主杆1外且所述拉杆2一端与所述限位结构铰接，所述限位结构远离所述拉杆2的一端与所述主杆1铰接，所述拉杆2沿所述主杆1运动带动所述限位结构撑开或者收拢，
45.所述旋转结构套设在所述拉杆2外侧，所述高聚物原料筒5套设在所述旋转结构一端外侧，所述防水袋4套设在所述高聚物原料筒5外侧，所述高聚物原料筒5包括两个腔体，所述两个腔体可通过所述旋转结构连通，所述高聚物原料筒5易碎或者可开合。
46.高聚物原料筒分为两个空腔，一个空腔为高聚物原料a腔12，另一个空腔内为高聚物原料b腔13，高聚物原料a与高聚物原料b之间发生化学反应后体积能迅速膨胀。
47.所述旋转结构包括旋转杆3以及置于所述旋转杆3一端的搅拌板11，所述高聚物原料筒5套设在所述搅拌板11外且所述两个腔体之间的隔板可通过旋转所述搅拌板11打破。
48.所述隔板采用易碎材料制成。
49.所述防水袋4与所述高聚物原料筒5之间有膨胀空间。
50.所述防水袋4可采用弹性防水材料制成。
51.所述限位结构包括第一撑杆6、一端与所述撑杆6铰接另一端与所述拉杆2铰接的第二撑杆9以及置于所述第一撑杆6外侧的倒刺，所述第一撑杆6远离所述第二撑杆9的一端与所述主杆1铰接。
52.第一撑杆第二撑杆所述主杆1靠近所述限位结构的一端设有封堵头8。
53.所述旋转结构上设有可拆卸的驱动结构。
54.所述旋转结构上设有第一插齿10，所述驱动结构包括插头16、置于所述插头16一端且与所述第一插齿10配合的第二插齿15以及与所述插头16另一端连接的便携式手枪钻17。
55.本发明工作原理：
56.1.针对薄壁式突涌水快速封堵方法，对封堵装置拆卸抓杆7；只需要采用撑杆进行初步的锚杆固定，如图6所示；
57.2.将高聚物封堵装置快速插入漏水点，推动主杆1的同时，并向回拉动拉杆2，使第一撑杆6迅速张开，卡住着力点位；
58.3.安装驱动结构：将驱动结构中第二插齿15插入旋转杆第一插齿10，钻头14另一头插入便携式手枪钻17。通过手枪钻17产生的扭力带动旋转杆3转动，使搅拌板11迅速打破高聚物原料筒5隔板，并迅速充分搅拌，高聚物通过化学反应迅速打破高聚物原料筒5，并在防水袋4中迅速膨胀；高聚物的膨胀力可以迅速撑满防水袋4，随后撑满整个突涌水通道；同
时膨胀力可增强第一撑杆6的锚固力；
59.4.待高聚物材料完全凝固定型后，使用管钳剪掉多余的部分并清理现场。
60.本便携式高聚物突涌水封堵装置和方法对不同工况下的基础工程突涌水病害具有良好的治理效果。该方法时间工期较短，单注浆点位施工时间大概15分钟以内。速度快、工期短，适用于应急抢险病害。
61.实施例二：
62.针对通道式突涌水快速治理方法需要安装抓杆，抓杆和撑杆同时进行锚固作用，具体为本实施例提供的图1-图5示出的一种便捷式高聚物突涌水封堵装置，所述装置包括主杆1、拉杆2、旋转结构、高聚物原料筒5、防水袋4以及限位结构，
63.所述拉杆2套设在所述主杆1外且所述拉杆2一端与所述限位结构铰接，所述限位结构远离所述拉杆2的一端与所述主杆1铰接，所述拉杆2沿所述主杆1运动带动所述限位结构撑开或者收拢，
64.所述旋转结构套设在所述拉杆2外侧，所述高聚物原料筒5套设在所述旋转结构一端外侧，所述防水袋4套设在所述高聚物原料筒5外侧，所述高聚物原料筒5包括两个腔体，所述两个腔体可通过所述旋转结构连通，所述高聚物原料筒5易碎或者可开合。
65.高聚物原料筒分为两个空腔，一个空腔为高聚物原料a腔12，另一个空腔内为高聚物原料b腔13，高聚物原料a与高聚物原料b之间发生化学反应后体积能迅速膨胀。
66.所述旋转结构包括旋转杆3以及置于所述旋转杆3一端的搅拌板11，所述高聚物原料筒5套设在所述搅拌板11外且所述两个腔体之间的隔板可通过旋转所述搅拌板11打破。
67.所述隔板采用易碎材料制成。
68.所述防水袋4与所述高聚物原料筒5之间有膨胀空间。
69.所述防水袋4可采用弹性防水材料制成。
70.所述限位结构包括第一撑杆6、一端与所述撑杆6铰接另一端与所述拉杆2铰接的第二撑杆9以及置于所述第一撑杆6外侧的倒刺，所述第一撑杆6远离所述第二撑杆9的一端与所述主杆1铰接。
71.所述第一撑杆6与所述第二撑杆9铰接处还铰接有与所述主杆1平行设置的抓杆7，所述抓杆7外侧设有倒刺。
72.所述主杆1靠近所述限位结构的一端设有封堵头8。
73.所述旋转结构上设有可拆卸的驱动结构。
74.所述旋转结构上设有第一插齿10，所述驱动结构包括插头16、置于所述插头16一端且与所述第一插齿10配合的第二插齿15以及与所述插头16另一端连接的便携式手枪钻17。
75.本发明工作原理：
76.1.针对通道式突涌水快速治理方法需要安装抓杆7，抓杆7和撑杆6同时进行锚固作用，如图5所示，
77.2.将高聚物封堵装置快速插入漏水点，推动主杆1的同时，并向回拉动拉杆2，使第一撑杆6迅速张开，卡住着力点位；
78.3.安装驱动结构：将驱动结构中第二插齿15插入旋转杆第一插齿10，钻头14另一头插入便携式手枪钻17。通过手枪钻17产生的扭力带动旋转杆3转动，使搅拌板11迅速打破
高聚物原料筒5隔板，并迅速充分搅拌，高聚物通过化学反应迅速打破高聚物原料筒5，并在防水袋4中迅速膨胀；高聚物的膨胀力可以迅速撑满防水袋4，随后撑满整个突涌水通道；同时膨胀力可增强第一撑杆6的锚固力；若为通道式突涌水封堵，膨胀力也可撑开抓杆7，抓杆7倒刺与通道壁相互作用，进一步增加封堵装置的摩擦力和锚固能力；
79.4.待高聚物材料完全凝固定型后，使用管钳剪掉多余的部分并清理现场。
80.本便携式高聚物突涌水封堵装置和方法对不同工况下的基础工程突涌水病害具有良好的治理效果。该方法时间工期较短，单注浆点位施工时间大概15分钟以内。速度快、工期短，适用于应急抢险病害。
81.实施例三：
82.本实施例提供一种便捷式高聚物突涌水封堵装置的封堵方法，所述方法包括以下步骤：
83.步骤一、判断此次突涌水病害的工况，根据实际情况采用相应的治理方式，并对封堵装置进行安装或拆卸抓杆7；由于针对薄壁式突涌水快速封堵方法不需要安装抓杆，只需要采用撑杆进行初步的锚杆固定，采用实施例一中的所述封堵装置即可，针对通道式突涌水快速治理方法需要安装抓杆，抓杆和撑杆同时进行锚固作用，采用实施例二中的所述封堵装置；
84.步骤二、将所述封堵装置快速插入漏水点，推动主杆1的同时，并向回拉动拉杆2，使限位结构迅速张开，卡住着力点位；
85.步骤三、通过扭力带动旋转结构转动，使得高聚物原料筒5的两个空腔连通，并迅速充分搅拌，高聚物原料筒5内的高聚物通过化学反应迅速打开高聚物原料筒5，并在防水袋4中迅速膨胀，撑满防水袋4随后撑满整个突涌水通道；同时膨胀力可增强限位结构的锚固力；
86.具体的：将驱动结构中第二插齿15插入旋转杆第一插齿10，钻头14另一头插入便携式手枪钻17。通过手枪钻17产生的扭力带动旋转杆3转动，使搅拌板11迅速打破高聚物原料筒5隔板，并迅速充分搅拌，高聚物通过化学反应迅速打破高聚物原料筒5，并在防水袋4中迅速膨胀；高聚物的膨胀力可以迅速撑满防水袋4，随后撑满整个突涌水通道；同时膨胀力可增强第一撑杆6的锚固力；若为通道式突涌水封堵，膨胀力也可撑开抓杆7，抓杆7倒刺与通道壁相互作用，进一步增加封堵装置的摩擦力和锚固能力；
87.步骤四、待高聚物材料完全凝固定型后，即完成封堵。
88.待高聚物材料完全凝固定型后，使用管钳剪掉多余的部分并清理现场。
89.本便携式高聚物突涌水封堵装置和方法对不同工况下的基础工程突涌水病害具有良好的治理效果。该方法时间工期较短，单注浆点位施工时间大概15分钟以内。速度快、工期短，适用于应急抢险病害。
90.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。