CN105423855A - 一种倒垂固定装置及其固定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种倒垂固定装置及其固定方法，所述固定装置包括倒垂线护管、垂线线体、基座及磁力控制组件，基座设置于倒垂线护管底部，所述磁力控制组件放置在基座上，所述磁力控制组件顶部设置有锁扣，垂线线体通过锁扣与磁力控制组件相连，即锁扣用于固定垂线线体，所述磁力控制组件包括条形永磁铁及对称分布在条形磁铁两侧的软磁性材料块，条形永磁铁安装在软磁性材料块内部中心设置的圆柱体空腔内；所述固定方法步骤包括安装倒垂线护管、安装垂线线体、下放磁力控制组件并进行倒垂固定、对垂线进行维护和更换。本发明通过磁场产生的吸附力将倒垂固定于孔底，不需要采用砂浆进行固定，完成安装的耗时短，可随时对磁力控制的固定端进行更换。

Description

一种倒垂固定装置及其固定方法
技术领域
本发明属于水电水利工程安全监测技术领域，具体是涉及一种倒垂固定装置及其固定方法。
背景技术
目前，通过设置倒垂线来监测大坝的绝对水平位移是一种非常成熟的技术手段。通常是将倒垂铟钢丝的下端与配套的锚块连接，然后将锚块下入倒垂线钻孔的孔底，并用水泥砂浆进行固结。待固定端的砂浆达到一定强度后，再将铟钢丝的上端固定在倒垂浮筒的连杆上，在浮筒内注入液压油或变器油直到铟钢丝张紧，拉力达到设计值即完成倒垂的安装。
采用上述固定方式，在倒垂安装的过程中往往会遇到以下几个问题：
(1)由于倒垂配备的锚块为金属材料，重量和体积均较大，在锚块下入到垂线钻孔的孔底过程中，需要小心匀速缓慢的下放锚块，以防铟钢丝崩断；
(2)在锚块下放到钻孔孔底后，要对锚块的位置进行调节，使其尽量处于孔底的中心，但由于孔深大、锚块重，使得这种调节非常困难，往往需要花费很长的时间；
(3)由于倒垂孔深入基岩，因此孔底往往会有一定深度的水，特别是深度较大的孔，这种情况更为明显；为保证固结效果，需要先将孔底的水抽排干净，然后立即进行灌浆，同时水泥砂浆配合比需要特别设计，否则其在水下很难保证固结的效果，达不到固定锚块的作用；另外，固结的时间也较长；
(4)由于锚块采用孔底砂浆固结的方式，因此在锚块固定后，无法进行更换，一旦铟钢丝出现崩断的情况，倒垂就会失效，造成难以挽回的损失。
为解决上述问题，公开号为CN102788575A的中国专利公开了一种活动倒垂锚块组件，该组件是将现有固定式锚块替换为活动锚块，可通过专用提升装置对其进行快速更换，解决了现有锚块无法更换的问题；在孔底设置定位卡和丁字形定位杆，可以有效地对锚块的位置进行居中调节，保证安装质量。但该活动锚块是通过自重给铟钢丝提供张紧力，因此锚块的重量很大，相应的体积也较大，譬如该专利所举实例中，对于倒垂设计浮力400N时，锚块的重量达到了80kg，锚块轴向仅圆柱体长度就达到了545mm，孔底安装总长度接近1m，因此锚块的提升在实际运用时并不容易，需要专用的工具才能实现。另外，该专利中的锚块组件均为金属材料，裸露于倒垂孔底环境下，长期使用必然会出现锈蚀的情况，而活动锚块、丁字形定位杆、连接杆一旦锈蚀，对其长期的可靠运行存在安全隐患。
发明内容
本发明针对现有倒垂固定时，因钻孔深，锚块重量和体积较大，导致下放锚块时难以控制，锚块下放后不易调整居中，砂浆固结耗时长且技术要求高，锚块固定后无法更换等问题。提供一种倒垂固定装置及其固定方法。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种倒垂固定装置，包括倒垂线护管、垂线线体、基座及磁力控制组件，所述基座设置于倒垂线护管底部，所述磁力控制组件放置在基座上，所述磁力控制组件顶部设置有锁扣，所述垂线线体通过锁扣与磁力控制组件相连，即锁扣用于固定垂线线体。
所述磁力控制组件包括条形永磁铁及对称分布在条形磁铁两侧的软磁性材料块，其中，在软磁性材料块内部中心设置有一水平向放置的圆柱体空腔，条形永磁铁设置在圆柱体空腔内。
所述条形永磁铁通过圆杆与软磁性材料块连接。
所述圆杆出露于软磁性材料块件的前端设置有控制开关，控制开关由直角角铁制成，在直角角铁上分别设置有圆孔A和圆孔B，并在圆孔A和圆孔B内各穿一根高强线。
所述软磁性材料块与条形永磁铁之间设置有间隙。
所述分布于条形永磁铁两侧的软磁性材料块之间用黄铜隔开。
垂线线体为铟钢丝。
所述基座为镀锌铁块，且外表面均为平滑面。
一种采用上述倒垂固定装置进行倒垂固定的方法，具体方法步骤如下：
第一步、安装倒垂线护管：在倒垂钻孔完成后，在垂线孔内安装的第一根镀锌倒垂线护管的底部焊接基座，然后将倒垂线护管下放到孔底，根据需要依次安装若干根倒垂线护管，直到护管全部安装完成，接着在倒垂线护管外侧进行固结灌浆，使得倒垂线护管固定于垂线孔内；
第二步、安装垂线线体：在将磁力控制装置下放到垂线孔底之前，首先将垂线线体固定连接在磁力控制组件顶部的锁扣上，并保证控制开关置于竖直位置，同时在控制开关直角角铁的圆孔A和圆孔B内各穿一根高强线，至此安装前的工作完成；
第三步、下方磁力控制组件并进行倒垂固定：将整个磁力控制组件下放到孔底，使得磁力控制组件的底面与基座接触，通过提升垂线线体来适当调整磁力控制组件的位置使其居中；然后，提拉圆孔B的高强线，使圆杆带动条形永磁铁转动，条形永磁铁的N-S极处于水平位置，使整个装置依靠磁力吸附在基座上，完成倒垂的固定工作；
第四步、对垂线进行维护和更换：在对整套垂线进行维护和更换固定端磁力控制组件时，提拉圆孔A内的高强线，使圆杆带动条形永磁铁转动，条形永磁铁的N-S极处于竖直位置，直接将整套固定装置提升出垂线孔；然后按照上述第一步、第二步、第三步的方法即可对其重新安装。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过磁场产生的吸附力将倒垂固定于孔底，不需要采用砂浆进行固定，因此不需要等待砂浆固结和试配等工作，完成安装的耗时短，质量高；本发明的磁力可控，因此可随时对磁力控制的固定端进行更换；本发明可提供的磁力大小介于40～160kg，相应的磁力控制组件高度介于50～80mm，上下面为50×50mm的正方形，重量在2kg以内，因此组件的重量和体积均大大减小，现场安装非常方便，同时在安装过程中对固定位置的调节也很容易；本发明提供的磁力可依据倒垂线设计拉力值来确定，而且所有构件使用的材料均为常见材料，因此适用性强，经济性好，可广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明中磁力控制处于打开状态的结构示意图；
图4为本发明中磁力控制处于关闭状态的结构示意图。
图中：1-锁扣，2-垂线线体，3-条形永磁铁，4-圆杆，5-控制开关，6-软磁性材料块，7-黄铜，8-倒垂线护管，9-基座，51-圆孔A，52-圆孔B。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示，本发明所述的一种倒垂固定装置，包括倒垂线护管8、垂线线体2、基座9及磁力控制组件，所述基座9设置于倒垂线护管8底部，所述磁力控制组件放置在基座9上，所述磁力控制组件顶部设置有锁扣1，所述垂线线体2通过锁扣1与磁力控制组件相连，即锁扣1用于固定垂线线体2。本技术方案通过磁力控制组件的磁场产生的吸附力将倒垂固定于孔底，不需要采用砂浆进行固定，因此不需要等待砂浆固结和试配等工作，完成安装的耗时短，质量高；本发明的磁力可控，因此可随时对磁力控制的固定端进行更换。
所述磁力控制组件包括条形永磁铁3及对称分布在条形磁铁3两侧的软磁性材料块6，其中，在软磁性材料块6内部中心设置有一水平向放置的圆柱体空腔，条形永磁铁3设置在圆柱体空腔内。
所述条形永磁铁3通过圆杆4与软磁性材料块6连接。
所述圆杆4出露于软磁性材料块6件的前端设置有控制开关5。控制开关5用于控制内部条形永磁铁3的转动。所述控制开关5由直角角铁制成，在直角角铁上分别设置有圆孔A51和圆孔B52，并在圆孔A51和圆孔B52内各穿一根高强线。
所述软磁性材料块6与条形永磁铁3之间设置有间隙。
所述分布于条形永磁铁3两侧的软磁性材料块6之间用黄铜7隔开。
垂线线体2为铟钢丝。
所述基座9为镀锌铁块，且外表面均为平滑面。
在实际制作中，所述磁力控制组件为长方体，外侧均为平滑面，组成磁力控制组件的所有构件均进行防锈处理。
所述条形永磁铁3的左侧为N极，右侧为S极。
下面结合图1至图4进一步说明本发明的实施步骤如下：
第一步、安装倒垂线护管：在倒垂钻孔完成后，在垂线孔内安装的第一根镀锌倒垂线护管8的底部焊接基座9，基座9为一厚度为1cm的镀锌铁块，然后将倒垂线护管8下放到孔底，依次安装第2根、第3根……第n根倒垂线护管8，直到护管全部安装完成，接着在倒垂线护管8外侧进行固结灌浆，使得倒垂线护管8固定于垂线孔内；
第二步、安装垂线线体：在将磁力控制装置下放到垂线孔底之前，首先将垂线线体2固定连接在磁力控制组件顶部的锁扣1上，并保证控制开关5置于竖直位置，此时条形永磁铁3的N-S极构成闭合回路，软磁性材料块6未被磁化而不具有磁性，同时在控制开关5直角角铁的圆孔A51和圆孔B52内各穿一根高强线，至此安装前的工作完成；
第三步、下方磁力控制组件并进行倒垂固定：将整个磁力控制组件下放到孔底，使得磁力控制组件的底面与基座9接触，通过提升垂线线体2来适当调整磁力控制组件的位置使其居中；然后，提拉圆孔B52的高强线，此时圆杆4带动条形永磁铁3转动，条形永磁铁3的N-S极处于水平位置，其两侧的软磁性材料块6被磁化而具有磁性，整个装置依靠磁力紧紧吸附在基座9上，完成倒垂的固定工作；
第四步、对垂线进行维护和更换：如果发生铟钢丝断裂或者对整套垂线进行维护，需要更换固定端磁力控制组件，则提拉圆孔A51内的高强线，此时圆杆4带动条形永磁铁3转动，条形永磁铁3的N-S极处于竖直位置，其两侧的软磁性材料块6将立即失去磁性，此时可直接将整套固定装置提升出垂线孔；然后按照上述第1步、第2步、第3步的方法即可对其重新安装。

Claims (9)

1.一种倒垂固定装置，其特征在于：包括倒垂线护管(8)、垂线线体(2)、基座(9)及磁力控制组件，所述基座(9)设置于倒垂线护管(8)底部，所述磁力控制组件放置在基座(9)上，所述磁力控制组件顶部设置有锁扣(1)，所述垂线线体(2)通过锁扣(1)与磁力控制组件相连，即锁扣(1)用于固定垂线线体(2)。
2.根据权利要求1所述的一种倒垂固定装置，其特征在于：所述磁力控制组件包括条形永磁铁(3)及对称分布在条形磁铁(3)两侧的软磁性材料块(6)，其中，在软磁性材料块(6)内部中心设置有一水平向放置的圆柱体空腔，条形永磁铁(3)设置在圆柱体空腔内。
3.根据权利要求1所述的一种倒垂固定装置，其特征在于：所述条形永磁铁(3)通过圆杆(4)与软磁性材料块(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种倒垂固定装置，其特征在于：所述圆杆(4)出露于软磁性材料块(6)件的前端设置有控制开关(5)，控制开关(5)由直角角铁制成，在直角角铁上分别设置有圆孔A(51)和圆孔B(52)，并在圆孔A(51)和圆孔B(52)内各穿一根高强线。
5.根据权利要求2所述的一种倒垂固定装置，其特征在于：所述软磁性材料块(6)与条形永磁铁(3)之间设置有间隙。
6.根据权利要求2所述的一种倒垂固定装置，其特征在于：所述分布于条形永磁铁(3)两侧的软磁性材料块(6)之间用黄铜(7)隔开。
7.根据权利要求1所述的一种倒垂固定装置，其特征在于：垂线线体(2)为铟钢丝。
8.根据权利要求1所述的一种倒垂固定装置，其特征在于：所述基座(9)为镀锌铁块，且外表面均为平滑面。
9.一种采用如权利要求1至8任意一项所述的倒垂固定装置进行倒垂固定的方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
第一步、安装倒垂线护管：在倒垂钻孔完成后，在垂线孔内安装的第一根镀锌倒垂线护管(8)的底部焊接基座(9)，然后将倒垂线护管(8)下放到孔底，根据需要依次安装若干根倒垂线护管(8)，直到护管全部安装完成，接着在倒垂线护管(8)外侧进行固结灌浆，使得倒垂线护管(8)固定于垂线孔内；
第二步、安装垂线线体：在将磁力控制装置下放到垂线孔底之前，首先将垂线线体(2)固定连接在磁力控制组件顶部的锁扣(1)上，并保证控制开关(5)置于竖直位置，同时在控制开关(5)直角角铁的圆孔A(51)和圆孔B(52)内各穿一根高强线，至此安装前的工作完成；
第三步、下方磁力控制组件并进行倒垂固定：将整个磁力控制组件下放到孔底，使得磁力控制组件的底面与基座(9)接触，通过提升垂线线体(2)来适当调整磁力控制组件的位置使其居中；然后，提拉圆孔B(52)的高强线，使圆杆(4)带动条形永磁铁(3)转动，条形永磁铁(3)的N-S极处于水平位置，使整个装置依靠磁力吸附在基座(9)上，完成倒垂的固定工作；
第四步、对垂线进行维护和更换：在对整套垂线进行维护和更换固定端磁力控制组件时，提拉圆孔A(51)内的高强线，使圆杆(4)带动条形永磁铁(3)转动，条形永磁铁(3)的N-S极处于竖直位置，直接将整套固定装置提升出垂线孔；然后按照上述第一步、第二步、第三步的方法即可对其重新安装。
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