CN113279398B - 一种磁性锚杆加固的装置及使用方法 - Google Patents

一种磁性锚杆加固的装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

一种磁性锚杆加固的装置,包括水循环冷却机组、磁化装置和电源箱,磁化装置工作时安设于金属锚杆的一端,金属锚杆的另一端插入到工作地面以下并在金属锚杆的周围灌入磁性浆液,磁化装置的底部通过进水管和出水管与水循环冷却机组相连,磁化装置的顶部通过导线与电源箱相连;本发明提供一种全新的磁性支护技术,通过电磁力使磁性浆液与锚杆之间贴合的更加紧密,并且能够在一定条件下实现反重力注浆,使锚杆支护施工的效果更加优良,并延长了锚杆的使用年限。

Description

一种磁性锚杆加固的装置及使用方法
技术领域
本发明涉及土木工程施工设备领域,具体地涉及一种磁性锚杆加固的装置及使用方法。
背景技术
土层锚杆施工,是作为基坑支护用的锚杆是在做完基坑围护结构的钢筋混凝土桩、灌注桩或地下连续墙以后,配合基坑开挖进程,当挖到锚杆设计深度时,向土层内部进行锚杆施工。锚杆施工的程序通常包括在土层中成孔、插入锚杆、灌浆、张拉锚固等步骤。
锚杆施工技术应用于我们身边的各个地方,例如:边坡、隧道、坝体等施工地点。锚杆作为深入地层的受拉构件,由于锚杆深埋岩土体的隐蔽性,我们无法随时随地的了解锚杆在岩土中的情况。随着年份的增加,整个锚固体也会随之老化并降低整个岩土体的承载能力,此时再进行岩体的修复是一个较为庞大的工程。此外,在传统锚杆施工技术中,当我们将锚杆斜向上或竖直向上放置时,在这种情况下进行注浆通常较为困难且无法忽略重力对注入浆液的影响,最终导致使浆液的密度降低,进而造成浆液与锚杆之间贴合不紧密,影响最终的施工质量。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题,本发明所提供一种磁性锚杆加固的装置及使用方法,装置提供一种全新的磁性支护技术,通过电磁力使磁性浆液与锚杆之间贴合的更加紧密,并且能够在一定条件下实现反重力注浆,使锚杆支护施工的效果更加优良,延长了锚杆的使用年限。
为了解决上述技术问题,本发明采取了如下技术方案来实现:
一种磁性锚杆加固的装置,包括水循环冷却机组、磁化装置和电源箱,磁化装置工作时安设于金属锚杆的一端,金属锚杆的另一端插入到工作地面以下并在金属锚杆的周围灌入磁性浆液,磁化装置的底部通过进水管和出水管与水循环冷却机组相连,磁化装置的顶部通过导线与电源箱相连。
优选的方案中,磁化装置的外壳由两个金属圆筒相互套接而成,两个金属圆筒构成内中空的结构,金属圆筒之间的中空部位填充有冷却水,磁化装置的顶部封闭,底部开设有金属锚杆安装孔;
磁化装置的内部还设有金属内筒,金属内筒的外壁处缠绕有漆包铜线,磁化装置的顶部开设有引线管,导线穿过引线管后与漆包铜线相连接,磁化装置的底部设有水管接口,水管接口一端与磁化装置的内中空部位相连通,水管接口的另一端连通进水管和出水管。
优选的方案中,金属锚杆和磁化装置之间可采用螺纹连接和夹具固定连接两种连接方式;
采用螺纹连接方式时,金属锚杆的一端设有螺纹连接头,金属内筒内开设有相同大小的螺纹孔,金属锚杆和金属内筒之间螺纹连接;
采用夹具固定连接时,金属锚杆的一端插入到金属内筒内,金属内筒的外部设有固定夹具,金属锚杆和金属内筒之间通过固定夹具夹紧固定。
优选的方案中,固定夹具包括有夹板,旋转轴和弹簧;所述夹板设于金属内筒的端口处,夹板和金属内筒之间设有旋转轴,旋转轴一端与金属内筒的端口活动连接并围绕旋转轴的轴心自由旋转,旋转轴的另一端与夹板固定连接,旋转轴的外壁处设有弹簧,弹簧连接金属内筒和夹板。
优选的方案中,夹板和金属锚杆的接触部位粘贴有防滑胶垫。
磁性锚杆加固的装置使用方法,使用时包括以下步骤:
Step1:确认钻孔位置,用钻机在已经确定的钻孔位置钻孔并钻至规定深度;
Step2:组装磁化装置,用导线连接电源箱和漆包铜线,用进水管和出水管分别连接水循环冷却机组和磁化装置上的水管接口;
Step3:清理钻孔和钻孔周围的残渣,防止颗粒残渣混入后续的磁性浆液内;
Step4:将金属锚杆插入到钻孔内,若金属锚杆锈蚀严重或者有划痕,则选择换一根较为干净的金属锚杆;
Step5:将金属锚杆与磁化装置相连接,并确保其已连接稳固;
Step6:配制磁性浆液;
Step7:将磁性浆液填充到钻孔中;
Step8:注浆完毕后,通过调节电源箱功率来改变电流大小进而改变漆包铜线产生的电磁力大小,使磁性浆液来回流动并排出气泡,使磁性浆液更加密实;
Step9:待磁性浆液凝固后将装置从金属锚杆的上端取下,先关闭水循环冷却机组,再关闭电源箱,最后对磁化装置进行清洗。
在Step5中金属锚杆与磁化装置之间共有两种连接方式,分别是螺纹连接和夹具固定连接,工作人员可根据现场实际情况选择合适的方式进行连接。
在Step6中磁性浆液的配置方式为,当配置的磁性浆液总质量为M时,则需要水泥的质量为0.3—0.4M,水的质量为0.2-0.3M,磁粉的质量为0.1-0.15M,水玻璃的质量为0.05-0.07M,快硬剂的质量为0.05-0.07M。
在Step7中在往钻孔内填充磁性浆液的过程中,需要先打开水循环冷却机组,待磁化装置的温度稳定后再打开电源箱并使漆包铜线开始工作,避免漆包铜线的温度过高,影响整个磁化装置工作质量。
本专利可达到以下有益效果:
1、装置通过在金属锚杆的一端缠绕漆包铜线,当漆包铜线上的电流达到一定的大小后,漆包铜线产生的电磁力会传导到金属锚杆的锚固段,并让锚固段具有电磁吸力并吸引磁性浆液,使金属锚杆与浆液贴合的更加紧密;
2、装置提供了两种与金属锚杆连接的方式,即螺纹连接和夹具连接,使用者可根据现场实际情况自由选择合理的连接方式;
3、本装置中的磁化装置采用铝合金制成,具有强度大、导热性好、不易生锈的特点,且不会导电安全性能较好;
4、通过改变装置中的电源功率可改变电流大小,进而改变电磁力的大小,磁力的改变可使浆液来回震动,进而排出浆液内的气泡,使浆液填充的更加密实;
5、装置可使金属锚杆的锚固段带有磁性,进而实现反重力注浆,完成传统的锚杆施工无法完成的工作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明整体结构意图;
图2为本发明整体结构意图二;
图3为本发明磁化装置剖视结构放大示意图;
图4为本发明采用固定夹具连接示意图;
图5为本发明固定夹具结构示意图。
图中:磁化装置1、金属内筒1-1、漆包铜线1-2、金属圆筒1-3、引线管1-4、水管接口1-5、磁性浆液2、电源箱3、水循环冷却机组4、金属锚杆5、进水管6-1、出水管6-2、导线7、螺纹连接头8、固定夹具9、包括有夹板9-1,旋转轴9-2、弹簧9-3。
具体实施方式
如图1和图2所示,一种磁性锚杆加固的装置,包括水循环冷却机组4、磁化装置1和电源箱3,磁化装置1工作时安设于金属锚杆5的一端并用于给整个金属锚杆5施加电磁力,金属锚杆5的另一端插入到工作地面以下并在金属锚杆5的周围填充磁性浆液2,磁化装置1的底部通过进水管6-1和出水管6-2与水循环冷却机组4相连,用于工作时给磁化装置1降温,磁化装置1的顶部通过导线7与电源箱3相连,用于接通电源后对其施加电磁力。
优选的方案如图3所示,磁化装置1的外壳由两个金属圆筒1-3相互套接而成,两个金属圆筒1-3相互构成内中空的筒状结构,金属圆筒1-3之间的中空部位填充有冷却水,冷却水连通水循环冷却机组4可降低磁化装置1的工作时的温度,磁化装置1的顶部封闭,底部开设有金属锚杆安装孔,金属锚杆5工作时从安装孔插入到磁化装置1内,金属圆筒1-3采用铝合金材质制作而成,可保证其良好的导热性和绝缘性;
磁化装置1的内部还设有金属内筒1-1,金属内筒1-1内部插入金属锚杆5,金属内筒1-1的外壁处缠绕有漆包铜线1-2,磁化装置1的顶部开设有引线管1-4,导线7穿过引线管1-4后与漆包铜线1-2相连接,工作时导线7接通电源并使漆包铜线1-2内通入电流,漆包铜线1-2通入电流后产生感应电磁,金属内筒1-1内的金属中的金属锚杆5收到电磁感应也会相应的产生电磁力,磁化装置1的底部设有水管接口1-5,水管接口1-5一端与磁化装置1的内中空部位相连通,水管接口1-5的另一端连通进水管6-1和出水管6-2,工作时冷却水通过进水管6-1进入到磁化装置1的内中空部位并对其降温,再通过出水管6-2流入到水循环冷却机组4循环降温。
优选的方案如图3至图5所示,金属锚杆5和磁化装置1之间可采用螺纹连接和夹具固定连接两种连接方式;
采用螺纹连接方式时,金属锚杆5的一端设有螺纹连接头8,金属内筒1-1内开设有相同大小的螺纹孔,金属锚杆5上的螺纹连接头8插入到金属内筒1-1内并与其螺纹连接;
采用夹具固定连接时,金属锚杆5上没有螺纹连接头8,金属内筒1-1的外部设有固定夹具9,金属锚杆5的一端插入到金属内筒1-1内后再通过,金属内筒1-1外部的固定夹具9夹紧固定。
优选的方案如图5所示,固定夹具9包括有夹板9-1,旋转轴9-2和弹簧9-3;所述夹板9-1设于金属内筒1-1的端口处,夹板9-1和金属内筒1-1之间设有旋转轴9-2,旋转轴9-2一端与金属内筒1-1的端口活动连接并围绕旋转轴9-2的轴心自由旋转,旋转轴9-2的另一端与夹板9-1固定连接,旋转轴9-2的外壁处设有弹簧9-3,弹簧9-3连接金属内筒1-1和夹板9-1,工作时先手动旋转夹板9-1并使其打开,再将金属锚杆5插入到金属内筒1-1内,松开夹板9-1,弹簧9-3产生回弹力会驱动旋转轴9-2向回旋转,夹板9-1即可随之夹紧金属锚杆5;夹板9-1和金属锚杆5的接触部位粘贴有防滑胶垫可进一步的提升连接的紧固度,防止金属锚杆5在金属内筒1-1内左右晃动。
实施案例;
步骤1:确认钻孔位置,用钻机在已经确定的钻孔位置钻孔并钻至规定深度;
步骤2:组装磁化装置1,用导线7连接电源箱3和漆包铜线1-2,用进水管6-1和出水管6-2分别连接水循环冷却机组4和磁化装置1上的水管接口1-5;
步骤3:清理钻孔和钻孔周围的残渣,防止颗粒残渣混入后续的磁性浆液2内影响磁性浆液2的最终性能;
步骤4:将金属锚杆5插入到钻孔内,若金属锚杆5锈蚀严重或者有划痕,则选择换一根较为干净的金属锚杆5,以保证金属锚杆5工作时能输出稳定的电磁力;
步骤5:根据现场情况选择合适的连接方式将金属锚杆5与磁化装置1连接,并确保其已连接稳固;
步骤6:配制磁性浆液2;
步骤7:将磁性浆液2填充到钻孔中,注浆的过程中需注意设备的运行状态;
步骤8:注浆完毕后,通过调节电源箱3功率来改变电流大小进而改变漆包铜线1-2产生的电磁力大小,使磁性浆液2来回流动并排出气泡,使磁性浆液2填充的更加密实;
步骤9:待磁性浆液2凝固后将装置从金属锚杆5的上端取下,先关闭水循环冷却机组4,再关闭电源箱3,最后对磁化装置1进行清洗。
步骤5中,金属锚杆5与磁化装置1之间共有两种连接方式,分别是螺纹连接和夹具固定连接,工作人员根据现场实际情况选择合适的方式进行连接;
采用螺纹连接时,将金属锚杆5上的螺纹连接头8插入到金属内筒1-1内并与其螺纹连接;
采用固定夹具连接时,手动旋转夹板9-1并使其打开,再将金属锚杆5插入到金属内筒1-1内,最后松开夹板9-1使夹板9-1夹紧金属锚杆5完成固定。
步骤6中,磁性浆液2的配置方式为,当配置的磁性浆液2总质量为M时,则需要水泥的质量为0.3—0.4M,水的质量为0.2-0.3M,磁粉的质量为0.1-0.15M,水玻璃的质量为0.05-0.07M,快硬剂的质量为0.05-0.07M;快硬剂的作用可以促进磁性砂浆快速凝结,进而减少磁化装置1的工作时间,避免磁化装置1发热烧坏。
步骤7中,在往钻孔内填充磁性浆液2的过程中,需要先打开水循环冷却机组4,待磁化装置1的温度稳定后再打开电源箱3并使漆包铜线1-2开始工作,避免漆包铜线1-2的温度过高,影响整个磁化装置1工作质量。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制,在互不冲突的前提下,本发明记载的各项技术特征能够互相组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磁性锚杆加固的装置,包括水循环冷却机组(4)、磁化装置(1)和电源箱(3),其特征在于:磁化装置(1)工作时安设于金属锚杆(5)的一端,金属锚杆(5)的另一端插入到工作地面以下并在金属锚杆(5)的周围灌入磁性浆液(2),磁化装置(1)的底部通过进水管(6-1)和出水管(6-2)与水循环冷却机组(4)相连,磁化装置(1)的顶部通过导线(7)与电源箱(3)相连;
磁化装置(1)的外壳由两个金属圆筒(1-3)相互套接而成,两个金属圆筒(1-3)构成内中空的结构,金属圆筒(1-3)之间的中空部位填充有冷却水,磁化装置(1)的顶部封闭,底部开设有金属锚杆的安装孔,金属圆筒(1-3)采用铝合金材质制作而成;
磁化装置(1)的内部还设有金属内筒(1-1),金属内筒(1-1)的外壁处缠绕有漆包铜线(1-2),磁化装置(1)的顶部开设有引线管(1-4),导线(7)穿过引线管(1-4)后与漆包铜线(1-2)相连接,磁化装置(1)的底部设有水管接口(1-5),水管接口(1-5)一端与磁化装置(1)的内中空部位相连通,水管接口(1-5)的另一端连通进水管(6-1)和出水管(6-2)。
2.根据权利要求1所述的磁性锚杆加固的装置,其特征在于:金属锚杆(5)和磁化装置(1)之间可采用螺纹连接和夹具固定连接两种连接方式;
采用螺纹连接方式时,金属锚杆(5)的一端设有螺纹连接头(8),金属内筒(1-1)内开设有相同大小的螺纹孔,金属锚杆(5)和金属内筒(1-1)之间螺纹连接;
采用夹具固定连接时,金属锚杆(5)的一端插入到金属内筒(1-1)内,金属内筒(1-1)的外部设有固定夹具(9),金属锚杆(5)和金属内筒(1-1)之间通过固定夹具(9)夹紧固定。
3.根据权利要求2所述的磁性锚杆加固的装置,其特征在于:固定夹具(9)包括有夹板(9-1),旋转轴(9-2)和弹簧(9-3);所述夹板(9-1)设于金属内筒(1-1)的端口处,夹板(9-1)和金属内筒(1-1)之间设有旋转轴(9-2),旋转轴(9-2)一端与金属内筒(1-1)的端口活动连接并围绕旋转轴(9-2)的轴心自由旋转,旋转轴(9-2)的另一端与夹板(9-1)固定连接,旋转轴(9-2)的外壁处设有弹簧(9-3),弹簧(9-3)连接金属内筒(1-1)和夹板(9-1)。
4.根据权利要求3所述的磁性锚杆加固的装置,其特征在于:夹板(9-1)和金属锚杆(5)的接触面粘贴有防滑胶垫。
5.根据权利要求1所述的磁性锚杆加固的装置的使用方法,其特征在于,装置使用时包括以下步骤:
Step1:确认钻孔位置,用钻机在已经确定的钻孔位置钻孔并钻至规定深度;
Step2:组装磁化装置(1),用导线(7)连接电源箱(3)和漆包铜线(1-2),用进水管(6-1)和出水管(6-2)分别连接水循环冷却机组(4)和磁化装置(1)上的水管接口(1-5);
Step3:清理钻孔和钻孔周围的残渣,防止颗粒残渣混入后续填充的磁性浆液(2)内;
Step4:将金属锚杆(5)插入到钻孔内,若金属锚杆(5)锈蚀严重或者有划痕,则选择换一根较为干净的金属锚杆(5);
Step5:将金属锚杆(5)与磁化装置(1)相连接,并确保其连接稳固;
Step6:配制磁性浆液(2);
Step7:将磁性浆液(2)填充到钻孔中;
Step8:注浆完毕后,通过调节电源箱(3)功率来改变电流大小进而改变漆包铜线(1-2)产生的电磁力大小,使磁性浆液(2)来回流动并排出气泡,使磁性浆液(2)填充的更加密实;
Step9:待磁性浆液(2)凝固后将装置从金属锚杆(5)的上端取下,先关闭水循环冷却机组(4),再关闭电源箱(3),最后对磁化装置(1)进行清洗。
6.根据权利要求5所述的磁性锚杆加固的装置的使用方法,其特征在于:在Step5中,金属锚杆(5)与磁化装置(1)之间共有两种连接方式,分别是螺纹连接和夹具固定连接,工作人员根据现场实际情况选择合适的方式进行连接。
7.根据权利要求5所述的磁性锚杆加固的装置的使用方法,其特征在于:在Step6中,磁性浆液(2)的配置方式为,当配置的磁性浆液(2)总质量为M时,则需要水泥的质量为0.3—0.4M,水的质量为0.2-0.3M,磁粉的质量为0.1-0.15M,水玻璃的质量为0.05-0.07M,快硬剂的质量为0.05-0.07M。
8.根据权利要求5所述的磁性锚杆加固的装置的使用方法,其特征在于:在Step7中,在往钻孔内填充磁性浆液(2)的过程中,需要先打开水循环冷却机组(4),待磁化装置(1)的温度稳定后再打开电源箱(3)并使漆包铜线(1-2)开始工作,避免漆包铜线(1-2)的温度过高,影响整个磁化装置(1)工作质量。
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Application publication date: 20210820

Assignee: Hubei Hongzhuo Architectural Design Co.,Ltd.

Assignor: CHINA THREE GORGES University

Contract record no.: X2023980043461

Denomination of invention: A device and usage method for magnetic anchor rod reinforcement

Granted publication date: 20220701

License type: Exclusive License

Record date: 20231019

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Assignee: Hubei Hongzhuo Architectural Design Co.,Ltd.

Assignor: CHINA THREE GORGES University

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Date of cancellation: 20240402

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