CN113373919B - 一种电磁锚管结构及磁汇聚注浆施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁锚管结构及磁汇聚注浆施工工艺，它包括锚管，所述锚管的内部通过多种不同的排布方式设置有电磁铁，所述电磁铁与锚管周围的磁性砂浆相配合，并对其进行吸附；所述锚管的内部填充注入有用于对电磁铁进行降温冷却的冷却油；注浆时，所述锚管的顶端配合固定有高密封性的三孔密封塞，仰孔注浆时，所述锚管的顶端配合固定有高密封性的两孔密封塞，通过本发明来改善现有的锚头处浆体密实度的问题，以及在仰孔注浆时浆液无法完全注满，水下注浆时浆液与水互溶的问题，达到锚头处浆液密实度增加、锚固性能，增强锚杆极限抗拔力的效果。

Description

一种电磁锚管结构及磁汇聚注浆施工工艺

技术领域

本发明涉及一种电磁锚管结构及磁汇聚注浆施工工艺，属于岩土工程中锚杆加固技术领域。

背景技术

近年来，国内外岩土工程领域针对传统锚杆与锚头的改进进行了大量的研究。随着岩土工程的飞速发展，锚固技术已经成为其中的重要分支。广泛应用于边坡防护、基坑、隧道、坝体、码头、地铁、地下空间工程及拉力型基础等工程领域。

目前，广为应用的锚杆为中空钢管以及钢筋砂浆锚杆，仅通过水泥砂浆进行粘结，对于普通土层缝隙较少时可广为应用此方法。在锚杆的安装方式中有管缝式锚杆和自旋式锚杆，适用性广且锚固可靠。而对于仰孔注浆，水下注浆等实际操作环境下，土层或水层中缝隙较大时注浆难以灌满以及对提升锚固性能，增强锚杆极限抗拔力方法还没有有效的处理方法。

例如《关于水下注浆孔封孔工艺的创新》中所提：浆液在一定压力下对土石中的孔隙进行填充，由此达到堵漏、防渗和改良软基的目的，但是进行水下注浆时其专利中的浆液会有与水互相融合的现象，而磁性砂浆的运用比普通水泥更具有一定的抗分散能力，通过一种电磁锚管结构及磁汇聚注浆施工工艺可以进一步地提升在水下注浆时磁性砂浆与水的抗分散能力。再例如《一种注浆体内含有骨架的锚杆及施工方法》中：向锚孔内灌注浆液，使骨架结构与孔内浆液粘结结合。当该浇灌技术适用于仰孔注浆注或者有倾斜角度孔洞注浆时会有浆液注不满的情况，导致其将浆液不能完全和骨架结构与孔内浆液粘结结合。但是通过本专利，在仰孔注浆的实际操作情况下，防止泥浆不能完全注满锚杆，设计了一种高密封性的两孔密封抽成真空再进行注浆的技术。再例如《一种具有磁敏增稠作用的加固浆液的使用方法》中提到：丙烯酰胺、交联剂、促凝剂、强还原剂、缓凝剂与适量的水相互混的使用方法，丙烯酰胺虽然可以用作化学灌浆剂，用于土木工程的隧道开掘、油井钻探、矿井和水坝等工程的堵漏，但是这种新的化学灌浆材料还有强度比较低的缺点，而且由于原料及设备等方面的原因，目前成本还较高，并不适用于目前国内的应用环境，并且丙烯酰胺是一种毒性较大的化合物，对人的神经系统损害很大，因此并不建议使用。而磁性砂浆的制备简单性价比高，更加容易应用和大面积推广。并且该专利中还提到：所述磁性颗粒为粒径为微米级的铁、钴、镍及其合金等多磁畴材料颗粒，其粒径在1-10微米之间。该磁性材料中并没有添加均匀混合剂，会导致其分布不均匀而介质不均匀容易导致“团聚效应”，即具有明显团聚效应，聚集成块从而大大影响电磁场的分布和磁性的大小。

尽管现在国内已有许多对注浆施工工艺的改善，而对于锚管内部加入电磁铁以及磁汇聚注浆施工工艺还未曾涉及。因此开发新型的磁锚工艺技术已经成为解决锚固注浆技术发展的热点问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便的电磁锚管结构及磁汇聚注浆施工工艺，来改善现有的锚头处浆体密实度的问题，以及在仰孔注浆时浆液无法完全注满，水下注浆时浆液与水互溶的问题，达到锚头处浆液密实度增加、锚固性能，增强锚杆极限抗拔力的效果。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种电磁锚管结构，它包括锚管，所述锚管的内部通过多种不同的排布方式设置有电磁铁，所述电磁铁与锚管周围的磁性砂浆相配合，并对其进行吸附；

所述锚管的内部填充注入有用于对电磁铁进行降温冷却的冷却油；

注浆时，所述锚管的顶端配合固定有高密封性的三孔密封塞，所述三孔密封塞呈梯形结构，下端设有丝口，三孔密封塞下端设置有朝下延伸并与锚管内壁上端螺纹配合的螺纹塞体和密封圈；所述三孔密封塞上设置有用于注入冷却油的冷却油注入孔，用于导出冷却油的冷却油注出孔和用于通过控制电磁铁精细控制开关导线的导线孔；

仰孔注浆时，所述锚管的顶端配合固定有高密封性的两孔密封塞，所述两孔密封塞呈梯形结构，下端设有丝口，密封塞下端设置有朝下延伸并与锚管内壁上端螺纹配合的螺纹塞体和密封圈；所述两孔密封塞上设置有用于对中空锚管抽真空的抽气口，所述抽气口通过真空管与真空泵相连，所述真空管上设置有压力表和一号开关；所述两孔密封塞上设置有用于注入自膨胀水泥浆的注浆孔，所述注浆孔所在注浆管上安装有二号开关。

所述电磁铁有三种不同的排布方式，包括：中空圆柱体电磁铁排布方式、十字形交叉叠加电磁铁排布方式和多边形相切电磁铁排布方式。

所述中空圆柱体电磁铁排布方式是采用刚好内切于锚管的中空圆柱体电磁铁，在锚管内嵌套中空型整体式圆柱体电磁体从而使得锚管外壁能够形成均匀排布的电磁场，并且在使用后能够对电磁铁进行回收利用。

所述十字形交叉叠加电磁铁排布方式是采用十字型圆柱体电磁棒中心重合交叉叠放的结构，通过将多个电磁体交叉叠放，依次改变S极N极方向以便产生全方位立体高强度磁场，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度，并且在使用后能够对电磁铁进行回收利用。

所述多边形相切电磁铁排布方式是采用至少三块电磁铁片构成多边体并内切于圆柱体锚管内部，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度，并且在使用后可以对电磁铁进行回收利用。

在利用电磁体吸附磁性砂浆之后，回收冷却油，并旋转三孔密封塞，撤走电磁体，向空心锚管内填充含有添加了15%-30%膨胀剂的水泥浆，并保证添加了膨胀剂之后的水泥浆在锚管内有往外扩张的趋势，使得锚管壁扩展往外变形增加锚固体和围岩边界的摩擦力，提高抗拔力。

所述磁性砂浆采用水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%。

水下注浆时，实际施工前测量好涉水锚孔的大小，预设计好由水溶膜制备好的膜袋，再将配置好的磁性砂浆填充到膜袋内，形成囊体，将囊体投入涉水锚孔中，让其吸附在锚管周围缓解磁性砂浆和水互溶的情况；所述水溶膜是一种能够通过水迅速降解的环保包装材料。

采用任意一项所述电磁锚管结构进行磁汇聚注浆施工工艺，包括以下步骤：

当采用电磁锚管增加锚头锚固力时，施工步骤为：

Step1.1：锚孔洞打好后，将电磁锚管插入孔洞中；

Step1.2：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%，搅拌均匀；

Step1.3：将搅拌好的水泥基磁汇聚浆液注入孔洞中即可；

在仰孔注浆的环境下，应用电磁锚管及水泥基磁汇聚浆液注浆施工步骤为：

Step2.1：在实际施工前测量好涉水锚孔的大小；

Step2.2；锚杆孔洞打好后，插入锚管；

Step2.3：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%。

Step2.4：将配置好的水泥基磁汇聚浆液通过注浆孔注入孔内，直到注浆量接近饱满时，停止注浆；

Step2.5：在锚管内部放置电磁铁；

Step2.6：电磁铁在锚管内部放置好后将三孔密封塞旋入锚管尾端；

Step2.7：通过三孔密封塞的冷却油注入孔加入冷却油，安装好控制电磁铁开关装置；

Step2.8：打开冷却油注入孔和冷却油注出孔的开关，使得锚管内部的冷却油能够循环进出，再打开电磁铁开关装置；

Step2.9：开启电磁铁开关装置的开关，缓慢加强电流磁场强度，通过水泥基磁汇聚浆液中磁粉与电磁铁所形成的电磁场吸力，不仅使锚管处混凝土迅速汇集凝固，还能够增加锚头处的混凝土浆液密实度，从而增加锚固力；

Step2.10；电磁体吸附磁性砂浆之后，回收冷却油；

Step2.11：旋转三孔密封塞，撤走电磁体；

Step2.12：将之前的三孔密封塞换成高密封性的两孔密封塞，塞紧密封好后，抽气口连接好真空泵，实时监测好真空泵上附有压力表，随时记录锚管中的压力数值；

Step2.13：把注浆孔所在注浆管上的二号开关关闭；

Step2.14：把一号开关打开，关注压力表，把中空锚管抽到一定程度把一号开关关闭；

Step2.15：把二号开关打开，通过负压环境把自膨胀浆液吸进去。

采用任意一项所述电磁锚管结构进行磁汇聚注浆施工工艺，包括以下步骤：

在水下注浆的环境下，应用电磁锚管结构及水泥基磁汇聚浆液注浆施工步骤为：

Step3.1：在实际施工前测量好涉水锚孔的大小；

Step3.2：测量好锚孔大小后，预设计好由水溶膜制备好的膜袋；

Step3.3：再将配置好的磁性砂浆填充到膜袋内，形成和药丸一样的囊体；

Step3.4：再将囊体投入涉水锚孔中，让其吸附在锚管周围缓解磁性砂浆和水互溶的情况，防止浆液过多的与水接触而分散；

Step3.5；锚杆孔洞打好后，插入锚管；

Step3.6：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%；

Step3.7：将配置好的水泥基磁汇聚浆液通过注浆孔注入孔内，直到注浆量接近饱满时，停止注浆；

Step3.8：在锚管内部放置电磁铁；

Step3.9：电磁铁在锚管内部放置好后将三孔密封塞旋入锚管尾端；

Step3.10：通过三孔密封塞的冷却油注入孔加入冷却油，安装好控制电磁铁开关装置；

Step3.11：打开冷却油注入孔和冷却油注出孔开关，使得锚管内部的冷却油能够循环进出，再打开电磁铁开关装置；

Step3.12：开启开关，缓慢加强电流磁场强度，通过水泥基磁汇聚浆液中磁粉与电磁铁所形成的电磁场吸力，不仅使锚管处混凝土迅速汇集凝固，还增加锚头处的混凝土浆液密实度，从而增加锚固力；

Step3.13；电磁体吸附磁性砂浆之后，回收冷却油；

Step3.14：旋转三孔密封塞，撤走电磁体，向锚管里面填充添加了15%-30%膨胀剂的水泥浆。

本发明有如下有益效果：

1、本发明首次提出了一种将高强度电磁铁用于吸附锚管的技术，将通过的中空圆柱体电磁铁排布方式或“十字形”交叉叠加电磁铁排布方式或多边形相切电磁铁排布方式产生的磁场以及磁性砂浆与锚杆的相互吸引力使得磁性浆液吸附在锚管周围，增强了锚管的预应力强度。电磁铁产生的吸引力相当于对锚固体产生了预压应力，使锚固体更密实。

2、本发明首次提出了一种将磁性粉末加入水泥基磁性自密实浆液的技术，相比于纳米磁粉，磁性铁粉价格更加廉价，实用性更强，可以通过其高强度的磁力吸附水泥基磁性自密实浆液，从而增大了锚管密实度，增加了锚管的锚固能力，其特定的配比比例后的水泥基磁性自密实浆液具有更好地与锚管吸附能力，渗水能力。

3、本发明首次提出了一种将电磁铁采用中空圆柱体排布方式装入锚管内部的技术，即采用刚好内切于锚管的中空型圆柱体，在锚管内嵌套中空型整体式圆柱体电磁体从而达到使得锚管外壁可以形成均匀排布的电磁场。全方位立体高强度磁场，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度。并且在使用后，对电磁体进行回收二次利用，控制了实际操作成本。

4、本发明首次提出了一种将电磁铁采用“十字形”交叉叠加排布方式装入锚管内部的技术，即采用“十字型”圆柱体电磁棒中心重合交叉叠放的特殊结构，现将多个电磁体交叉叠放，依次改变S极N极方向以便产生全方位立体高强度磁场，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度。全方位立体高强度磁场，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度。并且在使用后，对电磁体进行回收二次利用，控制实际操作成本。

5、本发明首次提出了一种将电磁铁采用多边形相切排布方式装入锚管内部的技术，即在圆柱体锚杆内分别配置多个电磁铁片构成多边体内切于圆柱体锚管内部，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度。全方位立体高强度磁场，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度。并且在使用后，对电磁体进行回收二次利用，控制了实际操作成本。

6、本发明首次提出了将冷却油循环通过锚管内部，冷却油作为冷却剂用来降低由于磁导体产热的温度。防止电磁体在使用过程中温度过高导致在荷载作用下降低锚管的强度，刚度与稳定性，防止电磁体发热导致磁力降低，电磁铁烧坏引发安全事故的问题。

7、本发明首次提出了在将高密封性的硅橡胶三孔密封塞装载在锚管口的技术，其硅橡胶特质三孔密封塞可以防止冷却油外漏，其螺纹旋转设计方便实施操作，便于安装与更换。

8、本发明首次提出了在水下注浆时利用膜袋填充磁性砂浆的技术，磁性砂浆的运用比普通水泥更具有一定的抗分散能力，进一步地提升在水下注浆时磁性砂浆与水的抗分散能力。

9、本发明首次提出了在水下注浆设计好由水溶膜制备好的膜袋进项填充的技术，配置好的磁性砂浆填充到膜袋内，形成和药丸一样的囊体。再将囊体投入涉水锚孔中，让其吸附在锚管周围缓解磁性砂浆和水互溶的情况，防止浆液过多的与水接触而分散。

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为本发明所涉及的加入电磁铁中空圆柱体排布方式的示意图。

图2为本发明所涉及的加入电磁铁“十字形”交叉叠加排布方式的示意图。

图3为本发明所涉及的加入电磁铁多边形相切排布方式的第一种实施例示意图。

图4为本发明所涉及的加入电磁铁多边形相切排布方式的第二种实施例示意图。

图5为高密封性的两孔密封塞示意图。

图6为高密封性的三孔密封塞示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-6，一种电磁锚管结构，它包括锚管4，所述锚管4的内部通过多种不同的排布方式设置有电磁铁3，所述电磁铁3与锚管4周围的磁性砂浆相配合，并对其进行吸附；所述锚管4的内部填充注入有用于对电磁铁3进行降温冷却的冷却油；注浆时，所述锚管4的顶端配合固定有高密封性的三孔密封塞13，所述三孔密封塞13呈梯形结构，下端设有丝口，三孔密封塞下端设置有朝下延伸并与锚管4内壁上端螺纹配合的螺纹塞体和密封圈；所述三孔密封塞13上设置有用于注入冷却油的冷却油注入孔13-1，用于导出冷却油的冷却油注出孔13-2和用于通过控制电磁铁精细控制开关导线的导线孔13-3；

仰孔注浆时，所述锚管4的顶端配合固定有高密封性的两孔密封塞14，所述两孔密封塞14呈梯形结构，下端设有丝口，密封塞下端设置有朝下延伸并与锚管4内壁上端螺纹配合的螺纹塞体和密封圈；所述两孔密封塞14上设置有用于对中空锚管4抽真空的抽气口14-1，所述抽气口14-1通过真空管与真空泵15相连，所述真空管上设置有压力表16和一号开关14-3；所述两孔密封塞14上设置有用于注入自膨胀水泥浆的注浆孔14-2，所述注浆孔14-2所在注浆管上安装有二号开关14-4。通过采用上述的电磁锚管结构，相比于传统的注浆锚固工艺，本发明有效的解决了锚头处混凝土块散落、锚固力不足的情况，并且有效解决了仰孔注浆，水下注浆等实际操作环境下，土层或水层中缝隙较大时注浆难以灌满以及对提升锚固性能，增强锚杆极限抗拔力方法还没有有效的处理方法。利用所提出的通过磁力的吸引力作用增强了锚固体与锚杆的粘聚力，可有效防止锚固体与锚杆脱落这种破坏形式，有效的增加了锚固体的密实度，增加锚杆与浆液的粘结力。此方法广泛适用于中空锚固注浆技术中，具有广泛的工程意义及经济效益。

进一步的，所述电磁铁3有三种不同的排布方式，包括：中空圆柱体电磁铁排布方式、十字形交叉叠加电磁铁排布方式和多边形相切电磁铁排布方式。通过该三种不同的电磁铁排布方式可以产生均匀分布的磁场以及磁性砂浆与锚管4的相互吸引力使得磁性浆液吸附在锚管周围，增强了锚管的预应力强度。电磁体3产生的吸引力相当于对锚固体产生了预应压力，使锚固体更加密实。

进一步的，所述中空圆柱体电磁铁排布方式是采用刚好内切于锚管4的中空圆柱体电磁铁，在锚管内嵌套中空型整体式圆柱体电磁体从而使得锚管外壁能够形成均匀排布的电磁场，并且在使用后能够对电磁铁进行回收利用。降低了成本。

进一步的，所述十字形交叉叠加电磁铁排布方式是采用十字型圆柱体电磁棒中心重合交叉叠放的结构，通过将多个电磁体交叉叠放，依次改变S极N极方向以便产生全方位立体高强度磁场，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度，并且在使用后能够对电磁铁进行回收利用。降低了成本。

进一步的，所述多边形相切电磁铁排布方式是采用至少三块电磁铁片构成多边体并内切于圆柱体锚管4内部，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度，并且在使用后可以对电磁铁进行回收利用。降低了成本。

进一步的，在利用电磁体3吸附磁性砂浆之后，回收冷却油，并旋转三孔密封塞13，撤走电磁体3，向空心锚管内填充含有添加了15%-30%膨胀剂的水泥浆，并保证添加了膨胀剂之后的水泥浆在锚管内有往外扩张的趋势，使得锚管壁扩展往外变形增加锚固体和围岩边界的摩擦力，提高抗拔力。

进一步的，锚管4预设有螺纹，其中螺纹增加摩擦力，增大了锚固体与围岩边界的摩擦系数，增加预应力从而提高了锚管抗拔力。

进一步的，为了防止电磁体在使用过程中温度过高的问题，防止电磁体发热导致磁力降低、电磁铁烧坏等问题。在锚管内放置好了能产生高强度磁场的电磁体组合后添加冷却油，如乙二醇原液99.9%载冷剂冷却液，冷却油作为冷却剂用来降低由于磁导体产热的温度。

进一步的，所述磁性砂浆采用水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%。

进一步的，水下注浆时，实际施工前测量好涉水锚孔的大小，预设计好由水溶膜制备好的膜袋，再将配置好的磁性砂浆填充到膜袋内，形成囊体，将囊体投入涉水锚孔中，让其吸附在锚管4周围缓解磁性砂浆和水互溶的情况；所述水溶膜是一种能够通过水迅速降解的环保包装材料。

实施例2：

采用任意一项所述电磁锚管结构进行磁汇聚注浆施工工艺，包括以下步骤：

当采用电磁锚管增加锚头锚固力时，施工步骤为：

Step1.1：锚孔洞打好后，将电磁锚管插入孔洞中；

Step1.2：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%，搅拌均匀；

Step1.3：将搅拌好的水泥基磁汇聚浆液注入孔洞中即可；

实施例3：

在仰孔注浆的环境下，应用电磁锚管及水泥基磁汇聚浆液注浆施工步骤为：

Step2.1：在实际施工前测量好涉水锚孔的大小；

Step2.2；锚杆孔洞打好后，插入锚管4；

Step2.3：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%。

Step2.4：将配置好的水泥基磁汇聚浆液通过注浆孔注入孔内，直到注浆量接近饱满时，停止注浆；

Step2.5：在锚管4内部放置电磁铁3；

Step2.6：电磁铁在锚管内部放置好后将三孔密封塞13旋入锚管尾端；

Step2.7：通过三孔密封塞13的冷却油注入孔13-1加入冷却油，安装好控制电磁铁开关装置；

Step2.8：打开冷却油注入孔13-1和冷却油注出孔13-2的开关，使得锚管内部的冷却油能够循环进出，再打开电磁铁开关装置；

Step2.9：开启电磁铁开关装置的开关，缓慢加强电流磁场强度，通过水泥基磁汇聚浆液中磁粉与电磁铁所形成的电磁场吸力，不仅使锚管处混凝土迅速汇集凝固，还能够增加锚头处的混凝土浆液密实度，从而增加锚固力；

Step2.10；电磁体吸附磁性砂浆之后，回收冷却油；

Step2.11：旋转三孔密封塞13，撤走电磁体3；

Step2.12：将之前的三孔密封塞13换成高密封性的两孔密封塞14，塞紧密封好后，抽气口14-1连接好真空泵15，实时监测好真空泵上附有压力表16，随时记录锚管中的压力数值；

Step2.13：把注浆孔14-2所在注浆管上的二号开关14-4关闭；

Step2.14：把一号开关14-3打开，关注压力表16，把中空锚管抽到一定程度把一号开关14-3关闭；

Step2.15：把二号开关14-4打开，通过负压环境把自膨胀浆液吸进去。

实施例4：

采用任意一项所述电磁锚管结构进行磁汇聚注浆施工工艺，包括以下步骤：

在水下注浆的环境下，应用电磁锚管结构及水泥基磁汇聚浆液注浆施工步骤为：

Step3.1：在实际施工前测量好涉水锚孔的大小；

Step3.2：测量好锚孔大小后，预设计好由水溶膜制备好的膜袋；

Step3.3：再将配置好的磁性砂浆填充到膜袋内，形成和药丸一样的囊体；

Step3.4：再将囊体投入涉水锚孔中，让其吸附在锚管周围缓解磁性砂浆和水互溶的情况，防止浆液过多的与水接触而分散；

Step3.5；锚杆孔洞打好后，插入锚管；

Step3.6：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%；

Step3.7：将配置好的水泥基磁汇聚浆液通过注浆孔注入孔内，直到注浆量接近饱满时，停止注浆；

Step3.8：在锚管4内部放置电磁铁3；

Step3.9：电磁铁在锚管内部放置好后将三孔密封塞13旋入锚管4尾端；

Step3.10：通过三孔密封塞13的冷却油注入孔13-1加入冷却油，安装好控制电磁铁开关装置；

Step3.11：打开冷却油注入孔13-1和冷却油注出孔13-2开关，使得锚管内部的冷却油能够循环进出，再打开电磁铁开关装置；

Step3.12：开启开关，缓慢加强电流磁场强度，通过水泥基磁汇聚浆液中磁粉与电磁铁所形成的电磁场吸力，不仅使锚管处混凝土迅速汇集凝固，还增加锚头处的混凝土浆液密实度，从而增加锚固力；

Step3.13；电磁体吸附磁性砂浆之后，回收冷却油；

Step3.14：旋转三孔密封塞13，撤走电磁体，向锚管4里面填充添加了15%-30%膨胀剂的水泥浆。

Claims (10)

1.一种电磁锚管结构，其特征在于：它包括锚管（4），所述锚管（4）的内部通过多种不同的排布方式设置有电磁铁（3），所述电磁铁（3）与锚管（4）周围的磁性砂浆相配合，并对其进行吸附；

所述锚管（4）的内部填充注入有用于对电磁铁（3）进行降温冷却的冷却油；

注浆时，所述锚管（4）的顶端配合固定有高密封性的三孔密封塞（13），所述三孔密封塞（13）呈梯形结构，下端设有丝口，三孔密封塞下端设置有朝下延伸并与锚管（4）内壁上端螺纹配合的螺纹塞体和密封圈；所述三孔密封塞（13）上设置有用于注入冷却油的冷却油注入孔（13-1），用于导出冷却油的冷却油注出孔（13-2）和用于通过控制电磁铁精细控制开关导线的导线孔（13-3）；

仰孔注浆时，所述锚管（4）的顶端配合固定有高密封性的两孔密封塞（14），所述两孔密封塞（14）呈梯形结构，下端设有丝口，密封塞下端设置有朝下延伸并与锚管（4）内壁上端螺纹配合的螺纹塞体和密封圈；所述两孔密封塞（14）上设置有用于对中空锚管（4）抽真空的抽气口（14-1），所述抽气口（14-1）通过真空管与真空泵（15）相连，所述真空管上设置有压力表（16）和一号开关（14-3）；所述两孔密封塞（14）上设置有用于注入自膨胀水泥浆的注浆孔（14-2），所述注浆孔（14-2）所在注浆管上安装有二号开关（14-4）。

2.根据权利要求1所述一种电磁锚管结构，其特征在于：所述电磁铁（3）有三种不同的排布方式，包括：中空圆柱体电磁铁排布方式、十字形交叉叠加电磁铁排布方式和多边形相切电磁铁排布方式。

3.根据权利要求2所述一种电磁锚管结构，其特征在于：所述中空圆柱体电磁铁排布方式是采用刚好内切于锚管（4）的中空圆柱体电磁铁，在锚管内嵌套中空型整体式圆柱体电磁铁从而使得锚管外壁能够形成均匀排布的电磁场，并且在使用后能够对电磁铁进行回收利用。

4.根据权利要求2所述一种电磁锚管结构，其特征在于：所述十字形交叉叠加电磁铁排布方式是采用十字型圆柱体电磁棒中心重合交叉叠放的结构，通过将多个电磁铁交叉叠放，依次改变S极N极方向以便产生全方位立体高强度磁场，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度，并且在使用后能够对电磁铁进行回收利用。

5.根据权利要求2所述一种电磁锚管结构，其特征在于：所述多边形相切电磁铁排布方式是采用至少三块电磁铁片构成多边体并内切于圆柱体锚管（4）内部，从而具有均匀的磁场分布增加磁感应强度而加大锚固体的吸附强度，并且在使用后可以对电磁铁进行回收利用。

6.根据权利要求1所述一种电磁锚管结构，其特征在于：在利用电磁铁（3）吸附磁性砂浆之后，回收冷却油，并旋转三孔密封塞（13），撤走电磁铁（3），向空心锚管内填充含有添加了15%-30%膨胀剂的水泥浆，并保证添加了膨胀剂之后的水泥浆在锚管内有往外扩张的趋势，使得锚管壁扩展往外变形增加锚固体和围岩边界的摩擦力，提高抗拔力。

7.根据权利要求1所述一种电磁锚管结构，其特征在于：所述磁性砂浆采用水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂为水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%。

8.根据权利要求1所述一种电磁锚管结构，其特征在于：水下注浆时，实际施工前测量好涉水锚孔的大小，预设计好由水溶膜制备好的膜袋，再将配置好的磁性砂浆填充到膜袋内，形成囊体，将囊体投入涉水锚孔中，让其吸附在锚管（4）周围缓解磁性砂浆和水互溶的情况；所述水溶膜是一种能够通过水迅速降解的环保包装材料。

9.采用权利要求1-8任意一项所述电磁锚管结构进行磁汇聚注浆施工工艺，其特征在于包括以下步骤：

当采用电磁锚管增加锚头锚固力时，施工步骤为：

Step1.1：锚孔洞打好后，将电磁锚管插入孔洞中；

Step1.2：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂为水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%，搅拌均匀；

Step1.3：将搅拌好的水泥基磁汇聚浆液注入孔洞中即可；

在仰孔注浆的环境下，应用电磁锚管及水泥基磁汇聚浆液注浆施工步骤为：

Step2.1：在实际施工前测量好涉水锚孔的大小；

Step2.2；锚杆孔洞打好后，插入锚管（4）；

Step2.3：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂为水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%；

Step2.4：将配置好的水泥基磁汇聚浆液通过注浆孔注入孔内，直到注浆量接近饱满时，停止注浆；

Step2.5：在锚管（4）内部放置电磁铁（3）；

Step2.6：电磁铁在锚管内部放置好后将三孔密封塞（13）旋入锚管尾端；

Step2.7：通过三孔密封塞（13）的冷却油注入孔（13-1）加入冷却油，安装好控制电磁铁开关装置；

Step2.8：打开冷却油注入孔（13-1）和冷却油注出孔（13-2）的开关，使得锚管内部的冷却油能够循环进出，再打开电磁铁开关装置；

Step2.9：开启电磁铁开关装置的开关，缓慢加强电流磁场强度，通过水泥基磁汇聚浆液中磁粉与电磁铁所形成的电磁场吸力，不仅使锚管处混凝土迅速汇集凝固，还能够增加锚头处的混凝土浆液密实度，从而增加锚固力；

Step2.10；电磁铁吸附磁性砂浆之后，回收冷却油；

Step2.11：旋转三孔密封塞（13），撤走电磁铁（3）；

Step2.12：将之前的三孔密封塞（13）换成高密封性的两孔密封塞（14），塞紧密封好后，抽气口（14-1）连接好真空泵（15），实时监测好真空泵上附有压力表（16），随时记录锚管中的压力数值；

Step2.13：把注浆孔（14-2）所在注浆管上的二号开关（14-4）关闭；

Step2.14：把一号开关（14-3）打开，关闭压力表（16），把中空锚管抽到一定程度把一号开关（14-3）关闭；

Step2.15：把二号开关（14-4）打开，通过负压环境把自膨胀浆液吸进去。

10.采用权利要求1-8任意一项所述电磁锚管结构进行磁汇聚注浆施工工艺，其特征在于包括以下步骤：

在水下注浆的环境下，应用电磁锚管结构及水泥基磁汇聚浆液注浆施工步骤为：

Step3.1：在实际施工前测量好涉水锚孔的大小；

Step3.2：测量好锚孔大小后，预设计好由水溶膜制备好的膜袋；

Step3.3：再将配置好的磁性砂浆填充到膜袋内，形成和药丸一样的囊体；

Step3.4：再将囊体投入涉水锚孔中，让其吸附在锚管周围缓解磁性砂浆和水互溶的情况，防止浆液过多的与水接触而分散；

Step3.5；锚杆孔洞打好后，插入锚管；

Step3.6：配置好水泥基磁汇聚浆液，其水灰比为0.4-0.7，其中粉煤灰掺量为水泥质量的15%-40%，磁性粉末掺量为水泥质量的25%-55%，磁粉分散剂为磁性粉的8%—15%，絮凝剂为水泥质量的4%-7%，减水剂为水泥质量的3%-6%，消泡剂按每500g浆液0.5g-2.0g的比例加入，阻锈剂12%-20%，水溶性硅油为磁性粉的5%-10%；

Step3.7：将配置好的水泥基磁汇聚浆液通过注浆孔注入孔内，直到注浆量接近饱满时，停止注浆；

Step3.8：在锚管（4）内部放置电磁铁（3）；

Step3.9：电磁铁在锚管内部放置好后将三孔密封塞（13）旋入锚管（4）尾端；

Step3.10：通过三孔密封塞（13）的冷却油注入孔（13-1）加入冷却油，安装好控制电磁铁开关装置；

Step3.11：打开冷却油注入孔（13-1）和冷却油注出孔（13-2）开关，使得锚管内部的冷却油能够循环进出，再打开电磁铁开关装置；

Step3.12：开启开关，缓慢加强电流磁场强度，通过水泥基磁汇聚浆液中磁粉与电磁铁所形成的电磁场吸力，不仅使锚管处混凝土迅速汇集凝固，还增加锚头处的混凝土浆液密实度，从而增加锚固力；

Step3.13；电磁铁吸附磁性砂浆之后，回收冷却油；

Step3.14：旋转三孔密封塞（13），撤走电磁铁，向锚管（4）里面填充添加了15%-30%膨胀剂的水泥浆。

Images