一种膨胀管装填和致裂孔堵孔方法及装置与流程

本发明涉及隧道施工，特别是涉及一种膨胀管装填和致裂孔堵孔方法及装置。

背景技术：

1、高压气体膨胀破岩技术作为一种非炸药爆破的方法，其核心原理在于利用膨胀剂在特定环境下的物理变化实现破岩。该方法首先将膨胀剂装入膨胀管内，随后，将激发元件安全且稳固地置于管中。一旦导线接通瞬时高压电源，电极加热元件会迅速将膨胀剂加热至其转变点，使其瞬间转化为气体。气体急剧膨胀的过程会产生强大的高压气体，并能够释放出巨大的气动力和推力，使岩体在高压气体的作用下发生胀裂，从而达到破岩的效果，具体的装置和使用方法可参考中国专利cn113091545a中公开的一种气-热膨胀管破岩装置及其破岩方法。在高压气体膨胀破岩的过程中，对膨胀孔的堵孔操作至关重要，其确保了气体膨胀过程中不会发生泄露，保证了能量的高效利用和破岩效果的最大化。

2、然而，当前在使用膨胀管进行破岩的过程中，如中国专利cn113587760b，中公开的热膨胀破岩管、硬岩地层基坑的组合破岩方法，主要靠工人徒手安装膨胀管，具体步骤如下：先将预制好的膨胀管塞入致裂孔内，然后在致裂孔口处用速干水泥封口，待速干水泥硬化后将膨胀管的火线与零线连接起爆器，移动至安全距离后起爆。此外，除了直接用快速水泥进行堵孔外，还有通过类似膨胀螺丝结构的装置，用螺栓对孔壁加压，使得堵孔装置与洞壁固定在一起，进而达到密封的作用。但是，在具有层状节理的隧道里，由于是水平装药，且由于内部存在层状节理，与垂直孔相比，堵孔难度更大，这两种堵孔方式也存在一些问题：第一，用速干水泥直接进行堵孔常会因为速干水泥的速干性，导致长距离堵孔时致裂孔里外或致裂孔上下的密封性不统一，密封性不足。第二，膨胀螺栓堵孔中，由于膨胀螺栓属于刚性结构，在破岩过程中致裂孔壁上存在贯通裂隙时，膨胀螺栓无法将其完全密封，这将会极大地降低破岩效果，而且在使用过程中，膨胀螺栓的磨损较大，多次使用容易出现堵孔不均的情况。因此，亟需一种对致裂孔的密封效果更好膨胀管装填和致裂孔堵孔方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种膨胀管装填和致裂孔堵孔方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，使致裂孔的密封性更好。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种膨胀管装填和致裂孔堵孔方法，包括以下步骤：

4、装填膨胀管：将膨胀管放置在致裂孔内并将膨胀管推入至一端抵于致裂孔孔底；

5、注砂堵孔：先向致裂孔内填装粗砂，再向致裂孔内填装细砂；重复填装多次粗砂和细砂并形成砂砾段，所述砂砾段靠近致裂孔孔口的一端与致裂孔孔口留有一段距离；

6、水泥堵孔：使用水泥封堵所述砂砾段与致裂孔孔口之间的区域。

7、优选的，所述水泥堵孔的步骤还包括：先使用高流动性的速干水泥涂抹砂砾段与致裂孔孔口之间的区域的孔壁，再将低流动性的速干水泥灌入孔口内。

8、优选的，所述注砂堵孔的步骤还包括：在向致裂孔内填装细砂后，将粗砂和细砂压实。

9、优选的，每次填装的细砂量是粗砂量的两倍。

10、本发明还提供了一种膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，包括：支撑结构、装填管和鼓风装置，所述鼓风装置的出气端与所述装填管连接并连通，所述装填管的一端为出砂端，所述出砂端用于插入所述致裂孔内并向所述致裂孔内注入砂砾，所述装填管的一侧设置有一个装填口，所述装填管与所述支撑结构活动连接并能够沿所述致裂孔移动。

11、优选的，所述装填管上还设置有压实环，所述压实环套设在所述出砂端上，所述压实环用于将致裂孔中的砂砾压实。

12、优选的，所述压实环的周向边沿上还设置有一个导线槽，膨胀管的导线能够通过所述导线槽伸出至致裂孔外。

13、优选的，还包括加长构件，所述加长构件的一端能够与所述压实环可拆卸连接，另一端能够可拆卸连接在所述装填管出砂端。

14、优选的，所述支撑结构包括导轨和移动装置，所述鼓风装置和所述导轨均固定设置在所述移动装置上，所述装填管与所述导轨滑动连接，所述移动装置能够带动所述导轨、所述移动装置和所述装填管共同移动。

15、优选的，所述支撑结构还包括旋转升降装置，所述升降装置设置在所述移动装置上，所述导轨固定连接在所述升降装置的自由端上，所述自由端能够在竖直方向上移动并带动所述导轨和所述装填管移动，所述自由端还能够围绕一竖直转轴旋转并带动所述导轨和所述装填管转动。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、本发明提供的膨胀管装填和致裂孔堵孔方法，将膨胀管装填入致裂孔中，接着先向致裂孔中注入粗砂，再注入细砂，其中，粗砂能够填补较大的缝隙，细砂可以填补粗砂之间的空隙，这种粗砂和细砂结合的堵孔方式能够将孔内存在的较大的裂隙全部填补，避免长距离堵孔时致裂孔内密封性不统一和快速泄压情况的出现，极大的提升了致裂孔的密封性。本发明还提供了膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，装填管移动能够将膨胀管推入致裂孔的孔底，向装填口中装入粗砂或细砂，利用鼓风装置能够将粗砂或细砂吹入孔内，进而实现对致裂孔的密封，提高了对致裂孔的密封性能。

技术特征：

1.一种膨胀管装填和致裂孔堵孔方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的膨胀管装填和致裂孔堵孔方法，其特征在于：所述水泥堵孔的步骤还包括：先使用高流动性的速干水泥涂抹砂砾段与致裂孔孔口之间的区域的孔壁，再将低流动性的速干水泥灌入孔口内。

3.根据权利要求1所述的膨胀管装填和致裂孔堵孔方法，其特征在于：所述注砂堵孔的步骤还包括：在向致裂孔内填装细砂后，将粗砂和细砂压实。

4.根据权利要求1所述的膨胀管装填和致裂孔堵孔方法，其特征在于：每次填装的细砂量是粗砂量的两倍。

5.一种膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，其特征在于：包括：支撑结构、装填管和鼓风装置，所述鼓风装置的出气端与所述装填管连接并连通，所述装填管的一端为出砂端，所述出砂端用于插入所述致裂孔内并向所述致裂孔内注入砂砾，所述装填管的一侧设置有一个装填口，所述装填管与所述支撑结构活动连接并能够沿所述致裂孔移动。

6.根据权利要求5所述的膨胀管装填堵孔装置，其特征在于：所述装填管上还设置有压实环，所述压实环套设在所述出砂端上，所述压实环用于将致裂孔中的砂砾压实。

7.根据权利要求6所述的膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，其特征在于：所述压实环的周向边沿上还设置有一个导线槽，膨胀管的导线能够通过所述导线槽伸出至致裂孔外。

8.根据权利要求6所述的膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，其特征在于：还包括加长构件，所述加长构件的一端能够与所述压实环可拆卸连接，另一端能够可拆卸连接在所述装填管出砂端。

9.根据权利要求5所述的膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，其特征在于：所述支撑结构包括导轨和移动装置，所述鼓风装置和所述导轨均固定设置在所述移动装置上，所述装填管与所述导轨滑动连接，所述移动装置能够带动所述导轨、所述移动装置和所述装填管共同移动。

10.根据权利要求9所述的膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，其特征在于：所述支撑结构还包括旋转升降装置，所述升降装置设置在所述移动装置上，所述导轨固定连接在所述升降装置的自由端上，所述自由端能够在竖直方向上移动并带动所述导轨和所述装填管移动，所述自由端还能够围绕一竖直转轴旋转并带动所述导轨和所述装填管转动。

技术总结本发明公开了一种膨胀管装填和致裂孔堵孔方法，涉及隧道施工技术领域，包括以下步骤：将膨胀管放置在致裂孔内并将膨胀管推入至一端抵于致裂孔孔底；先向致裂孔内填装粗砂，再向致裂孔内填装细砂；重复填装多次粗砂和细砂并形成砂砾段，砂砾段靠近致裂孔孔口的一端与致裂孔孔口留有一段距离；使用水泥封堵砂砾段与致裂孔孔口之间的区域，该方法极大的提高了膨胀管装填和致裂孔堵孔过程中对致裂孔的密封性。本发明还公开了一种膨胀管装填和致裂孔堵孔装置，出砂端用于插入致裂孔内并向致裂孔内注入砂砾，利用该装置能够完成膨胀管的装填和堵孔，提高对致裂孔的密封性。技术研发人员：孙晓飞,苏莹,张培,刘佳林,尹正星,李帅,罗伟,蒋天翔,金宇晖,刘敦文受保护的技术使用者：中交路桥建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4