一種水下鉆孔快速封堵氣囊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種水下鉆孔快速封堵氣囊，其包括橡膠材質(zhì)的氣囊本體，氣囊本體頂部具有圓柱狀凸起，圓柱狀凸起外壁上開設(shè)有進出氣口，進出氣口經(jīng)由圓柱狀凸起內(nèi)部設(shè)置的通道與氣囊本體的內(nèi)腔相通，進出氣口處安裝有導氣管，導氣管另一端設(shè)置有控制閥門；氣囊本體上套設(shè)有一連接環(huán)，連接環(huán)位于氣囊本體上部，連接環(huán)上沿圓周方向均勻分布有若干根連接繩，連接繩末端設(shè)有墜體。本實用新型封堵效果好，能夠在極短的時間內(nèi)將出現(xiàn)問題的水下地質(zhì)鉆孔封堵，實施方法簡便易行。
【專利說明】一種水下鉆孔快速封堵氣囊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種封堵氣囊，尤其是涉及一種水下鉆孔快速封堵氣囊。
【背景技術(shù)】
[0002]在水下巖層中修建隧道，一般采用鉆爆法。在爆破開挖時，即使前期進行了處理，在爆破震動以及高水壓作用下，上部既有地質(zhì)鉆孔位置依然是薄弱環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，就會對隧道內(nèi)作業(yè)人員、設(shè)備的安全造成極大的威脅，這時就需要對涌水鉆孔部位進行快速封堵，保證作業(yè)人員、設(shè)備的安全并為后面的處治措施贏得時間。
[0003]在水下松軟地層中修建隧道常用盾構(gòu)法。盾構(gòu)機在江海中段掘進時，由于覆土厚度一般較小，且水壓較大，切削面穩(wěn)定難以控制，如有不慎，就有可能導致泥水劈裂地層，產(chǎn)生“冒頂”現(xiàn)象，從而產(chǎn)生塌陷和江(海)水倒灌等重大工程事故。特別是在穿越既有地質(zhì)鉆孔過程中，由于上部存在的既有鉆孔是個薄弱環(huán)節(jié)，即使盾構(gòu)前部的刀盤位置是封閉的，但是在掘進過程中，依然會出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，給隧道中的作業(yè)人員帶來安全威脅，并對設(shè)備造成短時間內(nèi)難以修復的損害，若處理不好會給施工企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟損失，更會造成隧道建成后運營環(huán)境惡劣。因此必須在既有地質(zhì)鉆孔位置進行快速封堵，確保盾構(gòu)機在掘進過程中的安全。
[0004]目前，水下地質(zhì)鉆孔封堵的方法，大多采用袖閥管或鋼花管在鉆孔周邊進行注漿，注漿結(jié)束后將鉆孔上方泥漿清理，然后施作混凝土蓋板，將該區(qū)域封堵。但是，上述的注漿及混凝土填埋封堵方式存在以下缺點:1、必須選擇在江(河)等枯水期水面平靜時采用圍堰或水上鉆井平臺施工，作業(yè)時間被大大限制，且成本高昂；水下注漿時，漿液的擴散范圍很難得到有效控制，注漿效果檢驗較難；2、由于注漿漿液難免會擴散到水中，導致堿性漿液對水體造成嚴重污染；3、水下鉆孔封堵難度大，由于在水面上不可能有穩(wěn)定的工作平臺，因此作業(yè)時間長，作業(yè)環(huán)境要求苛刻，在水下遇到緊急情況時，采用填埋、灌漿等封堵方法無法及時對水下地質(zhì)鉆孔進行封堵，根本無法提供足夠的時間來確保人員和設(shè)備安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種耐磨、不易刺穿、能夠快速充氣和放氣的水下鉆孔快速封堵氣囊，其在水下可以與各種土和巖石緊密膠結(jié)，能夠方便、快捷、有效的解決快速封堵水下既有地質(zhì)鉆孔的問題，確保盾構(gòu)法隧道和鉆爆法隧道下穿既有鉆孔地段江底時人員和設(shè)備的安全。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種水下鉆孔快速封堵氣囊，其包括橡膠材質(zhì)的圓球形氣囊本體，氣囊本體頂部具有圓柱狀凸起，圓柱狀凸起外壁上開設(shè)有進出氣口，進出氣口經(jīng)由圓柱狀凸起內(nèi)部設(shè)置的通道與氣囊本體的內(nèi)腔相通，進出氣口處安裝有導氣管，導氣管另一端設(shè)置有控制閥門；氣囊本體上套設(shè)有一連接環(huán)，連接環(huán)位于氣囊本體上部，連接環(huán)上沿圓周方向均勻分布有若干根連接繩，連接繩末端設(shè)有墜體。[0008]另一種水下鉆孔快速封堵氣囊，其包括橡膠材質(zhì)的橢圓球形氣囊本體，氣囊本體頂部具有圓柱狀凸起，圓柱狀凸起外壁上開設(shè)有進出氣口，進出氣口經(jīng)由圓柱狀凸起內(nèi)部設(shè)置的通道與氣囊本體的內(nèi)腔相通，進出氣口處安裝有導氣管，導氣管另一端設(shè)置有控制閥門；氣囊本體上套設(shè)有一連接環(huán)，連接環(huán)位于氣囊本體上部，連接環(huán)上沿圓周方向均勻分布有若干根連接繩，連接繩末端設(shè)有墜體。
[0009]進一步地，上述的橢圓球形氣囊本體內(nèi)注有立體交叉結(jié)構(gòu)的高性能無機物聚合物復合封堵材料。
[0010]立體交叉結(jié)構(gòu)的高性能無機物聚合物復合封堵材料在水下能夠快速固化，彈性高，與氣囊本體內(nèi)表面具有良好的粘結(jié)力，且在延伸率大于200%時，粘結(jié)牢固不脫落。
[0011]本實用新型中的氣囊本體采用主要材料為三元乙丙橡膠、丙烯酸類共聚物和甲基纖維素的橡膠。
[0012]本實用新型中的橡膠材質(zhì)氣囊本體與水接觸時，水分子通過擴散、毛細及表面吸附等物理作用進入橡膠內(nèi)，與橡膠中的親水性基團形成極強的親和力。親水性物質(zhì)不斷吸收水分，致使橡膠發(fā)生形變，在橡膠自身抗形變力和滲透壓差相當時，測得的膨脹率即為靜水最大膨脹率。一般情況下，封堵氣囊是在半封閉的地質(zhì)鉆孔條件下使用，遇水后膨脹率并不能達到其靜水最大膨脹率，因此就產(chǎn)生了膨脹后的橡膠與約束體間的接觸壓力，依靠這種接觸壓力遇水膨脹橡膠就可以發(fā)揮密封止水的作用。
[0013]由于采用如上所述的技術(shù)方案，本實用新型具有如下優(yōu)越性:
[0014]該水下鉆孔快速封堵氣囊，其采用橡膠材質(zhì)的氣囊本體，無毒、無味、水壓承受力強，反復膨脹收縮也不會降低其基本性能，同時具有機械強度高、耐磨、不易刺穿、吸水性高的特點，封堵效果好，能夠在極短的時間內(nèi)將出現(xiàn)問題的水下地質(zhì)鉆孔封堵，實施方法簡便易行，只需要確定鉆孔的具體位置，通過定位桿將封堵氣囊送至指定位置，由于氣囊本體的遇水膨脹的特性，氣囊本體會貼緊孔壁四周，達到封堵止水的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型水下鉆孔快速封堵氣囊實施例之一的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0016]圖2是圖1中封堵氣囊的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0017]圖3是圖1中封堵氣囊的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0018]圖4是本實用新型水下鉆孔快速封堵氣囊實施例之二的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0019]圖5是圖4中封堵氣囊的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0020]圖中:1 一墜體；2—連接環(huán)；3—氣囊本體；4 一導氣管；5—控制閥門；6 —進出氣口 —圓柱狀凸起；8 —立體交叉結(jié)構(gòu)的高性能無機物聚合物復合封堵材料。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步詳細說明。
[0022]實施例一
[0023]如圖1、2、3所示，本實用新型的水下鉆孔快速封堵氣囊，其包括橡膠材質(zhì)的圓球形氣囊本體3，氣囊本體頂部具有圓柱狀凸起7，圓柱狀凸起外壁上開設(shè)有進出氣口 6，進出氣口經(jīng)由圓柱狀凸起內(nèi)部設(shè)置的通道與氣囊本體的內(nèi)腔相通，進出氣口處安裝有導氣管4，導氣管另一端設(shè)置有控制閥門5 ;氣囊本體上套設(shè)有一連接環(huán)2，連接環(huán)位于氣囊本體上部，連接環(huán)上沿圓周方向均勻分布有若干根連接繩，連接繩末端設(shè)有墜體I。
[0024]使用時，首先查閱相關(guān)地質(zhì)資料或采用物探方式對水下鉆孔位置進行定位；然后，通過導氣管向氣囊本體的內(nèi)腔充氣，四周均勻布置好墜體，將定位桿與氣囊本體頂部的圓柱狀凸起連接好；接著，通過定位桿將封堵氣囊下沉到既有鉆孔位置，再將氣體排出一部分，把定位桿取出，通過墜體與氣囊本體的自身重力下沉到指定位置后緩慢的放出氣體，此時可以通過導氣管控制氣囊上升與下沉；在氣體的排放過程中，由于氣囊本體的遇水膨脹特性，氣囊本體會貼緊孔壁四周，達到封堵止水的目的。
[0025]實施例二
[0026]如圖4、5所示，本實用新型的水下鉆孔快速封堵氣囊，其包括橡膠材質(zhì)的橢圓球形氣囊本體3，氣囊本體頂部具有圓柱狀凸起7，圓柱狀凸起外壁上開設(shè)有進出氣口 6，進出氣口經(jīng)由圓柱狀凸起內(nèi)部設(shè)置的通道與氣囊本體的內(nèi)腔相通，進出氣口處安裝有導氣管4，導氣管另一端設(shè)置有控制閥門5 ;氣囊本體上套設(shè)有一連接環(huán)2，連接環(huán)位于氣囊本體上部，連接環(huán)上沿圓周方向均勻分布有若干根連接繩，連接繩末端設(shè)有墜體I。
[0027]上述的橢圓球形氣囊本體3內(nèi)注有立體交叉結(jié)構(gòu)的高性能無機物聚合物復合封堵材料8。
[0028]圓球形氣囊本體適用于一般情況下的水下鉆孔封堵，但是，當圓球形封堵氣囊不能很好的封堵水下鉆孔時，采用橢圓球形氣囊本體。
[0029]使用時，首先查閱相關(guān)地質(zhì)資料或采用物探方式對水下鉆孔位置進行定位；然后，通過導氣管向氣囊本體的內(nèi)腔充氣，四周均勻布置好墜體，將定位桿與氣囊本體頂部的圓柱狀凸起連接好；接著，通過定位桿將封堵氣囊下沉到既有鉆孔位置，再將氣體排出一部分，把定位桿取出，通過墜體與氣囊本體的自身重力下沉到指定位置時，通過導氣管注入立體交叉結(jié)構(gòu)的高性能無機物聚合物復合封堵材料，并且注入少量催化劑，然后緩慢的放出氣體，此時可以通過導氣管控制氣囊上升與下沉；在氣體的排放過程中，由于氣囊本體的遇水膨脹特性，氣囊本體會貼緊孔壁四周，達到封堵止水的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種水下鉆孔快速封堵氣囊，其特征是:其包括橡膠材質(zhì)的圓球形氣囊本體，氣囊本體頂部具有圓柱狀凸起，圓柱狀凸起外壁上開設(shè)有進出氣口，進出氣口經(jīng)由圓柱狀凸起內(nèi)部設(shè)置的通道與氣囊本體的內(nèi)腔相通，進出氣口處安裝有導氣管，導氣管另一端設(shè)置有控制閥門；氣囊本體上套設(shè)有一連接環(huán)，連接環(huán)位于氣囊本體上部，連接環(huán)上沿圓周方向均勻分布有若干根連接繩，連接繩末端設(shè)有墜體。
2.一種水下鉆孔快速封堵氣囊，其特征是:其包括橡膠材質(zhì)的橢圓球形氣囊本體，氣囊本體頂部具有圓柱狀凸起，圓柱狀凸起外壁上開設(shè)有進出氣口，進出氣口經(jīng)由圓柱狀凸起內(nèi)部設(shè)置的通道與氣囊本體的內(nèi)腔相通，進出氣口處安裝有導氣管，導氣管另一端設(shè)置有控制閥門；氣囊本體上套設(shè)有一連接環(huán)，連接環(huán)位于氣囊本體上部，連接環(huán)上沿圓周方向均勻分布有若干根連接繩，連接繩末端設(shè)有墜體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下鉆孔快速封堵氣囊，其特征是:其橢圓球形氣囊本體內(nèi)注有立體交叉結(jié)構(gòu)的高性能無機物聚合物復合封堵材料。
【文檔編號】E21B33/12GK203742527SQ201420089127
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】任城國, 馬林坡, 楊國亮, 張勇攀, 孟祥輝 申請人:中鐵隧道股份有限公司