[發明專利]一種分層膨脹頂升裝置及其施工方法

有效

• 申請號: 202010798355.5
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111879193B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 吉德三;周茂輝
• 申請（專利權）人: 武漢揚吉科技有限公司
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00
• 代理公司: 武漢華強專利代理事務所(普通合伙) 42237
• 代理人: 溫珊姍

本發明提供一種分層膨脹頂升裝置及其施工方法，裝置包括放置在鋼套內的若干分層隔，分層隔在鋼套內自下而上依次疊加，分層隔底部設置有反推環，分層隔內灌注有水和膨脹劑的混合料。施工時首先將符合質量配比要求的水和膨脹劑充分攪拌，將得到的糊狀膨脹劑灌注若干分層隔中；然后將鋼套放置在固定于頂升點的油缸上方，與油缸缸體連接固定，將若干分層隔依次疊加放置到鋼套中，油缸活塞伸出部分頂端與鋼套內底層分層隔底面接觸，進行膨脹頂升。本發明改變了膨脹劑在鋼套內的受力和膨脹方向，使得鋼套內膨脹劑盡可能沿軸向流動、膨脹，克服由膨脹劑膨脹自鎖帶來的膨脹率降低，膨脹率和內應力分布不均衡等問題。

技術領域

本發明屬于膨脹頂升技術領域，具體涉及一種分層膨脹頂升裝置及其施工方法。

背景技術

在傳統的膨脹頂升技術中，通常是將具有膨脹性能的粉粒料放置在一個大的筒體內，利用材料的自膨脹性能，實現頂升目的，但是承壓狀態下具有自膨脹性能的粉粒料膨脹自鎖導致容器壁臨近區域粉粒料板結，內應力畸高而膨脹率偏低，大大影響了膨脹頂升的效果。因此本發明擬提出一種分層膨脹技術，目的在于有效降低承壓狀態下具有自膨脹性能的粉粒料膨脹自鎖導致有效膨脹率降低及膨脹率、內應力分布嚴重不均衡現象。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明為解決現有技術中存在的問題采用的技術方案如下：

一種分層膨脹頂升裝置，其特征在于：包括放置在鋼套內的若干分層隔，分層隔在鋼套內自下而上依次疊放，所述分層隔底部設置有反推環，分層隔內灌注有水和膨脹劑的混合料。

所述反推環為設置在分層隔底部邊緣的45°倒角結構，反推環斷面與分層隔斷面之間呈等腰直角三角形。

所述分層隔、鋼套和反推環均為鋼材制得。

所述鋼套為圓柱形筒體結構，上下方均開口，分層隔為扁平狀的圓柱形筒體結構，分層隔下方有底，上方開口。

所述分層隔外徑與鋼套內徑相同，若干分層隔疊加后的高度與鋼套內高度一致，反推環外徑與分層隔內徑尺寸相同。

所述膨脹劑采用靜態爆破用膨脹劑，要求具備較高的膨脹率和較高的極限應力，現有技術中靜態爆破用膨脹劑一代的極限應力大概為30MPa，二代的大概為50MPa,最新的極限應力已經超過了100MPa。

所述鋼套與分層隔之間，反推環與分層隔之間均涂抹有潤滑油，進一步減小膨脹阻力。

一種分層膨脹頂升裝置的施工方法，具體包括如下步驟：

步驟一、將符合質量配比要求的水和膨脹劑充分攪拌，將得到的糊狀膨脹劑灌注若干分層隔中；

步驟二、將鋼套放置在固定于頂升點的油缸上方，與油缸缸體連接固定，將若干分層隔依次疊加放置到鋼套中，油缸活塞伸出部分頂端與鋼套內底層分層隔底面接觸，進行膨脹頂升。

所述步驟一中將符合質量配比要求的水和膨脹劑充分攪拌，該質量配比是水：膨脹劑=1：3或1：2.7。

本發明的作用原理為：糊狀膨脹劑在分層隔中發生水合反應產生體積膨脹。由于高度方向的尺寸h1小于徑向尺寸d1，膨脹劑膨脹時在高度方向上的內摩擦效應較弱。此外，除頂部受上方分層隔或者頂升對象接觸面的摩擦約束致使膨脹劑徑向流動受到限制之外，膨脹劑還受到分層隔底部和周圍容器壁的近似剛性約束。在分層隔的誘導與限制作用下，膨脹劑將主要沿與分層隔軸線平行方向向上流動、膨脹。反推環將所在水平層面的徑向膨脹力部分轉變為軸向推力（如圖3所示的水平實線代表反推環所在水平層面的徑向膨脹力），加強容器壁臨近區域的膨脹劑軸向流動趨勢（如圖3所示鉛垂虛線代表容器壁臨近區域膨脹劑的軸向流動趨勢），以達到弱化容器壁臨近區域膨脹劑膨脹自鎖的目的。