水下搅拌注浆系统以及水下搅拌注浆方法与流程

1.本公开的实施例涉及一种水下搅拌注浆系统以及水下搅拌注浆方法。


背景技术：

2.目前，在进行水下裂纹修补作业时，所采用的多组份浆料均在陆地上进行混合、搅拌，然后通过较长的输送管道深入水下，例如由潜水员或水下机器人带到指定地点，进行裂纹修补作业。
3.在进行深水作业时，输送管道很长，且外部水压高，输送管道容易被压扁，因此可能发生堵塞的风险，并且浆料从混合搅拌到注入裂纹的时间长，不能选择凝固时间短的浆料。因此，控制多组份浆料从混合、搅拌到注浆的时间至关重要。


技术实现要素：

4.本公开至少一实施例提供一种水下搅拌注浆系统，该水下搅拌注浆系统包括搅拌注浆设备和多组份料包，搅拌注浆设备包括搅拌舱，所述搅拌舱具有出料开口；多组份料包包括容置体，所述容置体包括出料口以及多个容纳腔，所述多个容纳腔之间采用间隔件隔开；其中，所述搅拌舱可容纳所述多组份料包，所述多组份料包的所述容置体的强度大于所述间隔件的强度。
5.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统中，所述间隔件包括隔膜或者密封胶。
6.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统中，所述多个容纳腔的每个由所述容置体和所述间隔件围设而成。
7.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统还包括：排料管和料管夹，排料管配置为通过所述出料开口连接所述出料口；料管夹设置在所述排料管上，配置为打开或闭合所述排料管。
8.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统还包括：旋转密封件，其中，所述出料口和所述排料管分别连接至所述旋转密封件，以使得所述排料管与所述出料口转动连接。
9.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统还包括：搅拌舱驱动装置，配置为驱动所述搅拌舱旋转。
10.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统还包括：活塞，设置在所述搅拌舱中，且与所述出料开口相对设置，其中，所述活塞配置为，在搅拌舱容纳所述多组份料包的情况下，可向所述出料开口的方向推动所述多组份料包。
11.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统还包括：活塞驱动装置，配置为驱动所述活塞进行往复运动，其中，所述活塞驱动装置包括高压水泵、伸缩液压缸或者伸缩电缸。
12.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统还包括：倾翻驱动装置，配置
为驱动所述搅拌舱倾斜。
13.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统中，所述多组份料包为一次性多组份料包。
14.例如，本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统中，所述容置体的材料包括聚氯乙烯，所述间隔件的材料包括聚氯乙烯或者热熔胶。
15.本公开至少一实施例还提供一种利用上述水下搅拌注浆系统进行水下搅拌注浆的方法，包括：将多种注浆材料分别放入所述多组份料包的多个容纳腔中，将所述多组份料包放入搅拌注浆设备的搅拌舱，将所述多组份料包的出料口通过所述出料开口连接至排料管，将所述搅拌注浆设备运输至水下工作地点，破坏所述多个容纳腔之间的间隔件，以使所述多种注浆材料混合，驱动所述搅拌舱进行搅拌工作，以及驱动所述多种注浆材料的混合物从所述排料管排出。
16.例如，本公开至少一实施例提供的方法中，破坏所述多个容纳腔之间的间隔件，包括：驱动所述搅拌舱转动，使得所述多个容纳腔之间的间隔件被破坏，而所述容置体不破裂。
17.例如，本公开至少一实施例提供的方法中，所述搅拌注浆设备还包括设置在所述搅拌舱中的活塞，其中，破坏所述多个容纳腔之间的间隔件，包括：驱动所述活塞挤压所述多组份料包以使得所述多个容纳腔之间的间隔件被破坏，而所述容置体不破裂。
18.例如，本公开至少一实施例提供的方法中，驱动所述活塞挤压所述多组份料包，包括：采用高压水泵、伸缩液压缸或者伸缩电缸驱动所述活塞在所述搅拌舱中做往复运动。
19.例如，本公开至少一实施例提供的方法中，所述排料管上设置有料管夹，所述搅拌舱进行搅拌工作时，采用所述料管夹夹紧所述排料管，所述多种注浆材料混合后，所述料管夹松开所述排料管。
20.例如，本公开至少一实施例提供的方法中，驱动所述多种注浆材料的混合物从所述排料管排出，包括：驱动所述活塞向所述出料开口的方向推动所述多组份料包，以促进所述多种注浆材料的混合物从所述出料口流出。
21.例如，本公开至少一实施例提供的方法中，所述搅拌注浆设备还包括倾翻驱动装置，其中，驱动所述多种注浆材料的混合物从所述排料管排出还包括：采用所述倾翻驱动装置驱动所述搅拌舱倾斜，以促进所述多种注浆材料的混合物从所述出料口流出。
附图说明
22.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
23.图1为本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统的立体结构示意图；图2为本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统的多组份料包的结构示意图；图3为本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统的正视结构示意图；图4为图3中的水下搅拌注浆系统沿a-a线的截面结构示意图；图5为本公开至少一实施例提供的水下搅拌注浆系统的另一截面结构示意图；以及
图6为本公开至少一实施例提供的搅拌注浆方法的流程图。
具体实施方式
24.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
25.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排出其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
26.由前面所述，在进行深水裂纹修补作业时，从陆地上向深水中输送浆料所采用的输送管道很长，且输送管道外部水压高，输送管道容易被压扁，因此可能发生堵塞的风险，并且浆料从混合搅拌到注入裂纹的时间长，不能选择凝固时间短的浆料。因此，浆料的选择有限，且修补过程容易出现多种不良现象，降低了注浆、修补效率。
27.本公开至少一实施例提供一种水下搅拌注浆系统以及水下搅拌注浆方法。该水下搅拌注浆系统包括搅拌注浆设备和多组份料包，搅拌注浆设备包括搅拌舱，搅拌舱具有出料开口；多组份料包包括容置体，容置体包括出料口以及多个容纳腔，多个容纳腔之间采用间隔件隔开；其中，搅拌舱可容纳多组份料包，多组份料包的容置体的强度大于间隔件的强度。
28.本公开实施例提供的水下搅拌注浆系统可以直接在水下实现多组份浆料的混合、搅拌以及注浆等工序，从而缩短了浆料从混合、搅拌到注入裂纹的时间，由此拓宽了浆料的选择范围；并且，水下搅拌注浆系统可以直接在需要修补裂纹的位置进行搅拌、注浆等工作，从而避免使用较长的输送管道，简化了注浆、修补流程，降低了注浆、修补的难度以及提高了注浆、修补的效率。
29.下面通过几个具体的实施例对本公开的水下搅拌注浆系统以及水下搅拌注浆方法进行说明。
30.本公开至少一实施例提供一种水下搅拌注浆系统，图1示出了该水下搅拌注浆系统的立体结构示意图；图2示出了多组份料包的结构示意图；图3为示出了该水下搅拌注浆系统的正视结构示意图；图4示出了图3中的水下搅拌注浆系统沿a-a线的截面结构示意图；以及图5示出了该水下搅拌注浆系统的另一截面结构示意图。
31.如图1-图5所示，该水下搅拌注浆系统包括搅拌注浆设备101和多组份料包200。搅拌注浆设备100包括搅拌舱101，用于混合、搅拌多种注浆材料。搅拌舱101具有出料开口101a，从而在搅拌舱101中搅拌均匀的多种注浆材料可以从出料开口101a排出。
32.例如，多组份料包200包括容置体201，例如，可以为袋体，容置体201包括出料口
201a以及多个容纳腔202，多个容纳腔202可分别用于容纳不同的注浆材料。例如，多个容纳腔202之间采用间隔件203隔开，出料口201a可位于多个容纳腔202之一中。例如，每个容纳腔202由容置体201和间隔件203围设而成，由此多个容纳腔202之间相互独立，从而可以避免多个容纳腔202中容纳的不同的注浆材料接触。例如，容纳腔202的数量可以为两个、三个或者四个等，本公开的实施例对此不做具体限定。
33.例如，搅拌舱101可容纳多组份料包200，多组份料包200的容置体201的强度大于间隔件203的强度。由此，在使用多组份料包200时，可通过破坏多组份料包200中的间隔件203来使多个容纳腔202中容纳的不同的注浆材料混合，而此时，由于容置体201的强度大于间隔件203的强度，容置体201可以不被破坏，因此注浆材料不会污染搅拌舱101的内部空间，从而在搅拌舱101工作完成后也无需清洗。
34.例如，在一些实施例中，多组份料包200为一次性多组份料包，从而利用水下搅拌注浆系统进行多次搅拌、注浆作业时，只需要更换多组份料包即可，而无需进行搅拌舱的清洗等额外工序。
35.例如，在一些实施例中，容置体201的材料包括聚氯乙烯，例如聚氯乙烯薄膜，此时，间隔件203的材料也可以包括聚氯乙烯，例如聚氯乙烯薄膜。例如，间隔件203的聚氯乙烯薄膜的厚度小于容置体201的聚氯乙烯薄膜的厚度，从而间隔件203具有较低的强度，容易被外力破坏，而容置体201具有较高的强度，不容易被外力破坏。
36.或者，在另一些实施例中，间隔件203包括密封胶，此时，可以采用密封胶粘结容置体201内部的部分区域，从而形成相互独立的多个容纳腔202。例如，密封胶可以包括热熔胶等具有一定粘结性的胶水。该密封胶可以在容置体201内形成强度较低的密封，容易被一定的外力破坏。
37.例如，当密封胶采用热熔胶时，在制备多组份料包200的过程中，可以将热熔胶涂在容置体201需要形成间隔件203的位置，然后采用一定的温度进行热熔，热熔完成后即形成间隔件203，此时，间隔件203的强度在静态下可以隔离不同的浆料，但在一定的外力下，该间隔件203可以被破坏，让不同浆料混合在一起。
38.例如，在一些实施例中，间隔件203可以包括隔膜以及将隔膜粘结在容置体201上的接合部，例如密封胶，此时，隔膜的强度可以和容置体201的强度可以相同，而接合部的强度低，例如低于容置体201的强度，从而容易被一定的外力破坏。此时，间隔体203的至少部分强度低于容置体201的强度。例如，该实施例中的密封胶可以为热熔胶或其他丙烯酸类胶水等。
39.例如，在一些实施例中，多组份料包200可以是按上述要求预制好的，即定制出成品料包，每个多组份料包200均为一次性多组份料包，例如可以备用多个多组份料包200，以待放入搅拌舱101中使用并更换。
40.例如，在一些实施例中，如图1所示，水下搅拌注浆系统还包括排料管102和料管夹103，排料管102配置为通过搅拌舱101的出料开口101a连接容置体201的出料口201a，料管夹103设置在排料管102上，配置为可以打开或闭合排料管102，例如在搅拌舱101进行搅拌工作时闭合排料管102，以免容置体201中的浆料流出，在搅拌舱101搅拌工作完成后，需要进行注浆工作时，打开排料管102，以便于容置体201中的浆料流出。例如，在一些示例中，排料管102可以为聚氯乙烯排料管。例如，排料管102也可以是一次性使用的，从而可以避免排
料管清洗等工序。
41.例如，在一些实施例中，如图1所示，水下搅拌注浆系统还包括搅拌舱驱动装置104，搅拌舱驱动装置104配置为驱动搅拌舱101旋转，从而使搅拌舱101内的多组份料包200中的多种注浆材料混合均匀。例如，搅拌舱101整体呈圆柱形，搅拌舱驱动装置104可以驱动搅拌舱101以圆柱形的中心轴为轴进行旋转，从而搅拌舱101中的多组份料包200可以在搅拌舱101旋转的过程中受到平稳的作用力，避免容置体201在搅拌舱101旋转的过程中被破坏。
42.例如，在一些示例中，搅拌舱驱动装置104可以包括液压马达或者防水电机等，只要可以实现驱动搅拌舱101旋转即可，本公开的实施例对搅拌舱驱动装置104的具体形式不做限定。
43.例如，在一些实施例中，如图5所示，水下搅拌注浆系统还可以包括旋转密封件s，容置体201的出料口201a和排料管102分别连接至旋转密封件s，以使得排料管102与出料口201a转动连接。由此可避免排料管102在搅拌舱101旋转的过程中打结，进而保持排料管102的伸展状态。
44.例如，在一些示例中，如图5所示，旋转密封件s可以包括可相互转动且密封连接的第一间隔件s1和第二间隔件s2，容置体201的出料口201a和排料管102分别连接至旋转密封件s的第一间隔件s1和第二间隔件s2，从而实现排料管102与出料口201a的转动连接。例如，旋转密封件s可以为复合材料旋转密封件，包括由例如聚四氟乙烯（ptfe）形成的外环（作为第二间隔件s2）和由例如丁腈橡胶（nbr）形成的o形圈（作为第一间隔件s1）。o形圈可以起到支承外环的作用，使整个旋转密封更容易安装。
45.例如，在一些实施例中，如图1所示，水下搅拌注浆系统还可以包括活塞105，活塞105设置在搅拌舱101中，且与搅拌舱101的出料开口101a相对设置，活塞105配置为在搅拌舱101容纳多组份料包200的情况下，可向出料开口101a的方向推动多组份料包200，从而实现挤压多组份料包200的作用。例如，挤压多组份料包200可以实现破坏多组份料包200中的间隔件203的作用，从而使多组份料包200中位于多个容纳腔202中的多种注浆材料混合，另外，在注浆工作中，挤压多组份料包200还可以促进浆料从容置体201的出料口201a中流出，进而通过排料管102输送至需要的位置。
46.例如，在一些实施例中，如图4所示，水下搅拌注浆系统还可以包括活塞驱动装置106，活塞驱动装置106配置为驱动活塞105进行往复运动。例如，当不需要活塞105挤压多组份料包200时，例如在搅拌舱101进行搅拌工作时，活塞驱动装置106配置为将活塞105驱动至搅拌舱101的远离出料开口101a的端部，当需要活塞105挤压多组份料包200时，活塞驱动装置106配置为驱动活塞105向靠近出料开口101a的方向移动，以挤压多组份料包200。
47.例如，在一些示例中，活塞驱动装置106可以包括高压水泵、伸缩液压缸或者伸缩电缸等驱动部件。例如，如图4所示，在活塞驱动装置106包括高压水泵1062的情况下，活塞驱动装置106还包括储液装置1061和输液管1063（例如高压水管）等辅助部件，储液装置1061用于存储驱动活塞105使用的液体，例如水，高压水泵1062可以利用储液装置1061中存储的液体通过输液管1063向活塞105施加高压水，以通过水压实现对活塞105的驱动作用。例如，在其他示例中，在活塞驱动装置106包括伸缩液压缸或者伸缩电缸的情况下，伸缩液压缸或者伸缩电缸可以包括可被驱动的伸缩杆，该伸缩杆可实现对活塞105的驱动。
48.例如，在一些实施例中，如图1所示，水下搅拌注浆系统还可以包括倾翻驱动装置107，倾翻驱动装置107配置为驱动搅拌舱101倾斜。例如，在注浆过程中，倾翻驱动装置107配置为驱动搅拌舱101倾斜，此时，搅拌舱101的出料开口101a处于较低的高度，从而可以通过重力作用促进浆料从容置体201的出料口201a中流出，进而通过排料管102输送至需要的位置。例如，在一些示例中，倾翻驱动装置107可以包括倾翻缸，采用液压或者电驱动。
49.例如，在一些实施例中，如图1所示，水下搅拌注浆系统还可以包括底座108，水下搅拌注浆系统可以通过底座108稳固在水中所需要的位置。例如，水下搅拌注浆系统可以通过人工或者水下机器人带到水中所需要的位置。
50.本公开的实施例提供的水下搅拌注浆系统可以在水下数百米（例如300米-1000米）的深度进行工作，例如裂纹修补工作。在水下工作时，经活塞的挤压、水下搅拌、水下注浆等一系列的动作，缩短了从混合浆料到注浆完成的时间，从而可以选择凝固时间短的浆料，拓宽了浆料的选择范围，并可以避免使用较长的输送管道，因此也节省了管道材料。通过测试，利用本公开的实施例提供的水下搅拌注浆系统在进行注浆作业时，从混合浆料到注浆完成的时间可以在约1分钟内，极大的缩短了作业时间，提高了作业效率。
51.本公开至少一实施例还提供一种利用上述水下搅拌注浆系统进行水下搅拌注浆的方法，如图6所示，该方法包括步骤s101-s107。
52.步骤s101：将多种注浆材料分别放入多组份料包的多个容纳腔中。
53.例如，多种注浆材料包括两种或两种以上不同的注浆材料，多种注浆材料分别放入多组份料包200的多个容纳腔202中，以避免多种注浆材料接触。
54.步骤s102：将多组份料包放入搅拌注浆设备的搅拌舱。
55.例如，在多种注浆材料分别放入多组份料包200的多个容纳腔202后，将多组份料包200放入搅拌注浆设备的搅拌舱101，以便于后续使用搅拌舱101混合并搅拌多种注浆材料。
56.步骤s103：将多组份料包的出料口通过出料开口连接至排料管。
57.例如，采用旋转密封件s将多组份料包200的出料口201a通过搅拌舱101的出料开口101a连接至排料管102，使得出料口201a与排料管102旋转密封。由此，搅拌舱101通过转动搅拌多种注浆材料时，排料管102始终保持伸展状态，而不会出现旋转、打结等不良现象。多种注浆材料在搅拌均匀后，可以依次通过出料口201a和排料管102输送至需要的位置。
58.例如，在一些实施例中，步骤s101-步骤s103可以在陆地上进行，从而可以节省水下作业时间。例如，步骤s101-步骤s103的顺序可以相互调换，例如可以先进行步骤s102，然后再进行步骤s101，或者，也可以先进行步骤s103，然后再进行步骤s102等，本公开的实施例对各个步骤的进行顺序不做限定。
59.步骤s104：将搅拌注浆设备运输至水下工作地点。
60.例如，可以采用人工或者水下机器人等方式将搅拌注浆设备运输至水下工作地点。
61.步骤s105：破坏多个容纳腔之间的间隔件，以使多种注浆材料混合。
62.例如，在一些实施例中，可以采用驱动搅拌舱转动的方式，以使得多个容纳腔202之间的间隔件203被破坏，此时，由于容置体201的强度相对于间隔件203更强，因此容置体201不会被破裂。
63.例如，在一些实施例中，在搅拌注浆设备还包括设置在搅拌舱101中的活塞105的情况下，也可以采用驱动活塞105挤压多组份料包200的方式，以使得多个容纳腔202之间的间隔件203被破坏，在此过程中，容置体201不会被破裂。例如，可以采用高压水泵、伸缩液压缸或者伸缩电缸等驱动活塞105在搅拌舱101中做往复运动，以达到挤压多组份料包200的目的。
64.例如，排料管102上设置有料管夹103，在进行注浆工作之前，料管夹103始终夹紧排料管102，以使排料管102闭合，不会排出浆料。并且，由于排料管102闭合，活塞105在挤压多组份料包200时，到达一定程度将受到较大的阻力，从而不再前进。
65.步骤s106：驱动搅拌舱进行搅拌工作。
66.例如，采用搅拌舱驱动装置104驱动搅拌舱101进行旋转，以达到进行搅拌的目的。例如，在搅拌舱101进行搅拌工作时，料管夹102始终夹紧排料管102，以避免浆料排出。
67.步骤s107：驱动多种注浆材料的混合物从排料管排出。
68.例如，在搅拌舱101的搅拌工作完成后，可以打开料管夹102，使料管夹103松开排料管102，以驱动多种注浆材料的混合物从排料管102排出。
69.例如，在一些实施例中，可以驱动活塞105向出料开口101a的方向推动多组份料包200，以促进多种注浆材料的混合物从出料口201a流出。
70.例如，在一些实施例中，搅拌注浆设备还包括倾翻驱动装置107，例如倾翻缸，此时，可以采用倾翻驱动装置107驱动搅拌舱倾斜，以促进多种注浆材料的混合物从出料口201a流出。
71.例如，排料管102的与出料口201a相对的开口可以朝向水下裂纹，用于对水下裂纹进行注浆、修补等工作，此时，由于搅拌注浆设备整体可以位于修补工作地点，因此排料管102的长度可以相对较短。
72.例如，在一些实施例中，步骤s105-步骤s107可以在水中进行。例如，步骤s105和步骤s106的顺序可以相互调换，或者也可以同时进行，本公开的实施例对各个步骤的进行顺序不做限定。
73.本公开的实施例提供的水下搅拌注浆方法可以实现在水下数百米（例如300米-1000米）的深度进行搅拌注浆工作，例如进行裂纹修补工作。在水下工作时，经活塞的挤压、水下搅拌、水下注浆等一系列的动作，缩短了从混合浆料到注浆完成的时间，从而可以选择凝固时间短的浆料，拓宽了浆料的选择范围，并可以避免使用较长的输送管道，因此也节省了管道材料。通过测试，利用本公开的实施例提供的水下搅拌注浆方法在进行注浆作业时，从混合浆料到注浆完成的时间可以在约1分钟内，极大的缩短了作业时间，提高了作业效率。
74.还有以下几点需要说明：（1）本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
75.（2）为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
76.（3）在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
77.以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。