大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法

技术领域

本发明涉及大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法，属于裂缝、坑槽修补技术领域。

背景技术

在工程领域中存在一个相当普遍的问题即裂缝、坑槽填补不密实，裂缝产生的原因众多而复杂，有的裂缝是在结构受荷后出现并有逐步扩大的趋势，也有因外部环境的突然变化如地震等地质灾害，进而发展为大型裂缝，裂缝的出现可能预示着承载力不足，裂缝还会影响结构的适用性和耐久性，特别地，在孔槽中有动水、大水头裂缝、地下大型矿井突水等情况下，极大地提高了封堵修补的难度。

目前，对封堵修补已经有很多研究，但动水封堵修补注浆、注浆填充不密实是现仍存在的问题，动水封堵修补注浆困难，以及在孔洞中利用磁性砂浆填补过程中发现在边缘区域磁场强度低，存在对磁性砂浆吸附力小的现状，导致易动水冲刷走无法封堵或浆体凝固后与裂缝内壁间存在空隙，修补效果不佳。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法，此设备及方法针对较大裂缝、坑槽封堵修补的新技术，利用磁性砂浆在磁场作用下，从四周向磁源汇聚，密切咬合形成与孔壁粘结密实的整体，改善了孔槽的填充效果，同时具有封堵水头的作用，实现了在动水条件下较大空间范围内形成密实锚固体进行修补，提高工程耐久性，其广泛应用于大坝、道路、地下室等构筑物因外力或地震等地质灾害产生的大型裂缝、坑槽修补工程中，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，包括设置在岩层内部的孔槽，孔槽的顶部设置有防溢盖板，防溢盖板上设置有凸槽，凸槽上设置有预留圆孔；包括中心预留圆孔的条形磁铁，电磁铁，预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒和注浆圆管；所述注浆圆管下端有出浆孔，注浆圆管内部有磁颗粒通道；包括磁化的废弃铁颗粒，钟乳状磁链和磁链串；包括第二玻璃纤维套筒，磁棒，缓冲囊袋和注浆锚杆；还包括磁屏蔽罩和磁笼。

清理孔槽内破碎岩层，并使得孔槽表面平整，防溢盖板的凸槽嵌入孔槽内调整到相应位置并固定。

预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒具有一定强度，底端封闭，上端开口，其内径大于电磁铁外径，内部涂润滑油，将电磁铁装入；

注浆圆管采用玻璃纤维材质，下端侧壁留有出浆孔，具有一定强度，下端封闭，上端开口，利用高压注浆设备控制注浆速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从注浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体。

所述磁颗粒通道由波纹管、充有磁流变液的膜袋与钢管组成；波纹管连接在膜袋远端，从注浆圆管侧壁的出浆孔穿出；充有磁流变液的膜袋呈圆管状，内部为磁颗粒通道，近端与钢管相连，呈T形结构，膜袋内部的磁流变液具有可逆性，在磁场作用下，撑开呈圆管状具有高强度，磁场撤销后，呈流态，能够将磁颗粒通道从上端拔出回收重复利用。

所述废弃铁颗粒利用废弃铁矿渣整形成不同粒径的棱形颗粒，将磁颗粒按粒径分为2mm~3mm、3mm~5mm，其体积比为3：7，根据孔槽开径的大小，采用的磁颗粒参照其配比，选用的粒径为成倍数的增减，并使粒径级配良好。

所述钟乳状磁链是具有吸附性的金字塔状簇团，磁颗粒在电磁铁产生的磁场作用下，吸附在第一玻璃纤维套筒外，越靠近电磁体，吸附的磁颗粒粒径越大且越密集，磁颗粒汇聚形成的金字塔状的簇团，该簇团也能产生磁场，将磁性砂浆吸附在表面，形成钟乳状磁链；

磁链串由磁化的圆柱形钢滚珠中心留有孔通道，将合金钢丝绳通过串成的长链，合金钢丝绳抗拔抗拉性能好，预留一定长度，两端接有弯钩，不同工况下，钢珠由废弃的球形铁颗粒或柱状铁块不同形状的可磁化物质取代，选择与孔槽相匹配的尺寸。

所述第二玻璃纤维套筒具有一定强度，底端封闭，上端开口，第二玻璃纤维套筒内径大于磁棒外径，内部涂润滑油，将磁棒装入；在涉及地下动水的坑槽、地下井时，第二玻璃纤维套筒上有管状滑槽，抽水管可在滑槽内上下移动，进行排水；

磁棒放入第二玻璃纤维套筒，磁棒采用包括钕铁硼类超强永磁铁、高强电磁铁、超导在内的，能产生强磁的磁体；

缓冲囊袋是介于第二玻璃纤维套筒与磁棒间的充气囊袋，在注浆施工过程中，起固定和保护磁棒的作用；施工完成，对磁棒进行回收时，泄出部分气体，可将磁屏蔽罩放入第二玻璃纤维套筒与磁棒间，屏蔽永磁铁产生的强磁场，将磁棒与磁屏蔽罩取出，完成回收。

所述注浆锚杆包括中间的可移动的活管，活管与注浆筒间下端有密封活塞，外管为注浆筒，注浆筒上有注浆渗水孔，外部套有磁环，内管与外管间形成的腔室为抽水通道，从裂缝两侧与水平面方向夹角成5°~15°角交错钻入孔槽内，进行注浆，增加修补部位与原结构的连接强度。

所述磁屏蔽罩具有一定强度，底端封闭，上端开口，为圆筒状，磁屏蔽罩直径介于磁棒外径与第二玻璃纤维套筒内径之间，材质采用具有隔磁效果的金属材料；

磁笼由铁网围成的铁笼、废弃铁片、石块组成，多个磁笼拴在铁链上，根据孔槽大小，调整磁笼尺寸；铁笼由十字形网格加工而成的笼状结构；废弃铁片填充在外圈层，在磁化后，具有强磁，可带动磁笼向磁棒汇聚；石块夹在磁笼中间的内圈层，进而增加磁笼重力，体积大，堵水成本低。

采用所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备进行封堵修补的方法，裂缝、坑槽检测，通过超声探测仪对大型裂缝或坑槽进行查探，利用超声反射确定走向及宽度、长度、深度参数以及裂缝根系发展程度，当大型的主裂缝为主时，包括以下施工步骤：

Step1.1，材料准备：防溢盖板，防溢盖板凸槽上有预留圆孔，中心预留圆孔的条形磁铁，预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒，注浆圆管，所述注浆圆管下端有出浆孔，注浆圆管内部有磁颗粒通道，通道由波纹管、充有磁流变液的膜袋与钢管组成，磁化的废弃铁颗粒，钟乳状磁链；

Step1.2，孔槽清理：平整孔槽外表面，清理槽内表层破碎岩层，通过风压或钢丝刷将孔槽清理干净，孔槽中无泥垢、无颗粒，孔槽大体上呈U型凸槽；

Step1.3，固定防溢盖板：按照孔槽走向，从下到上，从左到右骑缝布置防溢盖板，防溢盖板的凸槽嵌入在孔槽中，固定盖板位置后，将注浆管插入盖板凸槽中间预留的圆孔；

Step1.4，条形磁铁及电磁铁位置布置：将条形磁铁封闭放入盖板的凸槽，接着在注浆管外环的第一玻璃纤维套筒内放入圆筒状电磁铁；

Step1.5，配置填充砂浆与废弃铁矿渣颗粒：在砂浆中按一定配比加入铁粉、膨胀剂、环氧树脂材料制成磁性砂浆，并对其性能进行测试，保证其在填充阶段正常使用，利用废弃铁矿渣整形呈不同粒径的棱形颗粒，通过筛分将磁颗粒按粒径分为2mm~3mm、3mm~5mm，其体积比为3：7，根据孔槽开径的大小，采用的磁颗粒可参照其配比，选用的粒径可成倍数的增减，并使粒径级配良好；

Step1.6，注入磁化的废弃铁颗粒与磁性砂浆：将磁化的含铁颗粒注入注浆圆管中的磁颗粒通道，磁颗粒在电磁铁产生的磁场作用下，吸附在第一玻璃纤维套筒外，越靠近电磁体，吸附的磁颗粒粒径越大且越密集，磁颗粒汇聚形成的金字塔状的簇团，该簇团也能产生磁场，对磁性砂浆有吸附力；将磁性砂浆置入注浆设备中，从下到上、从左到右依次注入注浆圆管中，利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体；

Step1.7，表层修复：磁颗粒注入完成后，消磁将磁颗粒通道从注浆圆管上端拔出，待浆体凝固到一定程度后，电磁铁断电消磁，依次拆除条形磁铁、防溢盖板、电磁铁并进行回收，采用磁性砂浆对第一玻璃纤维套筒内及凸槽处进行封堵处理；

当涉及孔槽中有水，涉水施工时，子裂缝发达并进行结构补强封堵，包括以下施工步骤：

Step2.1，材料准备：防溢盖板，防溢盖板的凸槽上有预留圆孔，中心预留圆孔的条形磁铁，磁链串，所述的磁链串由圆柱形钢滚珠用合金钢丝绳串成，第二玻璃纤维套筒，套筒上有管状滑槽、抽水管，磁棒，缓冲囊袋，注浆锚杆，所述的注浆锚杆包括中间的可移动的活管、密封活塞、注浆筒、注浆渗水孔、磁环、抽水通道，磁屏蔽罩；

Step2.2，磁链制备：根据裂缝宽度，选择合适尺寸的圆柱形钢滚珠充磁，使N与N极相连，利用合金钢丝绳串成磁链；

Step2.3，孔槽清理：平整孔槽外表面，清理槽内表层破碎岩层，通过风压或钢丝刷将孔槽清理干净；

Step2.4，固定防溢盖板：先将制备的磁链放入孔槽裂缝中，按照孔槽走向，从下到上，从左到右骑缝布置防溢盖板，防溢盖板的凸槽嵌入在孔槽中，固定盖板位置；

Step2.5，条形磁铁及磁棒布置：将条形磁铁封闭放入盖板的凸槽，随后圆柱状强磁棒放入第二玻璃纤维套筒中，对第二玻璃纤维套筒中的气囊充气，固定好磁棒位置，接着整体放入盖板凸槽中间预留的圆孔，磁链一端受到磁棒吸附力，与磁棒相连；

Step2.6，锚杆注浆排水支护：进行结构补强，在孔槽两侧交错，锚杆钻孔注浆，利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体，在动水孔槽中施工时，水通过上部的注浆渗水孔，经抽水通道抽出，随着注浆增多，浆液从渗水孔进入抽水通道，沉在密封活塞上，密封活塞压力增大，将中间的可移动的活管逐渐往外拉，依此循环完成注浆；在磁场作用下，磁性砂浆紧紧吸附在磁棒四周，磁链的加入扩大了磁场影响范围，能让狭长的缝隙受到磁场作用增强，充填的磁性砂浆更紧密；

Step2.7，表层修复：待浆液固化后，对套筒中的气囊放气，将磁屏蔽罩从上到下套在磁棒外，屏蔽磁场取出回收，第二玻璃纤维套筒不回收，依次拆除条形磁铁，防溢盖板，采用磁性砂浆对第二玻璃纤维套筒内及凸槽进行封堵处理；

当涉及地下矿井，大型地下开挖孔槽内具有动水流、突水封堵时，包括以下施工步骤：

Step3.1，材料准备：防溢盖板，防溢盖板凸槽上有预留圆孔，中心预留圆孔的条形磁铁，第二玻璃纤维套筒，套筒上有管状滑槽、抽水管，磁棒，缓冲囊袋，注浆锚杆，所述的注浆锚杆包括中间的可移动的活管、密封活塞、注浆筒、注浆渗水孔、磁环、抽水通道，磁屏蔽罩，磁笼，所述的磁笼由铁网围成的铁笼、废弃铁片、石块组成；

Step3.2，堵水磁笼制备：根据孔槽宽度，制定合适尺寸范围的磁笼，将铁网焊接成铁笼，内部外圈层中充填废弃铁块、废弃冲花边铁料，内圈层充填石块，利用重力和体积阻挡动水流；

Step3.3，固定防溢盖板：将制备的多个堵水磁笼拴在铁链上，投入目标区域，在目标堵水位置孔槽上方布置防溢盖板，防溢盖板的凸槽嵌入在孔槽中，固定盖板位置；

Step3.4，条形磁铁及磁棒布置：将条形磁铁封闭放入盖板的凸槽，随后圆柱状强磁棒放入筒状第二玻璃纤维套筒中，对第二玻璃纤维套筒中的气囊充气，固定好磁棒位置，接着整体放入盖板凸槽中间预留的圆孔，离散分布在目标堵水区域附件的堵水磁笼，受到磁场力的作用，磁笼中的废铁片、铁网被磁化，紧紧吸附在磁棒上，汇集在一起形成较大体积的堵水块；

Step3.5，注浆排水封堵：利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体，在动水孔槽中施工时，水通过上部的注浆渗水孔，经抽水通道抽出，随着注浆增多，浆液从渗水孔进入抽水通道，沉在密封活塞上，密封活塞压力增大，将中间的可移动的活管逐渐往外拉，依此循环完成注浆；在磁场作用下，磁性砂浆紧紧吸附在磁棒四周，同时堵水磁笼也具有强磁，磁笼的加入扩大了磁场影响范围，并将磁性砂浆紧密吸附住，能封堵水头；第二玻璃纤维套筒预留有管状滑槽，抽水管可在滑槽内抽拉，协助锚杆一起将孔槽中的水排出；

Step3.6，表层修复：抽水后，将抽水管从滑槽滑出，待浆液固化后，对第二玻璃纤维套筒中的气囊放气，将磁屏蔽罩从上到下套在磁棒外，屏蔽磁场取出回收，第二玻璃纤维套筒不回收，依次拆除条形磁铁、防溢盖板，采用磁性砂浆对第二玻璃纤维套筒及凸槽进行封堵处理；

通过超声探测仪对大型裂缝或坑槽进行查探，包括以下测试步骤：

Step1，制作现实仿真模型：利用透明树脂浇注模型，模拟不同孔隙宽度、深度、走向、粗糙度、孔隙通道的迂曲度的裂缝、坑槽在动水下的施工；

Step2，模拟施工流程：根据实际工况，按比例选择Step1.1~Step1.7、Step2.1~Step2.7或Step2.1~Step2.7进行封堵注浆模拟；

Step3，性能测试：整个注浆封堵试验模拟过程，通过摄像头记录，记录磁性砂浆封堵填充的过程，观察浆液是如何将修复界面的水膜与气体排走的，寻找规律；修复边界放有测力计，在磁链、磁笼加入后，测量裂缝边缘处的磁吸力值，观察到界面填充情况，以及能否抵抗动水；通过流速测量仪测得动水流速，测得适用范围，观察到破坏界面位置；

Step4，优化试验：调整试验方案，对预测的破坏界面，可提前采取补救措施，通过可视化模拟测试，预先验证施工是否合理。

本发明有如下有益效果：

1.本发明大型裂缝或坑槽动水封堵修补工程存在水头压力大，封堵困难，填补不密实，与孔壁分离的问题，在大型孔洞中利用磁性砂浆填补过程中发现在边缘区域磁场强度低，存在对磁性砂浆吸附力小的现状，创新性的提出了大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备及方法，该技术是通过在磁场作用下使用磁性砂浆配合磁性物质，提出了三种可扩磁的形式，实现在较大孔槽中通过扩磁，保障靠近边缘区域磁性砂浆能在磁场作用下填充密实。

2.本发明采用防溢盖板等设备，防止浆液溢出来，可以实现不同位置和角度的裂缝孔槽修补，防溢盖板上的凸槽嵌入孔槽，放置条形磁铁，使磁场强度增大，保证磁性砂浆填充密实度，减小填充孔隙率，避免外界水渗入，影响修补部分的结构寿命。

3.本发明采用注浆圆管注浆时，利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力恰好能克服磁场吸力，从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体，避免外界空气、水渗入，修补部位耐久性得到保障。

4.本发明采用注浆圆管内设隔开的磁颗粒通道，注浆时能充入大粒径磁性颗粒，大粒径磁性颗粒能产生强磁吸附在外面，形成的钟乳状磁链，能扩大孔间磁场影响范围，使得靠近孔壁的边缘区域磁场强度增大，磁性砂浆与孔壁粘结更加密实，不会被动水冲走，解决了浆液填充不密实与孔壁分离的问题，适用于以大型主裂缝为主的裂缝、孔槽动水封堵修补工程中，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

5.本发明采用磁颗粒通道下端采用充有磁流变液的膜袋，注浆时电磁铁通电产生磁场，磁流变液在磁场作用下强度迅速提高，将通道卡住固定在注浆圆管内，断电消磁后，可将通道回收；钢管采用硅钢材质等具有隔磁效果类金属，避免磁化的磁颗粒在从内部通入过程中与电磁铁产生的磁场相互干扰。

6.本发明采用废弃铁颗粒磁化，废铁成本低，废物循环二次利用，绿色环保，最重要的是废铁磁化强度大，工程效果好。

7.本发明采用的电磁铁在注浆完成后，可进行回收，重复利用，绿色环保，降低工程造价。

8.本发明采用磁链串是圆柱形钢滚珠磁化后N极与N极相连成串，合金钢丝绳在裂缝内可发生弯折变形，能扩大孔间磁场影响范围，离磁棒较远处的狭长子裂缝中的磁场加强，同时利用锚杆边注浆边排水，磁性砂浆受吸附力而密实填充在偏远处的裂缝中，使得偏远子裂缝区域磁场强度增大，磁性砂浆与孔壁粘结更加密实，子裂缝内浆液能充分填充，不会被动水冲走，解决了浆液填充不密实与孔壁分离的问题，适用于以大型主裂缝为主，子裂缝发达的裂缝、孔槽动水封堵修补工程中，也适用于单一裂缝为主的大型孔槽中，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

9.本发明采用磁化的圆柱形钢滚珠，中心轴钻成通洞，N极与N极相接，由合金钢丝绳串成长链，合金钢丝绳预留一定变形长度，两端接有弯钩；在磁棒加入后，一端迅速吸附到磁棒上，孔槽内空间磁场增强，磁化后产生的磁场强，满足工程经济性，可行性强。

10. 所述的玻璃纤维套筒设管状滑槽和抽水管，抽水管可以沿着玻璃纤维套筒中的管状滑槽上下滑动，在动水流很大积水多时，边注浆时，一边及时将水排水，降低水压；玻璃纤维套筒与磁棒间的缓冲囊袋，充气夹紧磁棒，固定其位置，放气时产生缓冲空间，将电磁屏蔽罩放入，对强磁棒产生的磁场隔离，便于回收。

11. 本发明采用注浆锚杆，进行结构补强，在裂缝两侧交错以一定角度钻入孔槽，改善受力状况，增加修补注浆区域与周围岩体的联系，利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从注浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体，避免外界空气、水渗入，修补部位耐久性得到保障。

12. 本发明采用注浆锚杆中间设置的可移动的活管和密封活塞，与外注浆筒间形成抽水通道，孔槽中的水受到注入浆液的挤压，位于上层，经注浆筒上部注浆渗水孔进入抽水通道，抽出槽内；随着浆液增多，水位上升，将内部的活管往外拉，部分渗水孔变为注浆孔，依此循环完成注浆，实现了边注浆边排水。

13. 本发明采用磁笼利用体积大、重度大的特点进行堵水，同时磁笼也有扩磁效果，增大对浆体团聚吸附力，磁笼间的孔隙得到填充，也会有效挤压水中孔隙，达到动水封堵的目的，适用于大型裂缝或坑槽修补中有动水流、涌水等情况，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

14. 本发明采用磁笼内圈层为石块、外圈层为废弃冲花边铁料，由十字交叉的铁网包裹住，废弃铁片铁块挤压在外圈层，防止内圈层粒径稍小的石块漏出，让磁笼表面的磁场强度更大，对磁性砂浆的吸附力更强。

15. 本发明采用的磁棒，在注浆完成后，可以将磁棒从玻璃纤维套筒中拉出回收，重复利用，玻璃纤维套筒不回收，进行注浆封堵处理。

16. 本发明所提出的装置结构简单、成本低、操作方便，可以方便的实现大型裂缝或坑槽动水封堵修补的施工和工程质量保证，其广泛应用于大坝、道路、地下室等构筑物因外力或地震等地质灾害产生的大型裂缝、坑槽修补工程中，能推广运用于具有动水流地区，例如大坝涌水裂缝封堵修补、地下室渗水裂缝修补，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

17. 本发明采用透明树脂及相关设备试验模拟施工，使得整个动水封堵修补过程透明化，对理论进行验证，找到缺陷，选择适合施工的优良方法，提前验证施工的合理性，试验测试与施工相结合，可以让施工效果更显著。

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为本发明涉及防溢装置示意图。

图2为本发明所涉及注浆圆管剖面图。

图3为本发明所涉及磁场作用下圆管注浆示意图。

图4为本发明所涉及磁链串产生的次生磁场示意图。

图5为本发明所涉及加入磁链串修补裂缝示意图。

图6为本发明所涉及锚杆注浆示意图。

图7为本发明所涉及锚杆排水示意图。

图8为本发明所涉及磁笼截水注浆示意图。

图9为本发明所涉及磁棒回收示意图。

图中：孔槽1，防溢盖板2，凸槽21，预留圆孔22，条形磁铁3，电磁铁4，第一玻璃纤维套筒5，注浆圆管6，出浆孔7，磁颗粒通道8，波纹管81，膜袋82，钢管83，废弃铁颗粒9，钟乳状磁链10，磁链串11，圆柱形钢滚珠111，合金钢丝绳112，第二玻璃纤维套筒12，管状滑槽121，抽水管122，磁棒13，缓冲囊袋14，注浆锚杆15，活管151，密封活塞152，注浆筒153，注浆渗水孔154，磁环155，抽水通道156，磁屏蔽罩16，磁笼17，铁笼171，废弃铁片172，石块173。

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1-9，大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备，包括设置在岩层内部的孔槽1，孔槽1的顶部设置有防溢盖板2，防溢盖板2上设置有凸槽21，凸槽21上设置有预留圆孔22；包括中心预留圆孔的条形磁铁3，电磁铁4，预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒5和注浆圆管6；所述注浆圆管6下端有出浆孔7，注浆圆管内部有磁颗粒通道8；包括磁化的废弃铁颗粒9，钟乳状磁链10和磁链串11；包括第二玻璃纤维套筒12，磁棒13，缓冲囊袋14和注浆锚杆15；还包括磁屏蔽罩16和磁笼17。通过上述的设备主要针对较大裂缝、坑槽封堵修补的新技术，利用磁性砂浆在磁场作用下，从四周向磁源汇聚，密切咬合形成与孔壁粘结密实的整体，改善了孔槽的填充效果，同时具有封堵水头的作用，实现了在动水条件下较大空间范围内形成密实锚固体进行修补，提高工程耐久性，其广泛应用于大坝、道路、地下室等构筑物因外力或地震等地质灾害产生的大型裂缝、坑槽修补工程中，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

进一步的，清理孔槽1内破碎岩层，并使得孔槽表面平整，防溢盖板2的凸槽21嵌入孔槽1内调整到相应位置并固定。防溢盖板，其目的在于防止浆液溢出来，可以实现不同位置和角度的裂缝孔槽注浆修补。凸槽21其目的在于嵌入孔槽，放置条形磁铁，使孔槽上部填充密实，减小填充孔隙率，避免外界水渗入，影响修补部分的结构寿命。防溢盖板预留的圆孔，其目的在于固定注浆管或磁棒位置，在一条裂缝依次注浆修补时，还有排气泄压的作用。注浆圆管注浆时控制注浆压力，其目的在于控制磁性砂浆从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体，避免外界空气、水渗入，修补部位耐久性得到保障。

进一步的，预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒5具有一定强度，底端封闭，上端开口，其内径大于电磁铁外径，内部涂润滑油，将电磁铁装入。

进一步的，注浆圆管6采用玻璃纤维材质，下端侧壁留有出浆孔7，具有一定强度，下端封闭，上端开口，利用高压注浆设备控制注浆速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从注浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体。注浆圆管内设隔开的磁颗粒通道，其目的在于注浆时能充入大粒径磁性颗粒，大粒径磁性颗粒能产生强磁吸附在外面，形成的钟乳状磁链，能扩大孔间磁场影响范围，使得靠近孔壁的边缘区域磁场强度增大，磁性砂浆与孔壁粘结更加密实，解决了浆液填充不密实与孔壁分离的问题。

进一步的，所述磁颗粒通道8由波纹管81、充有磁流变液的膜袋82与钢管83组成；波纹管81连接在膜袋82远端，从注浆圆管6侧壁的出浆孔7穿出；充有磁流变液的膜袋82呈圆管状，内部为磁颗粒通道，近端与钢管相连，呈T形结构，膜袋内部的磁流变液具有可逆性，在磁场作用下，撑开呈圆管状具有高强度，磁场撤销后，呈流态，能够将磁颗粒通道8从上端拔出回收重复利用。磁颗粒通道外部采用波纹管，其目的在于磁颗粒受到磁场力作用时，能带动波纹管发生弯曲变形，磁颗粒运动方向与磁感线方向一致。磁颗粒通道下端采用充有磁流变液的膜袋，其目的在于注浆时电磁铁通电产生磁场，磁流变液在磁场作用下强度迅速提高，将通道卡住固定在注浆圆管内。磁颗粒通道中钢管采用硅钢等具有隔磁的金属材质，其目的在于硅钢材质隔磁效果好，避免磁化的磁颗粒在从内部通入过程中与磁场的相互干扰。

进一步的，所述废弃铁颗粒9利用废弃铁矿渣整形成不同粒径的棱形颗粒，将磁颗粒按粒径分为2mm~3mm、3mm~5mm，其体积比为3：7，根据孔槽1开径的大小，采用的磁颗粒参照其配比，选用的粒径为成倍数的增减，并使粒径级配良好。磁颗粒采用废弃铁颗粒磁化，其目的在于废铁成本低，废物循环二次利用，绿色环保，最重要的是废铁磁化强度大，工程效果好。

进一步的，所述钟乳状磁链10是具有吸附性的金字塔状簇团，磁颗粒在电磁铁产生的磁场作用下，吸附在第一玻璃纤维套筒5外，越靠近电磁体，吸附的磁颗粒粒径越大且越密集，磁颗粒汇聚形成的金字塔状的簇团，该簇团也能产生磁场，将磁性砂浆吸附在表面，形成钟乳状磁链。

进一步的，磁链串11由磁化的圆柱形钢滚珠111中心留有孔通道，将合金钢丝绳112通过串成的长链，合金钢丝绳抗拔抗拉性能好，预留一定长度，两端接有弯钩，不同工况下，钢珠由废弃的球形铁颗粒或柱状铁块不同形状的可磁化物质取代，选择与孔槽相匹配的尺寸。磁链串，其目的在于能扩大空间磁场影响范围，使得偏远子裂缝区域磁场强度增大，磁性砂浆与孔壁粘结更加密实，子裂缝内浆液能充分填充，解决了因磁场强度弱浆液填充不密实与孔壁分离和磁场强度弱浆液易被冲走的问题。由圆柱形钢滚珠磁化后用合金钢丝绳串成，其目的在于圆柱形钢滚珠表面光滑无棱角，磁化后N极与N极相连，圆柱形钢滚珠卡在子裂缝缝隙内，磁化强度大，产生的次生磁场有增大原磁场的作用，工程效果好。合金钢丝绳预留一定长度，两端接有弯钩，其目的是合金钢抗拔抗拉性能好，预留一定长度可允许磁链串发生弯折变形，两端接有弯钩是为了避免圆柱形钢滚珠脱绳。

进一步的，所述第二玻璃纤维套筒12具有一定强度，底端封闭，上端开口，第二玻璃纤维套筒12内径大于磁棒外径，内部涂润滑油，将磁棒装入；在涉及地下动水的坑槽、地下井时，第二玻璃纤维套筒12上有管状滑槽121，抽水管122可在滑槽内上下移动，进行排水；所述的玻璃纤维套筒，其目的在于隔离磁性浆液，保护磁棒，待磁性浆液凝固后，回收磁棒。所述的玻璃纤维套筒设管状滑槽和抽水管，其目的在于在动水流很大积水多时，一边注浆一边及时将水排水，降低水压。所述的介于玻璃纤维套筒与磁棒间的缓冲囊袋，其目的在于充气夹紧磁棒，固定其位置，有一定的缓冲空间。

进一步的，磁棒13放入第二玻璃纤维套筒12，磁棒采用包括钕铁硼类超强永磁铁、高强电磁铁、超导在内的，能产生强磁的磁体；

进一步的，缓冲囊袋14是介于第二玻璃纤维套筒12与磁棒13间的充气囊袋，在注浆施工过程中，起固定和保护磁棒的作用；施工完成，对磁棒进行回收时，泄出部分气体，可将磁屏蔽罩放入第二玻璃纤维套筒12与磁棒13间，屏蔽永磁铁产生的强磁场，将磁棒与磁屏蔽罩取出，完成回收。

进一步的，所述注浆锚杆15包括中间的可移动的活管151，活管与注浆筒153间下端有密封活塞152，外管为注浆筒153，注浆筒153上有注浆渗水孔154，外部套有磁环155，内管与外管间形成的腔室为抽水通道156，从裂缝两侧与水平面方向夹角成5°~15°角交错钻入孔槽内，进行注浆，增加修补部位与原结构的连接强度。注浆锚杆中间设置的可移动的活管和密封活塞，其目的在于和外注浆筒间形成抽水通道，孔槽中的水受到注入浆液的挤压，位于上层，经注浆筒上部注浆渗水孔进入抽水通道，抽出槽内；随着浆液增多，水位上升，将内部的活管往外拉，部分渗水孔变为注浆孔，依此循环完成注浆，实现边注浆边排水。

进一步的，所述磁屏蔽罩16具有一定强度，底端封闭，上端开口，为圆筒状，磁屏蔽罩16直径介于磁棒外径与第二玻璃纤维套筒12内径之间，材质采用具有隔磁效果的金属材料；磁屏蔽罩，其目的在于隔离磁场，避免因强磁棒对槽内注满的磁性浆液产生强大吸附力，抗拔力过大导致磁棒回收困难，也能避免强行拔出磁场力对内部封堵修补结构的破坏。

进一步的，磁笼17由铁网围成的铁笼171、废弃铁片172、石块173组成，多个磁笼拴在铁链上，根据孔槽大小，调整磁笼尺寸；铁笼171由十字形网格加工而成的笼状结构；废弃铁片172填充在外圈层，在磁化后，具有强磁，可带动磁笼17向磁棒13汇聚；石块173夹在磁笼中间的内圈层，进而增加磁笼重力，体积大，堵水成本低。磁笼，其目的在于可以利用体积大、重度大的特点进行堵水，同时磁笼也有扩磁效果，增大对浆体团聚吸附力，磁笼间的孔隙得到填充，也会有效挤压水中孔隙，以达到动水封堵。多个磁笼拴在铁链上，其目的在于可以增大重力，避免被动水冲得过于分散。磁笼中外圈层采用废弃冲花边铁料，其目的在于防止内圈层的粒径稍小石块漏出，废弃铁片铁块挤压在外圈层，让磁笼表面的磁场强度更大，对磁性砂浆的吸附力更强。

实施例2：

采用所述大型裂缝或坑槽动水封堵修补的设备进行封堵修补的方法，裂缝、坑槽检测，通过超声探测仪对大型裂缝或坑槽进行查探，利用超声反射确定走向及宽度、长度、深度参数以及裂缝根系发展程度，当大型的主裂缝为主时，包括以下施工步骤：

Step1.1，材料准备：防溢盖板2，防溢盖板2凸槽21上有预留圆孔22，中心预留圆孔的条形磁铁3，预制装电磁铁的第一玻璃纤维套筒5，注浆圆管6，所述注浆圆管6下端有出浆孔7，注浆圆管内部有磁颗粒通道8，通道8由波纹管81、充有磁流变液的膜袋82与钢管83组成，磁化的废弃铁颗粒9，钟乳状磁链10；

Step1.2，孔槽清理：平整孔槽1外表面，清理槽内表层破碎岩层，通过风压或钢丝刷将孔槽1清理干净，孔槽1中无泥垢、无颗粒，孔槽1大体上呈U型凸槽；

Step1.3，固定防溢盖板2：按照孔槽走向，从下到上，从左到右骑缝布置防溢盖板2，防溢盖板2的凸槽21嵌入在孔槽中，固定盖板位置后，将注浆管插入盖板凸槽中间预留的圆孔；

Step1.4，条形磁铁3及电磁铁4位置布置：将条形磁铁封闭放入盖板的凸槽，接着在注浆管外环的第一玻璃纤维套筒5内放入圆筒状电磁铁4；

Step1.5，配置填充砂浆与废弃铁矿渣颗粒：在砂浆中按一定配比加入铁粉、膨胀剂、环氧树脂材料制成磁性砂浆，并对其性能进行测试，保证其在填充阶段正常使用，利用废弃铁矿渣整形呈不同粒径的棱形颗粒，通过筛分将磁颗粒按粒径分为2mm~3mm、3mm~5mm，其体积比为3：7，根据孔槽开径的大小，采用的磁颗粒可参照其配比，选用的粒径可成倍数的增减，并使粒径级配良好；

Step1.6，注入磁化的废弃铁颗粒与磁性砂浆：将磁化的含铁颗粒注入注浆圆管中的磁颗粒通道，磁颗粒在电磁铁产生的磁场作用下，吸附在第一玻璃纤维套筒5外，越靠近电磁体，吸附的磁颗粒粒径越大且越密集，磁颗粒汇聚形成的金字塔状的簇团，该簇团也能产生磁场，对磁性砂浆有吸附力；将磁性砂浆置入注浆设备中，从下到上、从左到右依次注入注浆圆管中，利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体；

Step1.7，表层修复：磁颗粒注入完成后，消磁将磁颗粒通道从注浆圆管6上端拔出，待浆体凝固到一定程度后，电磁铁断电消磁，依次拆除条形磁铁、防溢盖板、电磁铁并进行回收，采用磁性砂浆对第一玻璃纤维套筒5内及凸槽处进行封堵处理；

实施例3：

当涉及孔槽中有水，涉水施工时，子裂缝发达并进行结构补强封堵，包括以下施工步骤：

Step2.1，材料准备：防溢盖板2，防溢盖板2的凸槽21上有预留圆孔22，中心预留圆孔的条形磁铁3，磁链串11，所述的磁链串11由圆柱形钢滚珠111用合金钢丝绳112串成，第二玻璃纤维套筒12，套筒12上有管状滑槽121、抽水管122，磁棒13，缓冲囊袋14，注浆锚杆15，所述的注浆锚杆15包括中间的可移动的活管151、密封活塞152、注浆筒153、注浆渗水孔154、磁环155、抽水通道156，磁屏蔽罩16；

Step2.2，磁链制备：根据裂缝宽度，选择合适尺寸的圆柱形钢滚珠充磁，使N与N极相连，利用合金钢丝绳串成磁链；

Step2.3，孔槽清理：平整孔槽外表面，清理槽内表层破碎岩层，通过风压或钢丝刷将孔槽清理干净；

Step2.4，固定防溢盖板：先将制备的磁链放入孔槽裂缝中，按照孔槽走向，从下到上，从左到右骑缝布置防溢盖板，防溢盖板的凸槽嵌入在孔槽中，固定盖板位置；

Step2.5，条形磁铁及磁棒布置：将条形磁铁封闭放入盖板的凸槽，随后圆柱状强磁棒放入第二玻璃纤维套筒12中，对第二玻璃纤维套筒12中的气囊充气，固定好磁棒位置，接着整体放入盖板凸槽中间预留的圆孔，磁链一端受到磁棒吸附力，与磁棒相连；

Step2.6，锚杆注浆排水支护：进行结构补强，在孔槽两侧交错，锚杆钻孔注浆，利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体，在动水孔槽中施工时，水通过上部的注浆渗水孔，经抽水通道抽出，随着注浆增多，浆液从渗水孔进入抽水通道，沉在密封活塞上，密封活塞压力增大，将中间的可移动的活管逐渐往外拉，依此循环完成注浆；在磁场作用下，磁性砂浆紧紧吸附在磁棒四周，磁链的加入扩大了磁场影响范围，能让狭长的缝隙受到磁场作用增强，充填的磁性砂浆更紧密；

Step2.7，表层修复：待浆液固化后，对套筒中的气囊放气，将磁屏蔽罩从上到下套在磁棒外，屏蔽磁场取出回收，第二玻璃纤维套筒12不回收，依次拆除条形磁铁，防溢盖板，采用磁性砂浆对第二玻璃纤维套筒12内及凸槽进行封堵处理；

实施例4：

当涉及地下矿井，大型地下开挖孔槽内具有动水流、突水封堵时，包括以下施工步骤：

Step3.1，材料准备：防溢盖板2，防溢盖板2凸槽21上有预留圆孔22，中心预留圆孔的条形磁铁3，第二玻璃纤维套筒12，套筒12上有管状滑槽121、抽水管122，磁棒13，缓冲囊袋14，注浆锚杆15，所述的注浆锚杆15包括中间的可移动的活管151、密封活塞152、注浆筒153、注浆渗水孔154、磁环155、抽水通道156，磁屏蔽罩16，磁笼17，所述的磁笼17由铁网围成的铁笼171、废弃铁片172、石块173组成；

Step3.2，堵水磁笼制备：根据孔槽宽度，制定合适尺寸范围的磁笼，将铁网焊接成铁笼，内部外圈层中充填废弃铁块、废弃冲花边铁料，内圈层充填石块，利用重力和体积阻挡动水流；

Step3.3，固定防溢盖板：将制备的多个堵水磁笼拴在铁链上，投入目标区域，在目标堵水位置孔槽上方布置防溢盖板，防溢盖板的凸槽嵌入在孔槽中，固定盖板位置；

Step3.4，条形磁铁及磁棒布置：将条形磁铁封闭放入盖板的凸槽，随后圆柱状强磁棒放入筒状第二玻璃纤维套筒12中，对第二玻璃纤维套筒12中的气囊充气，固定好磁棒位置，接着整体放入盖板凸槽中间预留的圆孔，离散分布在目标堵水区域附件的堵水磁笼，受到磁场力的作用，磁笼中的废铁片、铁网被磁化，紧紧吸附在磁棒上，汇集在一起形成较大体积的堵水块；

Step3.5，注浆排水封堵：利用高压注浆设备控制速度，磁性砂浆注浆压力能克服磁场吸力，从出浆孔由内向外挤压扩散形成密实锚固体，在动水孔槽中施工时，水通过上部的注浆渗水孔，经抽水通道抽出，随着注浆增多，浆液从渗水孔进入抽水通道，沉在密封活塞上，密封活塞压力增大，将中间的可移动的活管逐渐往外拉，依此循环完成注浆；在磁场作用下，磁性砂浆紧紧吸附在磁棒四周，同时堵水磁笼也具有强磁，磁笼的加入扩大了磁场影响范围，并将磁性砂浆紧密吸附住，能封堵水头；第二玻璃纤维套筒12预留有管状滑槽，抽水管可在滑槽内抽拉，协助锚杆一起将孔槽中的水排出；

Step3.6，表层修复：抽水后，将抽水管从滑槽滑出，待浆液固化后，对第二玻璃纤维套筒12中的气囊放气，将磁屏蔽罩从上到下套在磁棒外，屏蔽磁场取出回收，第二玻璃纤维套筒12不回收，依次拆除条形磁铁、防溢盖板，采用磁性砂浆对第二玻璃纤维套筒12及凸槽进行封堵处理；

实施例5：

通过超声探测仪对大型裂缝或坑槽进行查探，包括以下测试步骤：

Step1，制作现实仿真模型：利用透明树脂浇注模型，模拟不同孔隙宽度、深度、走向、粗糙度、孔隙通道的迂曲度的裂缝、坑槽在动水下的施工；

Step2，模拟施工流程：根据实际工况，按比例选择Step1.1~Step1.7、Step2.1~Step2.7或Step2.1~Step2.7进行封堵注浆模拟；

Step3，性能测试：整个注浆封堵试验模拟过程，通过摄像头记录，记录磁性砂浆封堵填充的过程，观察浆液是如何将修复界面的水膜与气体排走的，寻找规律；修复边界放有测力计，在磁链、磁笼加入后，测量裂缝边缘处的磁吸力值，观察到界面填充情况，以及能否抵抗动水；通过流速测量仪测得动水流速，测得适用范围，观察到破坏界面位置；

Step4，优化试验：调整试验方案，对预测的破坏界面，可提前采取补救措施，通过可视化模拟测试，预先验证施工是否合理。