第三章 注浆设备及器具二

第三章注浆设备及器具第一节概述第二节钻孔设备第一节概述注浆设备及器具，主要包括钻机、钻具、注浆泵、搅拌机、注浆管线总成、止浆塞和混合器等，其中钻机与钻具是成孔设备，而注浆泵、搅拌机等其他设备、器具则是制备、输送浆液。一、静压注浆设备及器具（一）单液系统将浆液的各种成分可置于同一搅拌机内搅拌，然后用一台注浆泵注入孔内。（二）双液系统把主剂和速凝剂等分盛于两搅拌槽内，用两台泵分别压送至混合器内，混合均匀后再注入注浆孔中。静压注浆的钻孔施工中，钻机可选用现有的回转式、冲击式或振动式钻机；单液系统双液系统二、高压旋喷注浆设备及器具高压旋喷注浆机器及器具，主要由高压发生装置、钻机、特种钻杆、高压管路及注浆设备等组成。高压旋喷注浆设备及器具第二节钻孔设设备一、钻机的选择1。是回转钻进法法：用于地层较深深或土、岩层较硬或含有较大卵石石的地层。2。是冲击钻进法法：用于较松软且且深度较小的工地地。钻机的选择二、钻头注浆孔施工中，常常用合金钻头与金金铡钻头钻进。（一）合金钻头为取芯式和不取芯芯式两大类，磨锐锐式和自磨式两种种。（二）金刚石钻头头金刚石钻头是目前前钻进坚硬岩层最最有效的工具之一一。一般岩石可钻性级别别越高，所用钻头头的金刚石品级应应越好，粒度越小；岩层磨磨性越强，钻头胎胎体耐磨性应越高高，金刚石的浓度、粒度度越大，保径性能能应越好。合金钻头合金钻头金刚石钻头金刚石钻头第三节注浆泵注浆泵是注浆施工工中最重要的设备备之一，注浆泵就胡足够的的排浆量，泵压应应大于最大注浆压力的1/4～1/5倍，以以保证注浆工作的的顺利进行。注浆泵的要求就静压注浆而言，，由于浆液对地层层裂隙或孔隙的充充塞作用，裂隙或孔孔隙将逐渐变小，，吸浆量也逐渐变变低，相应的注浆压力呈呈递增趋。尤其在在不是的注浆深度度、不同的岩层条件下下，要求采用不同同在注浆流量和压压力。在双液注浆施工中中，为了能准确控控制浆液的凝固时时间，两液的吸浆量量应满足一定的比比例关系，要求注注浆泵在注浆过程中，能能随时调节流量、、压力，而且供液液要均匀稳定，以满足注注浆工艺和保证注注浆质量的要求。。注浆泵的要求对于高压旋喷注浆浆，它是通过泵的的作用，把低压吸吸入的浆液或水，以以高压排出，从而而使喷嘴处液流压压力升高。喷嘴处液流流压力愈高，喷射射流的破坏力愈大大，固结体的尺寸也愈愈大。因此高压旋旋喷注浆法要求的的泵压要比静压注浆大大，一般要求注浆浆泵额定压力为20～34MPa，额定流量为85L/min左左右。注浆泵的种类专用注浆泵有：YSB-250/120型液力调调速注浆泵、2MJ-3/40型隔膜计量泵等等。各种型号的泥浆泵泵：300型电动动水泥泵、2DN-25/80型型泥浆泵和TBN系系列、BN系列泥泥浆泵。石油化工用的计量量泵：1DB-1.5/30、2DB-1.5/30型柱塞泵等等小型的手压泵、动动力泵等。。目前水泥灌浆多以以泥浆或砂泵替代代，化学灌浆多用用计量泵。在高压旋旋喷注浆中，一般般单管法和二重法法使用的是高压泥浆泵泵，而三重管法和和多重管法使用的的多是高压水泵。静压注浆泵YSB-250/120型液力调调速注浆泵YSB-250/120型液力调调速注浆泵，是为为适应我国当前静压注浆工艺的的要求而设计的。。泵的调速系统采采用了可调式液力变矩矩器的调速传动装装置，由于变矩器器功率可调，且具有相相对稳定的恒功率率运转特性，使泵泵具备当压力稳定时可可无级变速调节流流量和压力增高、、流量自动降低的特性性，从而满足了注注浆工艺的要求。。YSB型注浆泵，，为卧式高压双缸缸双作用泵，输送送介质为水泥-水玻璃璃液，适合深井地地面预注浆或井下下高压注浆。液力调速注浆泵的的工作机理泵的工作机构采用用往复泵型式，可可承受较高的压力，它由涡轮涡涡杆、曲柄连杆机机构、没块带动拉拉杆，最后使活塞作作往复运动。泵缸缸采用双缸双作用用式，可输送较大的的流量。调速机构构采用先进的液力力变矩器，能够满足足注浆过程中大幅幅度的无级调量要要求。传动机构采用用涡轮涡杆、曲柄柄连杆机构，安全全可靠，承载力高，，整台机器沿轴曲曲布置，紧凑合理理，整体性强。高压旋喷注浆用泵泵国内高压水泵种类类较多，输送的介介质为水、油和乳化液液，一般要求工作作介质温度不超过55℃。。目前在高喷注浆浆中，常用3XD型、3W-6B、3W-7B等三柱塞泵。。第四节止浆浆塞止浆塞是在静压注注浆中，实现分段段注浆，合理使用用注浆压力和有效控控制浆液分布范围围，保证注浆质量量的重要设备。它在注浆浆孔中的安设位置置，应选择在孔壁壁围岩稳定、岩性完整、、无纵向（70°°～90°）裂隙隙（或有纵向裂隙，但已注浆浆封堵）和孔径规规则的孔段。目前前常用的止浆塞主要有机机械式、水力膨胀胀式两种。一、机械式止浆塞塞机械式止浆塞在注注浆孔中，靠机械械压力使胶塞（密密封件）产生横向膨膨胀，与孔壁挤紧紧，将注浆孔分为为上下两段，以便便下段注浆浆时能把浆浆液压入裂裂隙含水岩岩层中，而不致从胶胶塞密处返返至上段孔孔内，甚至至流出地表表，保证正常进行分分段注浆。。胶塞和外型型有直线形形和弧形两两种，前者者受压变形形后，与孔壁接触触面广，承承压力高，，止浆效果果好。已广广泛使用；；后者受压变变形后与孔孔壁接触面面小，承压压力低，较较少使用。。胶塞所用材材料的性能能要求（1）天然然胶合量不不低于70%，保证证胶塞具有有良好的恢复复变形功能能；（2）抗强强强度大于于20MPa，永久久变形不大大于10%，伸伸长率不小小于40%；（3）在10%NaOH溶液液中浸泡24h，膨膨胀率小于5%；（4）耐磨磨性好，硬硬度高，邵邵氏硬度达达70～75。单管止浆塞塞三爪式单管管止浆塞:使用时先先把止浆塞塞下到注浆浆孔内预定位置，，用钻机的的泥浆泵压压水使三爪爪脱开三爪爪收拢器，牢固地地支承在内内孔壁上；；若为异径径式，利用用异径卡环支承在在注浆孔变变径的台阶阶处，然后后钻机提升升绞车拉紧反绳轮轮，使胶塞塞受压而横横向膨胀，，与孔壁挤挤紧。压缩胶塞的的压力，一一般以钻机机液压表指指针指示压压力为0.5~0.8MPa为宜。。三爪式单管管止浆塞的的特点（1）可分分段上行或或下行式注注浆；（2）三套套管内或岩岩石较硬、、孔壁完整整的裸孔内止止浆；（3）三爪爪张开后最最大直径150mm；（4）孔深深小于500m。三爪式单管管止浆塞二、水力膨膨胀式止浆浆塞水力膨胀式式止浆塞是是依靠具有有膨胀性的的密封元件件（橡胶筒））在其膨胀胀限度内与与注浆孔壁壁挤紧，而而将钻孔封封隔为为上、下两两段。该种种止浆塞是是借助于密密封元件内的高压压水来实现现密封元件件膨胀的，，因此，它它不需要支点，能能在注浆孔孔的任意深深度内实现现多次封隔隔止浆，而且操作方方便，使用用灵活，设设计承受注注浆压力为为10MPa，是一种新型型结构的止止浆塞。单管水力膨膨胀式止浆浆塞1．结构原原理（1）固定定外壳主主要由膨膨胀橡皮筒筒17、单单向阀、花花篮螺母8和顶顶帽6组成成。（2）活动动中心管由由上、、下中心管管2、18，铅球22和泄压控制环组组成。2．使用方方法（1）膨胀胀止浆下下入孔内内到预定位位置后，用用水泵向注注浆管内泵清清水，使胶胶筒膨胀与与孔壁挤紧紧，当水压压升高到一定值（（约10~11MPa）时，，铅球推出出，中心管管与钻孔连通，压压力急骤下下降为止，，此时，由由于单向阀阀的作用，使胶筒筒始终处于于膨胀状态态。2．使用方方法（1）膨胀胀止浆：：注浆过过程中，一一定要保证证最大注浆浆压力不超过推出出铅球时的的压力值，，以保证胶胶筒内高压压水高于注浆压压力，这样样单向阀不不会重新被被打开而使使浆液进入胶筒筒，从而出出现事故。。（2）回收收止浆塞注注浆浆结束后，，用钻机提提起注浆管管的悬重，使胶筒筒内高压水水与中心管管沟通而泄泄压，胶筒筒即可收缩。（3）重复复膨胀止浆浆将止止浆塞置于于预定位置置，向注浆浆管内投入铅球球，开泵压压水至一定定压力时（（约4~5MPa）），下放注浆管管，靠注浆浆管重力使使花篮螺母母与连接锁锁栓的丝扣重新合合紧。提高高泵压推出出铅球，即即可实现再再次膨胀而封隔钻钻孔。单管水力膨膨胀式止浆浆塞第五节混混合器器混合器是针针对两种浆浆液混合注注浆用的一一种专用器器具。混合时时，浆液将将发生一系系列物理、、化学反应应，因此对混合器器的技术要要求是：（1）混合合器保证两两种浆液能能充分混合合均匀，并并保证浆液压液液在预定的的时间凝固固；（2）两种种浆液的注注浆压要求求不同时，，保证不会会窜浆，以保证证浆液不在在管路内凝凝固；（3）有足足够的过流流断面，并并能承受最最大注浆压压力。一、孔口球球阀混合器器孔口球阀混混合器结构构如图3-36所示示。主要由由两面三个逆止阀和和人字形混混合管13组成。逆逆止阀钢球球8用压缩弹簧6复复位，防止止两液窜动动，钢球开开度用调节节轴杆1控制。注注浆时打开开调节轴杆杆，使两液液通过逆止止阀进入人字形混混合管相遇遇而混合，，并经注浆浆管继续混混合。注浆结束后后，为防止止孔内高压压浆液返流流，可用调调节轴杆将钢球球紧在球座座上。该类类混合器主主要用于地地面注浆，效果果较好。孔口球阀混混合器第六节其其他注浆浆设备一、搅拌机机搅拌机（组组）是注浆浆工程中的的造浆设备备。大多为为施工单位自自制，多为为人工上灰灰、拆袋、、搅拌机制制浆方式。采用水水泥注浆时时，为防止止浆液沉淀淀和保证连连续供浆，常采用用两次拌合合的方式。。立式水泥搅搅拌机结构构如图3-40所示示。一般搅搅拌机主轴轴转速为40~60r/min，转速速大小需根根据搅拌叶叶轮直径选选定；搅拌拌能力为10~15m3/h。为保保证注浆连连续性，需需有两台搅搅拌机进行行一二次搅搅拌。搅拌机的搅搅拌池可以以使用钢板板制作，也也可在地面面用砖砌并并抹灰或混凝土浇筑筑，搅拌机机可选用11型溜子子减速器进进行减速。。立式搅拌拌机主要适于于地面注浆浆。立式水泥搅搅拌机结构构其他注浆设设备二、注浆流流量计注浆流量计计是测量注注浆过程中中浆液流量量大小的仪仪器。三、空压机机高压旋喷注注浆中，采采用二重管管法或三重重管法施工工时，需配备空压压机。根据据旋喷工艺艺的要求，，一般压风风机的压缩空气压力