第三章__注漿設(shè)備及器具

1、第三章 注漿設(shè)備及器具第一節(jié) 概述第二節(jié) 鉆孔設(shè)備第一節(jié) 概述 注漿設(shè)備及器具，主要包括鉆機(jī)、鉆具、注漿泵、攪拌機(jī)、注漿管線總成、止?jié){塞和混合器等，其中鉆機(jī)與鉆具是成孔設(shè)備，而注漿泵、攪拌機(jī)等其他設(shè)備、器具則是制備、輸送漿液 。一、靜壓注漿設(shè)備及器具（一）單液系統(tǒng) 將漿液的各種成分可置于同一攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，然后用一臺(tái)注漿泵注入孔內(nèi)。（二）雙液系統(tǒng) 把主劑和速凝劑等分盛于兩攪拌槽內(nèi)，用兩臺(tái)泵分別壓送至混合器內(nèi)，混合均勻后再注入注漿孔中。 靜壓注漿的鉆孔施工中，鉆機(jī)可選用現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)式、沖擊式或振動(dòng)式鉆機(jī)；單液系統(tǒng)雙液系統(tǒng)二、高壓旋噴注漿設(shè)備及器具 高壓旋噴注漿機(jī)器及器具，主要由高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)、特

2、種鉆桿、高壓管路及注漿設(shè)備等組成。 高壓旋噴注漿設(shè)備及器具第二節(jié) 鉆孔設(shè)備 一、鉆機(jī)的選擇1。是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法：用于地層較深或土、巖層較 硬或含有較大卵石的地層。2。是沖擊鉆進(jìn)法：用于較松軟且深度較小的工地。鉆機(jī)的選擇二、鉆頭注漿孔施工中，常用合金鉆頭與金鍘鉆頭鉆進(jìn)。（一）合金鉆頭為取芯式和不取芯式兩大類，磨銳式和自磨式兩種。（二）金剛石鉆頭金剛石鉆頭是目前鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖層最有效的工具之一。一般巖石可鉆性級(jí)別越高，所用鉆頭的金剛石品級(jí)應(yīng)越好，粒度越??；巖層磨性越強(qiáng)，鉆頭胎體耐磨性應(yīng)越高，金剛石的濃度、粒度越大，保徑性能應(yīng)越好。合金鉆頭合金鉆頭金剛石鉆頭金剛石鉆頭第三節(jié) 注漿泵 注漿泵是注漿施工中最重要

3、的設(shè)備之一，注漿泵就胡足夠的排漿量，泵壓應(yīng)大于最大注漿壓力的1/41/5倍，以保證注漿工作的順利進(jìn)行。 注漿泵的要求 就靜壓注漿而言，由于漿液對(duì)地層裂隙或孔隙的充塞作用，裂隙或孔隙將逐漸變小，吸漿量也逐漸變低，相應(yīng)的注漿壓力呈遞增趨。尤其在不是的注漿深度、不同的巖層條件下，要求采用不同在注漿流量和壓力。 在雙液注漿施工中，為了能準(zhǔn)確控制漿液的凝固時(shí)間，兩液的吸漿量應(yīng)滿足一定的比例關(guān)系，要求注漿泵在注漿過程中，能隨時(shí)調(diào)節(jié)流量、壓力，而且供液要均勻穩(wěn)定，以滿足注漿工藝和保證注漿質(zhì)量的要求。 注漿泵的要求 對(duì)于高壓旋噴注漿，它是通過泵的作用，把低壓吸入的漿液或水，以高壓排出，從而使噴嘴處液流壓力升高

4、。噴嘴處液流壓力愈高，噴射流的破壞力愈大，固結(jié)體的尺寸也愈大。因此高壓旋噴注漿法要求的泵壓要比靜壓注漿大，一般要求注漿泵額定壓力為2034MPa，額定流量為85L/min左右。 注漿泵的種類專用注漿泵有：YSB-250/120型液力調(diào)速注漿泵、 2MJ-3/40型隔膜計(jì)量泵等。各種型號(hào)的泥漿泵：300型電動(dòng)水泥泵、2DN-25/80型 泥漿泵和TBN系列、BN系列泥漿泵。石油化工用的計(jì)量泵：1DB-1.5/30、2DB-1.5/30型柱塞泵等小型的手壓泵、動(dòng)力泵等。 。 目前水泥灌漿多以泥漿或砂泵替代，化學(xué)灌漿多用計(jì)量泵。在高壓旋噴注漿中，一般單管法和二重法使用的是高壓泥漿泵，而三重管法和多重

5、管法使用的多是高壓水泵。靜壓注漿泵YSB-250/120型液力調(diào)速注漿泵 YSB-250/120型液力調(diào)速注漿泵，是為適應(yīng)我國(guó)當(dāng)前靜壓注漿工藝的要求而設(shè)計(jì)的。泵的調(diào)速系統(tǒng)采用了可調(diào)式液力變矩器的調(diào)速傳動(dòng)裝置，由于變矩器功率可調(diào)，且具有相對(duì)穩(wěn)定的恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)特性，使泵具備當(dāng)壓力穩(wěn)定時(shí)可無級(jí)變速調(diào)節(jié)流量和壓力增高、流量自動(dòng)降低的特性，從而滿足了注漿工藝的要求。 YSB型注漿泵，為臥式高壓雙缸雙作用泵，輸送介質(zhì)為水泥-水玻璃液，適合深井地面預(yù)注漿或井下高壓注漿。 液力調(diào)速注漿泵的工作機(jī)理 泵的工作機(jī)構(gòu)采用往復(fù)泵型式，可承受較高的壓力，它由渦輪渦桿、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、沒塊帶動(dòng)拉桿，最后使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。泵缸

6、采用雙缸雙作用式，可輸送較大的流量。調(diào)速機(jī)構(gòu)采用先進(jìn)的液力變矩器，能夠滿足注漿過程中大幅度的無級(jí)調(diào)量要求。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用渦輪渦桿、曲柄連桿機(jī)構(gòu)，安全可靠，承載力高，整臺(tái)機(jī)器沿軸曲布置，緊湊合理，整體性強(qiáng)。 高壓旋噴注漿用泵 國(guó)內(nèi)高壓水泵種類較多，輸送的介質(zhì)為水、油和乳化液，一般要求工作介質(zhì)溫度不超過55。目前在高噴注漿中，常用3XD型、3W-6B、3W-7B等三柱塞泵。第四節(jié) 止?jié){塞 止?jié){塞是在靜壓注漿中，實(shí)現(xiàn)分段注漿，合理使用注漿壓力和有效控制漿液分布范圍，保證注漿質(zhì)量的重要設(shè)備。它在注漿孔中的安設(shè)位置，應(yīng)選擇在孔壁圍巖穩(wěn)定、巖性完整、無縱向（7090）裂隙（或有縱向裂隙，但已注漿封堵）和孔徑

7、規(guī)則的孔段。目前常用的止?jié){塞主要有機(jī)械式、水力膨脹式兩種。 一、機(jī)械式止?jié){塞 機(jī)械式止?jié){塞在注漿孔中，靠機(jī)械壓力使膠塞（密封件）產(chǎn)生橫向膨脹，與孔壁擠緊，將注漿孔分為上下兩段，以便下段注漿時(shí)能把漿液壓入裂隙含水巖層中，而不致從膠塞密處返至上段孔內(nèi)，甚至流出地表，保證正常進(jìn)行分段注漿。 膠塞和外型有直線形和弧形兩種，前者受壓變形后，與孔壁接觸面廣，承壓力高，止?jié){效果好。已廣泛使用；后者受壓變形后與孔壁接觸面小，承壓力低，較少使用。 膠塞所用材料的性能要求 （1）天然膠合量不低于70%，保證膠塞具有 良好的恢復(fù)變形功能；（2）抗強(qiáng)強(qiáng)度大于20MPa，永久變形不大于 10%，伸長(zhǎng)率不小于40%；（3

8、）在10%NaOH溶液中浸泡24h，膨脹率小 于5%；（4）耐磨性好，硬度高，邵氏硬度達(dá)7075。單管止?jié){塞 三爪式單管止?jié){塞:使用時(shí)先把止?jié){塞下到注漿孔內(nèi)預(yù)定位置，用鉆機(jī)的泥漿泵壓水使三爪脫開三爪收攏器，牢固地支承在內(nèi)孔壁上；若為異徑式，利用異徑卡環(huán)支承在注漿孔變徑的臺(tái)階處，然后鉆機(jī)提升絞車?yán)o反繩輪，使膠塞受壓而橫向膨脹，與孔壁擠緊。壓縮膠塞的壓力，一般以鉆機(jī)液壓表指針指示壓力為0.50.8MPa為宜。 三爪式單管止?jié){塞 的特點(diǎn)（1）可分段上行或下行式注漿；（2）三套管內(nèi)或巖石較硬、孔壁完整 的裸孔內(nèi)止?jié){；（3）三爪張開后最大直徑150mm；（4）孔深小于500m。三爪式單管止?jié){塞二、水力

9、膨脹式止?jié){塞 水力膨脹式止?jié){塞是依靠具有膨脹性的密封元件（橡膠筒）在其膨脹限度內(nèi)與注漿孔壁擠緊，而將鉆孔封封隔為上、下兩段。該種止?jié){塞是借助于密封元件內(nèi)的高壓水來實(shí)現(xiàn)密封元件膨脹的，因此，它不需要支點(diǎn)，能在注漿孔的任意深度內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次封隔止?jié){，而且操作方便，使用靈活，設(shè)計(jì)承受注漿壓力為10MPa，是一種新型結(jié)構(gòu)的止?jié){塞。 單管水力膨脹式止?jié){塞 1結(jié)構(gòu)原理（1）固定外殼 主要由膨脹橡皮筒17、單向閥、花籃 螺母8和頂帽6組成。（2）活動(dòng)中心管 由上、下中心管2、18，鉛球22和泄 壓控制環(huán)組成。2使用方法（1）膨脹止?jié){ 下入孔內(nèi)到預(yù)定位置后，用水泵向注漿管內(nèi)泵清水，使膠筒膨脹與孔壁擠緊，當(dāng)水壓升高

10、到一定值（約1011MPa）時(shí)，鉛球推出，中心管與鉆孔連通，壓力急驟下降為止，此時(shí)，由于單向閥的作用，使膠筒始終處于膨脹狀態(tài)。 2使用方法（1）膨脹止?jié){ ： 注漿過程中，一定要保證最大注漿壓力 不超過推出鉛球時(shí)的壓力值，以保證膠筒內(nèi)高壓水 高于注漿壓力，這樣單向閥不會(huì)重新被打開而使?jié){ 液進(jìn)入膠筒，從而出現(xiàn)事故。（2）回收止?jié){塞 注漿結(jié)束后，用鉆機(jī)提起注漿管的懸 重，使膠筒內(nèi)高壓水與中心管溝通而泄壓，膠筒即 可收縮。（3）重復(fù)膨脹止?jié){ 將止?jié){塞置于預(yù)定位置，向注漿管 內(nèi)投入鉛球，開泵壓水至一定壓力時(shí)（約45MPa）， 下放注漿管，靠注漿管重力使花籃螺母與連接鎖栓的 絲扣重新合緊。提高泵壓推出鉛球

11、，即可實(shí)現(xiàn)再次膨 脹而封隔鉆孔。 單管水力膨脹式止?jié){塞 第五節(jié) 混合器 混合器是針對(duì)兩種漿液混合注漿用的一種專用器具?；旌蠒r(shí)，漿液將發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，因此對(duì)混合器的技術(shù)要求是： （1）混合器保證兩種漿液能充分混合均勻，并保 證漿液壓液在預(yù)定的時(shí)間凝固；（2）兩種漿液的注漿壓要求不同時(shí)，保證不會(huì)竄 漿，以保證漿液不在管路內(nèi)凝固；（3）有足夠的過流斷面，并能承受最大注漿壓力。一、孔口球閥混合器 孔口球閥混合器結(jié)構(gòu)如圖3-36所示。主要由兩面三個(gè)逆止閥和人字形混合管13組成。逆止閥鋼球8用壓縮彈簧6復(fù)位，防止兩液竄動(dòng)，鋼球開度用調(diào)節(jié)軸桿1控制。注漿時(shí)打開調(diào)節(jié)軸桿，使兩液通過逆止閥進(jìn)入人字形混

12、合管相遇而混合，并經(jīng)注漿管繼續(xù)混合。注漿結(jié)束后，為防止孔內(nèi)高壓漿液返流，可用調(diào)節(jié)軸桿將鋼球緊在球座上。該類混合器主要用于地面注漿，效果較好?？卓谇蜷y混合器 第六節(jié) 其他注漿設(shè)備一、攪拌機(jī) 攪拌機(jī)（組）是注漿工程中的造漿設(shè)備。大多為施工單位自制，多為人工上灰、拆袋、攪拌機(jī)制漿方式。采用水泥注漿時(shí)，為防止?jié){液沉淀和保證連續(xù)供漿，常采用兩次拌合的方式。 立式水泥攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3-40所示。一般攪拌機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為4060r/min，轉(zhuǎn)速大小需根據(jù)攪拌葉輪直徑選定；攪拌能力為1015m3/h。為保證注漿連續(xù)性，需有兩臺(tái)攪拌機(jī)進(jìn)行一二次攪拌。攪拌機(jī)的攪拌池可以使用鋼板制作，也可在地面用磚砌并抹灰或混凝土澆筑，攪拌機(jī)可選用11型溜子減速器進(jìn)行減速。立式攪拌機(jī)主要適于地面注漿。 立式水泥攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)其他注漿設(shè)備二、注漿流量計(jì) 注漿流量計(jì)是測(cè)量注漿過程中漿液流量大小的儀器。 三、空壓機(jī) 高壓旋噴注漿中，采用二重管法或三重管法施工時(shí)，需配備空壓機(jī)。根據(jù)旋噴工藝的要求，一般壓風(fēng)機(jī)的