0503钻灌机具概论
第08章 钻灌与灌浆
第八章钻孔与灌浆8.1 概述8.2 施工布置8.3 灌浆试验8.4 施工程序和方法8.5 施工进度计划8.6 资源配置8.7 质量安全保证措施第八章钻孔与灌浆8.1概述8.1.1 主要施工项目及工程量本标钻孔、灌浆及排水孔等施工项目主要分布在混凝土纵向导墙、泄水闸及消力池、右岸混凝土坝和右坝肩防渗墙等部位，主要施工内容有：基础固结灌浆、帷幕灌浆和排水孔钻孔。
另外还包括必要的勘探孔、检查孔、观测孔，以及钻孔和灌浆所需进行的钻取岩芯和试验、钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。
主要工程量见表8-1-1。
钻孔和灌浆工程量表8.1.2 地质条件地层岩性：右岸混凝土重力坝位于Ⅱ级阶地，阶地基座岩性为钙质砂岩、泥钙质砂岩和粉砂质粘土岩及其组合，岩层产状NW280ºNE∠68º，岩层中裂隙不发育；泄水闸坝段布置在河床右岸，坝基岩性为钙质砂岩、泥钙质砂岩以及泥钙质砂岩夹粉砂质粘土岩，岩层倾角61～68º。
泄水闸、重力坝建基面岩石均存在遇水易软化崩解、具弱膨胀潜势等特性；河床局部基岩风化带及裂隙中的基岩裂隙水对混凝土具有硫酸盐侵蚀性。
8.2施工布置8.2.1制浆系统灌浆拟采取集中制浆、供浆。
集中制浆站为脚手架结构，依据施工环境特性，在右岸适宜地建造1座。
制浆站内布置有ZJ-400型高速制浆机、储浆桶和BW250/50供浆泵，制备水灰比为0.5∶1的纯水泥浆液，经输浆管路泵送至各灌浆点；水泥仓库临近制供浆站布置，仓库采用板木结构。
8.2.2风、水、电系统及通讯现场风、水、电管线将结合开挖和砼施工，统一由系统敷设专用管线。
钻孔灌浆用水，从系统供水总管中接水，通过Φ4″和Φ2″管作支管将水引向各部位钻灌现场，用水量约10m3/h。
施工用电采用系统供电。
动力线沿系统布置的变压器敷设至各灌浆作业区，高峰用电总负荷约180kW。
施工用风自备空压机或利用开挖供风系统。
制浆站与灌浆现场之间用无线电对讲机和有线电话联系。
钻井设备和工具PPT课件
分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头
刀翼数 三翼刮刀钻头
最常用
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状 阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
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刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
9
起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
10
2、旋转系统
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能：
保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和 动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
泥浆池
泥浆循环流程
泥浆泵
振动筛、除气器、除砂 器、除泥器、离心机
水龙带 水龙头
高压管汇 立管 固控设备
加重装置
泥浆泵
立管
地面高压管汇 方钻杆
水龙带 地面排出 管线
水龙头
钻柱 环形空间
钻头
废水池
泥浆池
振动筛
岩屑下滑
钻杆
环空 钻铤 井眼 钻头
环形空间的概念
1 井眼 2 钻铤外壁 3 钻铤内壁 4 钻井液 5 环形空间 6 钻头
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牙轮钻头
牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙 轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成。
钻孔灌浆设备
钻孔灌浆设备一、钻孔设备灌浆工程的钻孔设备包括钻机和钻进工具。
钻进工具是指水龙头以下与其连接组成的全套工具。
钻进方法不同，机具配置也不同。
图3-20为回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图。
图3-20 在地回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构图（a）金刚石钻进；（b）硬质合金钻进；（c）钢粒钻进1—钻机；2—水弯头；3—进水管；4—灌浆水泵；5—储浆（水）槽；6—竖机钻杆；7—钻杆接头；8—岩芯管接头；9—岩芯管；10—金刚石扩孔器；11—金刚石钻头；12—合金钻头；13—沉淀管；14—三用接头；15—铁砂钻头选择钻机主要考虑施工条件、岩石性质、钻孔深度、钻孔方向、钻孔直径和灌浆方法等因素。
钻机按照破碎岩石方法不同分为回转式钻机、冲击式钻机和冲击—回转式钻机。
1.回转式钻机回转式钻机，是利用钻机的回转器带动钻具旋转，以磨削孔底岩石进行钻进。
其钻具多为筒状，能取出完整柱状岩心。
这种钻机的钻进速度较高，适用于各种硬度级别的岩石钻进，可钻直孔、斜孔、深孔。
回转式钻机，由于结构和性能的不同，一般可分为立轴式钻机，转盘式钻机和动力头式钻机等。
它是目前使用最多的一种钻孔设备，按回转机构的不同分为立轴式、转盘式和动力头式3种。
立轴式又分为手把式、液压式、螺旋差动式和全液压式4种。
其中立轴式液压钻机由于分档较多、转速高、机身轻、操作方便，能耗较低，是帷幕灌浆的主要设备。
立轴式液压钻机，是我国现在普遍使用的一种回转式钻机。
该钻机可使用金刚石钻头，硬质合金钻头，钻粒钻头和鱼尾钻头等。
可进行取心钻进和不取心的全孔钻进。
用卷扬机也能配合进行冲击。
现介绍几种不同型号的液压钻机。
（1）SGZ—ⅢA型钻机。
SGZ—ⅢA型钻机，是水利水电系统钻探机械厂制造的立轴式岩心钻探机械。
可钻凿与地面垂直或倾斜的孔。
主要用于水电工程钻探，坝基灌浆，探矿，以及道路，桥梁和爆破等钻孔。
SGZ—ⅢA型钻机的特点是：①结构紧凑，质量轻，分解性好，便于搬运；②液压卡盘，液压给进和液压移动机体，大大减轻了操作人员的劳动强度；③手把集中，操作方便；④有孔底压力指示器，可随时控制、调整孔底压力；⑤转速档数多，可满足钢粒、硬质合金，金刚石等多种钻进工艺需要。
0504钻孔课件
第四节钻孔1 钻孔方法的选择在灌浆工程中，钻孔是实现灌浆的手段，是首先的和必不可少的工序。
钻孔工序的质量直接影响灌浆工程的质量，钻孔工序的工时消耗和成本费用通常要占钻灌工程的三分之一至二分之一，甚至二分之一以上。
不同的灌浆工程可以选择不同的钻孔机具和钻进方法。
孔深较浅的坝基固结灌浆、隧洞灌浆可采用风动凿岩机或潜孔锤钻进。
帷幕灌浆、深孔固结灌浆可采用回转式钻机和金刚石、硬质合金或钻粒钻头钻进，也可采用冲击回转式或冲击式钻机钻进。
选择钻孔方法的另一个重要因素地层特点、岩石可钻性等级或覆盖层性质等。
常用的钻进方法与适用的岩石可钻性见表2-4-1。
表2-4-1 常用钻进方法与岩石可钻性对应表2 硬质合金钻进2.1 钻头的选择硬质合金钻头钢体应用DZ40、DZ50、DZ55号钢材制作，壁厚7～7.5mm，高度均为85mm，连接丝扣长40mm。
内部上端带有锥度，唇部应有水口和水槽，水口高10～15mm，宽大于10mm；水槽断面深2mm，宽6～8mm。
钻头内、外、底出刃应对称、平整，镶焊要牢固。
硬质合金切削具的型号、规格、数量、镶焊角度和出刃量，应根据岩石类别、钻头直径、地层特性等进行选择，见表2-4-2、表2-4-3。
各类硬质合金钻头结构型式见本章第三节。
表2-4-2 硬质合金钻头及硬质合金选型表2-4-3 硬质合金钻头切削具出刃规格表2.2 钻进工艺硬质合金钻进的要领：（1）钻头下入孔内后，应慢速、轻压扫孔到底，然后逐渐加到正常参数；（2）经常保持孔内清洁，由钻粒换合金及硬质合金崩落时，应进行打捞；（3）保持压力均匀，不得随意提动钻具，遇有糊钻或岩芯堵塞孔内等异常情况时，应立即提钻处理；（4）取芯要选择合适的卡料或卡簧，因为硬质合金的磨损较快，卡簧在配置时要特别注意。
当采用干钻卡芯方法时，干钻时间不得超过2min；（5）合理掌握回次进尺长度，每次提钻后要检查钻头磨损情况，以改进下一回次的钻进技术参数。
应根据岩性、孔径、钻头结构等因素合理选择钻进参数，表2-4-4可作参考。
钻孔、灌浆及基础处理工程施工方法说明及附图
第9章钻孔、灌浆及基础处理工程9.1 工程概况本章施工内容为关州水电站发电引水洞、调压室、压力管道、电站厂房等工程的回填灌浆、接缝灌浆、固结灌浆及灌注桩施工。
其内容包括：⑴钻孔:包括勘探孔、灌浆孔、灌注桩钻孔，以及钻孔和灌浆所需进行的钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等全部钻孔作业。
⑵灌浆：水泥灌浆水泥灌浆适用的范围为固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆。
⑶钻孔、灌浆的范围完全取决于实际遇到的地质条件。
当遇到地质条件改变，按监理人定期发布的关于钻孔、压水试验、灌浆的通知执行。
当遇不良坝基地质条件或砼建筑物出现缺陷需进行化学灌浆时，按监理人指示进行化灌。
钻孔灌浆及灌注桩总工程量见表9.1-1所示。
表9.1-1 钻孔灌浆及灌注桩工程量表9.2 工程地质引水隧洞（引17+000.000～17+727)及调压室段山体较浑厚，地表高程2200m～2600m，隧洞顶板埋深100m～700m，侧向水平埋深除进口傍河段、个别傍山段为80 m～200m外，其余段为300m～700m。
引水线路沿线从上游至下游与小金河垂直的冲沟较发育，其中较大的冲沟有梅龙沟和鹅狼沟。
沟内均常年有流水，沟底被冲洪积物覆盖，沟底高程分别为2122m～2194m 和2022m～2192m，跨沟段洞室垂直埋深约52m～110m。
该段引水线路位于扎科断裂中路背斜南西侧，下游距关州电站厂址约730m。
产状N65︒W/NE（S）∠60︒～80︒，与洞轴线近于直交。
北西斜交于水子断裂（F10）,工区延伸长度大于21KM。
该断裂系由多条断层组成的宽约120m～150m断裂带，两盘岩层均由志留系组成，上盘岩层直立、倒转，下盘次级褶皱发育，破碎带宽30m～100m，断距大于500m，为—压扭性断裂。
9.2.2 调压井工程地质条件调压井位于厂房后坡条形山脊垭口上游约320m外侧坡陡崖脚地形稍缓处，井中心对应地面高程2280m，与厂房相对高差为423m，地形坡度50︒～65︒。
教学课件：第三章-注浆设备及器具
液压注浆机
概述
液压注浆机是一种利用液压系 统驱动的注浆设备，具有压力
稳定、调节方便等特点。
工作原理
通过液压系统将浆液注入地层 或裂缝中，利用压力将浆液均 匀地扩散到各个角落。
应用范围
广泛应用于隧道、地铁、水利 水电、建筑等领域的注浆施工 。
优缺点
液压注浆机具有压力稳定、调节 方便等优点，但同时也存在结构
教学课件：第三章-注浆 设备及器具
• 注浆设备及器具概述 • 注浆设备 • 注浆器具 • 注浆设备及器具的应用 • 注浆设备及器具的维护与保养
01
注浆设备及器具概述
定义与分类
定义
注浆设备及器具是指在进行注浆 施工时所使用的各种设备和工具 的总称，包括注浆泵、注浆管、 注浆嘴、搅拌机等。
分类
按照用途和功能的不同，注浆设 备及器具可分为电动注浆泵、气 动注浆泵、单液注浆机、双液注 浆机等。
故障二
注浆设备压力不足
排除方法
检查液压系统是否正常，检查油泵是否损坏，检查 油路是否堵塞。
注浆设备流量不足
故障三
排除方法
检查注浆管路是否堵塞，检查泵的磨损情况，检查电机 是否正常运转。
THANKS
感谢观看
03
注浆器具
注浆管
注浆管用途
用于输送水泥浆、水玻璃等注浆介质，对 岩土进行加固。
A 注浆管分类
塑料注浆管、橡胶注浆管、金属注 浆管。
B
C
D
注浆管规格
内径通常为32mm~80mm，长度可根据 需要定制。
注浆管材质
塑料注浆管采用聚氯乙烯等材料制成，橡 胶注浆管采用橡胶材料制成，金属注浆管 采用不锈钢等金属材料制成。
马来西亚的钻灌机具及技术简介
工程技术马来西Ⅱ的钻灌机具及技术简介李毅1刘磊1孙翔2(1．中国水电基础局有限公司，天津市301700；2．南阳市水利建筑勘察设计院，河南南阳473000)嗡要】本文简要介绍了钻孔、灌浆在马来西亚的应用、箍工特点及所采用的机具和技术，并就部分机县的性能与国内同类设备作了对比。
陕键词马采西亚；钻孔；灌浆；机具；技术；简介1前言2002年—2003年我们一直在马来西亚克拉隆水坝进行基础处理，主要项目有帷幕灌浆、微型桩、地锚等。
2003年初又进行了马来西亚巴贡水坝的勘探工作，现在正在进行巴贡水坝的帷幕灌浆和班固水坝的基础处理。
虽然当地没有多少专业的水电基础处理施工队伍，但钻孔、灌浆技术广泛应用于勘探、建筑、桥梁、采矿等工程。
通过与当地有关人员的接触，对他们的钻灌机械、材料和技术有了—定的了解。
2钻孔设备根据施工条件和施工要求不同，常用钻机主要有以下3种。
2．1Y W E型钻机图l Y W E型钻机图1I gr-示,Ⅵ～E型钻胡：是一款马来西亚国内生产的小型钻i j几，售价在4万马币左右，广泛应用于交通不便地区的地质勘探、浅水井钻、渗压计安装、弹性波测试等工程，其主要技术参数如下：钻机尺寸：宽1100m m，长2030m m，高1750m m。
钻机重量：裸机816kg，带底座953kg，带底座、带柴油机”10kg。
钻机动力：柴油发动机在2400r／m i n的情况下，功率为14马力。
钻塔：4根支腿分别固定在钻机底座的四角，前面2根的直径为60m m，后面两根的直径为48m丌、，滑轮直径为280r a m：钻塔的尺寸为：宽1080m m，长1270m m，高5830m m，总重144kgo 卷扬：提升形式为行星转动齿轮，手动刹车系统；卷扬最大提升力1250kgf，提升速度为17／65／101m，m．n，卷筒的容量为50m(直径10m m的钢绳)。
液压系统：压力105kgf／c m2，在1800r／r a i n的情况下，流量30L／m i no立轴：钻孔角度3600，行程500m m：转速：前进挡91／340／524r／m i n，后退挡77r／m i n：扭矩：前进挡79，21／14kgf—r r l，后退挡93kgf—m：钻杆定位：3片--y-动—}瓦。
现代农业机械与装备排灌机械概述3424
3.6 比转数ns--- --表示水泵的特性
用以水泵分类,与水泵转速是两个不同的概念。
比转数是一个假想的叶轮转数：这个假想叶轮
与该水泵叶轮完全相似，它的扬程为1m，有效功率
为1马力，流量为0.075m3/s时所具有的叶轮转速。
比转数ns是水泵设计的一个重要参数： ns大的泵，Q大，H小，轴流泵，ns＞500; ns小的泵，Q小，H大，离心泵，ns＜300; 混流泵，ns＝300～500.
3 水泵的选择
3.1 选择原则
＊ 满足生产中提出的Ｑ、Ｈ; ＊ 水泵效率高，常年工作稳定，且在高效
区工作; ＊ 价格尽量低; ＊ 台数不宜太多，尽量选用同一型号的泵; ＊ 充分利用水源，尽可能选用水轮泵。
3.2 计算实际需要的Ｑ、Ｈ 3.3 确定型号 3.4 安装、使用
单嘴带换向机构的摇臂式喷头结构图
Hs＝10m，实际上只有5.5～8.5m，其余为损
失扬程。
水泵的最大吸水高度: 即水泵不产生汽蚀现象
的吸水性能，理论上等于实际吸水扬程与实际吸水损 失扬程之和。
汽蚀现象: 叶轮真空度达到某一数值（等于或
小于汽化压力）时，水汽化→气泡→随水到高压区→ 气泡受压→冲击叶轮（高频冲击）→使叶轮金属表面 疲劳→剥落→呈蜂窝状。
折射式喷头的结构及工作原理
当喷头工作时，有压水流由喷嘴直接垂直射出后，遇 到折射锥的阻拦，形成薄水层而向四周射出，在空气阻力作 用下，伞形的薄水层就散裂为小水滴而降落到地面。
折射式喷头结构图
(a)内支架式; (b) 外支架式; (c) 整体式 1.折射锥； 2.喷嘴； 3.支架； 4.管接头.
水泵机组
2.3 变角调节 改变轴流泵叶轮叶片安装角来改
变水泵性能，使水泵保持在高效率下 工作。
第一节灌浆设备机具和灌浆材料概述
第三篇基础处理工程333第一节灌浆设备机具和灌浆材料概述一、灌浆设备和机具灌浆采用以下设备和机具：(丄）钻探机。
宜采用回转式钻机，如父7-2型液压立轴式钻机或其他各式适宜的钻机。
〔2〕搅拌机。
常用搅拌机有2】- 4001.型、02’ - 200型高速搅拌机、风- 100乙型低速搅拌机和2001^x2型双层贮浆筒。
〔3〕灌浆泵。
常用灌浆泵有101-100/100型灌浆泵或01250/50型泥浆泵等。
灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌浆泵。
容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍。
〔4〕压力表。
使用压力宜在压力表最大标准值的1/4〜3/4之间。
压力表应经常进行检定‘不合格的压力表严禁使用，压力表与管路之间应设隔浆装置。
〔5〕灌浆管路。
应保证能承受1 ’ 5倍的最大灌浆压力。
〔6〕水泥湿磨机。
常用水泥湿磨机有长江科学院研制的11511353-1型湿磨机和胶体磨〔转速为3000778：〕。
〔7〕自动记录仪。
可采用01#-冚型、汉型或】-31型等微机自动记录仪,以提高灌浆记录的准确性和工作效率。
〔8〕灌浆压力大于35=1时，应采用高压灌浆泵、高压灌浆塞、耐蚀灌浆阀门、钢丝编织胶管、大量程压力表、孔口封闭器或专用高压灌浆塞。
〔9〕集中制浆站的制浆能力应满足灌浆高峰期所有机组用浆需要。
制浆站应配置除尘设备。
〔10〕所有灌浆设备应作好维护保养,保证正常工作状态,并应有必要的备用量。
二、灌浆材料灌浆材料基本上可分为两类。
一类是固体颗粒的灌浆材料’例如水泥、黏土、砂等。
用固体颗粒浆材制成的浆液,其颗粒处于分散的悬浮状态‘是悬浮液。
334 水利水电施工工程师手册另一类是化学灌浆材料,例如环氧树脂、聚氨酯、甲凝等。
由化学浆材制成的浆液是真溶液。
岩石地基固结灌浆和帷幕灌浆均以水泥基浆液为主，遇到一些特殊地质条件,例如断层、破碎带、微细裂隙等’当使用水泥浆液难以达到预期效果时，方采用化学灌浆材料作为补充,而且化学灌浆多在水泥灌浆基础上进行。
第九章 钻孔及灌浆工程
第九章钻孔与灌浆工程9.1帷幕灌浆工程9.1.1主要工程项目和工程量本合同帷幕灌浆工程钻孔、灌浆主要项目包括：左岸趾板帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）176根，钻混凝土、岩石9996m，检查孔φ90取芯295m；右岸趾板帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）198根，钻混凝土、岩石7032m，检查孔φ90取芯206m；河床防渗墙部位帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）81根，钻混凝土、岩石5040m，检查孔φ90取芯89m；左岸灌浆洞帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）40根，钻混凝土、岩石1710m，检查孔φ90取芯51m；右岸灌浆洞帷幕灌浆镶注孔口管（φ90钢管，L＝2m）28根，钻混凝土、岩石888m，检查孔φ90取芯26m。
帷幕灌浆必须按分序加密的原则进行。
对于两排孔组成的帷幕应先灌注背水侧排，后灌注临水侧排；每排孔的孔序均采用三序；对于单排孔帷幕应分三序进行灌注。
在帷幕灌浆的先灌排应布置先导孔，先导孔在一序孔中选择，孔深按相应部位最大帷幕灌浆孔深度控制，其孔间距不宜小于15m，或按该排孔数的10%布置。
采用孔口封闭灌浆法进行帷幕灌浆时，同一排相邻的两个次序孔之间，以及后序排的第一次序孔与其相邻部位前序排的最后次序孔之间，在岩石中钻孔灌浆的高差不得小于15m。
在需要从岩石表面进行灌浆的区域，在灌浆前应将漏浆或漏水的裂隙和裂缝进行清理，并将松动岩石移走，以便堵漏，直到这些裂隙和裂缝部位可以用填料很容易地加以堵塞为止。
对设有抬动观测设备的灌区，须待抬动观测仪器装置完毕，并完成灌浆前测试工作后，方可进行灌浆作业。
在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆过程中均进行抬动监测并将观测成果报送监理人，抬动变形观测值接近设计允许值时应立即停止施工，并报请监理人共同研究处理措施。
在已完成或正在灌浆的地区，其附近30m以内不得进行爆破作业。
必须进行深齿槽部位的开挖或其它部位的开挖时，应采取减震和防震措施。
排灌机械
第九章排灌机械第一节概述发展机电排灌机械，是实现农业机械化的重要方面，是发展社会主义现代化农业的重要措施之一。
它对改变农业生产的自然条件，抵御自然条件，确保农作物的高产，稳产具有十分重要的作用。
排灌机械中的主要设备是水泵，它能把动力机的机械能转变为所抽送水的水力能，可以把水输送到高处或远处。
水泵的用途很广。
除农田排灌应用外，在国民经济的许多部门如石油、化工、水利、煤矿、电力、基建工程、环保、城镇给水等等都需要水泵。
因此，水泵是现代化设备不可缺少的一种通用机械。
农田排灌用的水泵机组包括水泵、动力机、输水管路及管路附件等(图9—1)。
农田灌溉的目的是补充自然供水的不足，能调节农田水分状况，使土壤中的养料、温度、水分与通气等状况得到合理的调节，以满足作物生长发育对水的适时适量的需要，达到作物的稳产、高产、高质的目的。
沟灌、畦灌和淹灌我国沿用已久，其优点是简便易行、耗能少、投资小。
其主要缺点为用水浪费大、田间水利用率只有50％左右，地面工程量大、只改变土壤湿度，不改变田间小气候，生产率低等。
图9一l水泵机组1．底阀2．吸水管3．弯管4．变径接管5．真空表6．水泵7．压力表8．逆止阀9．闸阀10．出水管近几年来，我国已开始推广使用喷、滴灌等先进的灌溉方法。
喷灌和滴灌具有省水、省工、省地、保土、保肥，适应性强及便于实现灌溉机械化、自动化等优点。
与地面灌溉相比，一般可以省水30％～50％，作物可增产10％～30％，工效可提高20～30倍，节省沟渠占地7％～13％等，是农田灌溉的发展趋向。
第二节农用水泵类型构造和特点目前农田排灌中使用最多的是离心泵、混流泵和轴流泵。
在北方地区，还广泛采用井泵、潜水泵等抽地下水来灌溉。
而在南方的丘陵山区，水力资源丰富，有时则利用水轮泵来提水灌溉。
图9—2离心泵的构造1．水泵轴2．轴承体3．泵体4．叶轮5．密封圈6．填料7．支架一、离心泵1．离心泵的构造离心泵的结构主要由泵体、泵盖、叶轮、泵轴、轴承、支架及填料等部件组成(图9—2)。
PPT8.9模板钻孔灌浆
精细化发展
精细化施工将成为未来钻孔灌浆 技术的发展趋势，提高施工精度 和质量，降低浪费和成本。
06
总结与展望
了钻孔灌浆技术的原理、工艺流程及关键参数 。
钻孔灌浆实验与结果分析
展示了在ppt8.9模板上进行钻孔灌浆实验的过程及结果 ，并对数据进行了深入分析。
岩土工程
钻孔灌浆技术在岩土工程中广泛应用于边坡稳定、 基坑支护和地基处理等方面。
海洋工程
在海洋工程中，利用钻孔灌浆技术修建海底隧道、 海上平台和防波堤等工程结构。
05
钻孔灌浆技术发展趋势与挑战
技术创新方向
智能化技术
引入人工智能、机器学习等技术，实现钻孔灌浆过程的自动化和 智能化，提高施工效率和准确性。
履带式钻机
适用于大型工程，钻孔效率高，稳定性好，但价格 较高，维护成本大。
螺旋钻机
适用于松软地层，钻孔速度快，成本低，但对硬质 地层适应性差。
灌浆材料种类与性能
80%
水泥浆
主要由水泥、水和添加剂组成， 具有较高的强度和耐久性，适用 于大多数工程。
100%
黏土浆
由黏土、水和添加剂组成，具有 较好的可塑性和稳定性，适用于 某些特定工程。
技术优势
钻孔灌浆技术具有施工简便、成本低廉、效果显著等优点。它能够有效地提高 地基承载力、减少地基沉降、防止渗漏和加固结构，是工程中常用的一种实用 技术。
发展历程及现状
发展历程
钻孔灌浆技术起源于20世纪初，随着工程建设的不断发展和技术进步，该技术不 断完善和成熟。从最初的单一浆液发展到多种浆液材料、从手动操作到自动化施 工，钻孔灌浆技术不断向着高效、环保、智能的方向发展。
80%
化学浆液
由化学药剂和水组成，具有快速 凝固、高强度等特性，适用于紧 急抢修等特殊情况。
灌注桩成孔机概述
灌注桩成孔机概述
一、挤土成孔机械
挤土成孔机械是用振动打桩机或锤击式打桩机将钢管桩（桩尖为活瓣或用钢筋混凝土预制桩尖）沉入地基土中至设计要求的深度后，边拔管边浇注混凝土的方法。
这种方法适用于直径50cm以下的桩。
它的施工工艺过程如图3-8所示。
图3-8 振动灌注桩工艺过程
1—振动装锤；2—减振弹簧；3—加料口；4—桩管；5—活瓣桩尖；6—上料斗二、取土成孔机械
（1）螺旋钻孔机。
螺旋钻孔机适用于地下水位以上的施工。
所用的螺旋钻孔机包括长螺旋钻孔机（连续排土，一次完成钻进深度）、短螺旋钻孔机（周期性钻进、排土）和螺旋钻扩机（施工扩底桩）。
如图3-9所示为一种应用方便的履带式螺旋钻孔机。
钻机成孔很快，成孔后提起钻杆，再向孔中灌入混凝土，即成为桩。
可以钻8～15m的深孔，钻进速度可达1.5～2m／min。
钻孔完毕后不能把钻下的土壤全部排到孔外，致使留在孔底的松土影响浇灌桩的承载能力，因此往往采用各种措施，努力把孔底的土壤压实。
图3-9 履带式螺旋钻孔机
（2）冲抓式成孔机。
冲抓成孔机是利用冲抓斗为钻具，它以自由落体的速度冲入土中，将土、石凿成碎块，然后抓碎土碎石抛至孔外而成孔。
冲抓式成孔机适用在土夹石、砂夹石、卵石及岩石层的地基中成孔。
冲抓式成孔机的外形及构造如图3-10所示。
图3-10 冲抓冲孔机
1—冲抓锥；2—活门；3—架顶横梁；4—机架立柱；5—底盘；6—卷扬机；7—
走管；8—支腿。
钻孔灌浆设备
第二章钻孔灌浆设备第一节钻孔设备1 钻孔设备的一般配置灌浆工程的钻孔设备包括钻机和钻进工具。
钻进工具是指水龙头以下与其连接组成的全套工具。
不同的钻进方法机具配置不完全相同。
图2.1-1为回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图。
本节介绍水利水电工程中常用的钻机和主要钻孔工具。
（a）（b）（c）（d）图2.1-1 回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图a-金刚石钻进的钻具；b-硬质合金钻进的钻具；c-全断面钻进的钻具；d-钢粒钻进的钻具；1-钻机；2-动力机；3-水泵或泥浆泵；4-钻塔；5-钢丝绳；6-水龙头；7-送水管；8-吸水管；9-水箱；10-主动钻杆；11-套管；12-钻杆接箍；13-钻杆；14-钻杆锁接头；15-沉淀管；16-沉淀管接头；17-岩芯管；18-钻里钻头；19-钻铤；20-钻铤接箍；21-钻铤锁接头；22-岩芯管接头；23-扩孔器；24-金刚石钻头；25-全断面钻头；26-硬质合金钻头2 钻机2.1钻机的功能钻机是造孔的专用设备，其基本功能是以机械动力带动钻机，以回转、冲击、振动或冲击回转等方式在地壳中钻进成孔。
2.2 钻机的结构原理目前，水利水电钻探灌浆主要应用油压给进式立轴钻机和转盘钻机。
其基本组成可概括为“三大机构”、“两大系统”，即：回转机构、给进机构、升降机构；机械传动系统和液压传动系统。
2.2.1机械传动系统机械传动系统是将输入的动力经变速、变向、变矩分配给回转、升降机构。
其作用有三：①变速变矩；②分配动力；③改变运动形式和换向。
该系统主要包括联轴节、离合器、变速箱和分动箱。
2.2.2 液压传动系统液压传动系统是利用油泵输出的压力油液驱动油马达、油缸等液动机构，以使立轴回转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘及拧卸钻杆等。
该系统主要包括：动力机构、操纵机构、执行机构及辅助装置。
动力机构——油泵或称能力转换器，由它供给油路系统的压力油，作为整个液压系统工作的动力源。
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第三节钻孔灌浆机具1 钻孔机具1.1 钻孔机具的一般配置灌浆工程的钻孔机具包括钻机和钻进工具。
钻进工具是指水龙头以下与其连接组成的全套工具。
不同的钻进方法机具配置不完全相同。
图2-3-1为回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图。
本节介绍水利水电工程中常用的钻机和主要钻孔工具。
（a）（b）（c）（d）图2-3-1 回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图a-金刚石钻进的钻具；b-硬质合金钻进的钻具；c-全断面钻进的钻具；d-钢粒钻进的钻具；1-钻机；2-动力机；3-水泵或泥浆泵；4-钻塔；5-钢丝绳；6-水龙头；7-送水管；8-吸水管；9-水箱；10-主动钻杆；11-套管；12-钻杆接箍；13-钻杆；14-钻杆锁接头；15-沉淀管；16-沉淀管接头；17-岩芯管；18-钻里钻头；19-钻铤；20-钻铤接箍；21-钻铤锁接头；22-岩芯管接头；23-扩孔器；24-金刚石钻头；25-全断面钻头；26-硬质合金钻头。
1.2 钻机应根据施工环境、岩石性质、钻孔深度、钻孔方向、钻孔直径和灌浆方法等因素选择高效率的钻孔方法和钻机。
1.2.1 回转式钻机回转式钻机是目前使用最多的一种钻孔设备。
按其回转机构的不同，回转式钻机分为立轴式、转盘式和动力头式三种。
其中立轴式又分为手把式、液压式、螺旋差动式和全液压式四种。
其中，立轴式液压钻机由于分档较多，转速高，机体较轻，操作简便、能耗较低，是我国帷幕灌浆钻孔的主要设备，这种钻机按其钻进能力分为100米、300米、500（600）米、1000米，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种规格，在灌浆工程中四种规格的钻机都有应用，但应用较多的还是Ⅰ、Ⅱ型轻型钻机。
我国许多钻探机械厂都能生产各种规格的不同型号的立轴式液压钻机，表2-3-1为部分国产钻机型号和主要性能。
我国一直也从国外进口一些回转式钻机，但数量不多，使用不很广。
表2-3-1 灌浆工程常用的部分回转钻机型号和规格性能1.2.2 冲击回转式钻机冲击回转式钻机是以回转式钻机为基础，在钻头上部连接一个专门的冲击器（也称潜孔锤），在钻进中钻机提供一定的轴向压力和回转力矩，冲击器给钻具一定频率的冲击能量，在孔底以冲击和回转切削的共同作用破岩钻进的一种机械。
按使用动力的不同，常用的冲击器有风动式和液动式。
与回转钻进相比，它钻孔速度快，机动灵活，钻孔费用较低。
冲击回转式钻机的种类较多，灌浆工程中常用的型号及其性能见表2-3-2。
表2-3-2 部分冲击回转钻机型号及性能表1.2.3 冲击式钻机冲击式钻机（凿岩机）在灌浆工程中多用于回填灌浆、固结（浅孔）灌浆和衔接帷幕灌浆的钻孔。
虽然冲击钻机的钎杆也须作回转运动，但这种转动并不是在打击钎杆时发生，钎头刃在冲击破碎岩石时并不转动，是一种纯冲击式钻机。
在施工中常用的冲击钻机有手提式凿岩机、气腿式凿岩机（轻型、重型）等。
1.3钻具钻具即钻进工具，它由主动钻杆、钻杆、钻铤、岩芯管、沉淀管、各种连接接头、接箍以及钻头组成。
这里主要介绍几种常用的钻头和扩孔器。
1.3.1 硬质合金钻头硬质合金钻头的结构要素有钻头体、切削具出刃、切削具镶焊角、切削具在钻头底面的排布、切削具在钻头上的数目、钻头的水口和水槽等。
硬质合金钻头适合于7级以下硬度的岩石中钻孔，有较高的钻进效率。
与钻粒钻头相比，它具有钻进时钻机平稳，成本低，孔壁圆整，不受钻孔方向的限制等优点，但在坚硬岩石中钻进效率不高。
常用硬质合金钻头主要参数见表2-3-3（1）阶梯肋骨钻头。
阶梯肋骨钻头是用T105型硬合金切削具焊接而成的，其特点是肋骨片较厚、水口宽、钻进时孔底呈阶梯状。
可钻进3～5级岩层。
如页岩、砂页岩和胶结不紧密的砂岩等。
表2-3-3 常用硬质合金钻头的型式及主要参数径”是指不包括合金出刃的钻头最大外径（D）。
全断面钻头的直径是指包括合金出刃的钻头最大外径。
（2）内外镶硬合金钻头。
内外镶硬合金钻头镶有T313型硬质合金，在较坚硬地层也可镶T105切削具，可斜镶也可直镶。
适用于3～5级岩层，如均质石灰岩、大理石、较松散的砂岩及页岩等，也可镶T110型合金，用以钻进5～7级和部分8级不均质岩层，如长兴灰岩、硅化灰岩和凝灰岩等。
（3）三八式硬合金钻头。
也称三八连续掏槽式硬合金钻头，这种钻头把T105、T107、 T110型小、中、大八角柱状硬质合金切削具顺序排成一组，产生连续掏槽，扩槽的破岩作用，耐磨性较高，适用于5～7级多裂隙地层。
（4）扭方柱硬质合金钻头。
也称“负前角阶梯钻头”，该钻头镶T130型硬质合金，方柱切削具扭转45°，分内、中、外三环分布。
并把切削具成10～15°负前角斜镶。
三环的底出刃不同，成阶梯状。
其特点是能承受较大的轴向压力，不易崩刃，可钻进5～7级及部分8级中硬岩层。
特别适用于钻进研磨性大，均匀性差的岩层，如辉长岩、玄武岩、砂岩、风化的辉绿岩、闪长岩、矽嘎岩、硅化的页岩和石灰岩等。
（5）矛式钻头。
矛式钻头是一种不取芯、全断面硬质合金钻头，钻头主翼片呈锥形，侧翼片较短，起扩孔保径作用，镶T310型硬质合金切削具。
钻头中间有一个φ27mm的水眼，为增大水流速度，可制成φ14mm的收敛式水眼，形成强力冲洗。
适用于钻进2～4级红色黏土，疏松砂岩及塑性强的地层。
（6）三翼片阶梯硬质合金钻头。
翼片阶梯硬质合金钻头体的形状呈炮弹形，可用普通钻粒钻头改制，翼片用15mm厚钢板制成阶梯形，在翼片边缘镶S306型硬质合金。
这种钻头适用于钻进3～4级页岩，部分5级砂页岩及灰岩，是适于强力规程的一种钻头。
其结构型式见图2-3-7，规格尺寸见表2-3-4。
表2-3-4 三翼阶梯式硬质合金钻头尺寸单位mm1.3.2 金刚石钻头(1) 金刚石钻头与扩孔器金刚石钻头具有钻进效率高，钢材消耗少等优点。
它不受岩石硬度、钻孔方向的限制。
金刚石钻头与扩孔器可分为表镶或孕镶两种方式，这里主要介绍的是孕镶金刚石钻头与扩孔器。
根据地矿标准，孕镶金刚石钻头和扩孔器的规格分别见表2-3-5、表2-3-5 金刚石钻头尺寸表单位：mm表2-3-6 金刚石扩孔器尺寸表单位：mm(2) 金刚石取芯钻具灌浆工程先导孔和检查孔常常需要采取岩芯，合理地选择和使用取芯钻具是提高岩芯采取率的重要条件。
常用的有单管取芯钻具、单动双管取芯钻具，较特殊的有三层岩芯管取芯钻具、喷射式孔底反循环取芯钻具等。
①单管取芯钻具，它构造简单，制造容易，操作方便。
钻具强度大，使用费用低。
在完整、均质的岩层，或对取芯要求不很高的情况下使用。
②单动双管取芯钻具，这种钻具的内管接头与外管接头之间设有轴承组，可使内管不随钻杆转动，岩芯进入内管后能保持相对静止，也不受循环液冲洗，因此取芯率高。
使用单动双管取芯钻具能提高钻速和回次长度，降低金刚石消耗，延长钻头使用寿命。
单动双管取芯钻具可在节理、片理、裂隙发育和软硬互层的地层中使用，是金刚石钻进中常用和主要的配套工具之一。
③三层岩芯管取芯钻具，在某些粉状岩层、遇水溶解地层、胶结不好的土层或对岩芯品质要求很高的情况下，要在内管中设置第三层管，以便更好地保护岩芯。
第三层管有两种类型：一种是塑料管（低压聚乙烯管），另一种是金属半合管。
钻进时岩芯进入第三层管中，当装满岩芯的内管总成取出后，卸去两端的连接件，有内管中取出第三层管。
若是塑料管则用刀将其切开，若是半合管则将其分开即可取出满足要求的岩芯。
由于设置了第三层管，钻头内径将减小3mm左右。
④喷射式孔底反循环钻具，这种钻具分为弯管型和分水接头型两种形式。
其工作原理是冲洗液在泵压作用下由钻杆流至喷嘴喷出，经由称承喷装置进入弯管或分水接头，再流至钻具外的环状间隙，向上返出或向下流动。
由于高速射流的作用，喷嘴附近形成负压，导致岩芯管中所存冲洗液被吸附流进承喷装置混合、流出，从而形成孔底反循环。
喷射式孔底反循环钻具在硬、脆、碎地层中钻进，取芯可靠，采取率高，同时由于孔内清洁，能大大减少卡、埋钻事故。
1.3.3 钻粒钻头由于人造金刚石的应用，金刚石钻进工艺发展迅速，钻粒钻进的应用大大缩小。
钻粒钻头标准系列有φ75、φ91、φ110、φ130、φ150五种规格。
其结构尺寸见表2-3-7。
钻进效率的高低，钻头水口起主要作用，常用的钻头水口形状有单弧形、双弧形、单斜边、双斜边、斜梯形等。
表2-3-7 钻粒钻头尺寸表单位：mm1.3.4 冲击器按动力方式，冲击器可分为液动冲击器、风动冲击器（潜孔锤）和机械作用式冲击器。
前两种用得较多。
（1）风动冲击器（潜孔锤）潜孔锤是在孔底做功的冲击器。
分为阀式和无阀式两种型式，无阀式冲击器对风压要求较低，零件使用寿命长，适应性强，较多采用。
潜孔锤由配气装置、活塞、气缸、外套和一些附属零件组成。
目前我国主要风动工具厂都能生产不同型号、性能和规格的无阀冲击器，其主要类型与技术参数见表2-3-8。
潜孔锤钻头一般有柱齿状或球齿状钻头，其型号有φ80、φ90、φ96、φ100、φ200、φ250等。
表2-3-8 部分潜孔锤的型号与技术参数（2）液动冲击器液动冲击器是以冲洗泵输送的高压液流做为动力源的。
液动冲击器种类较多，其中阀式冲击器比较成功。
可用于灌浆工程钻孔的主要是阀式正作用液动冲击器，有TK系列、ZF-56型、EPL-1型等。
主要型号技术参数见表2-3-9，TK正作用式液动冲击器的结构见图2-3-18。
表2-3-9 几种液动冲击器的型号与技术参数1.4 测斜仪在灌浆工程中，由于地质和工艺的原因，钻孔偏斜是不可避免的。
但孔斜会产生极大的危害性，如容易导致孔故发生，可能使技术人员对灌浆质量作出错误的判断等。
为了防止钻孔偏斜和纠正钻孔偏斜，都需要进行钻孔测斜。
在测斜工作中磁针式测斜仪是应用最广泛的。
它有许多型号：按记录数据方式分，有机械顶卡型，液体凝固型，电测记录型和照相记录型等；按一次下孔测取读数次数分，有单点式和多点式。
磁针式测斜仪只能用于非磁性干扰条件下钻孔偏斜的测量，不能应用于随钻测量中。
灌浆孔不同于地质勘探孔，它是灌浆工程的一部分，数量很多，测斜工作量很大，因此用于灌浆孔的测斜仪应当满足一定的精度要求，性能稳定、坚实耐用、操作和维修简便，一般不需要追求过高的精度。
我国生产的多种型号的测斜仪，能满足灌浆工程钻孔施工的需要。
部分测斜仪型号与规格性能如表2-3-1表2-3-10 灌浆工程中使用的部分测斜仪型号与规格性能表2 灌浆设备2.1 灌浆设备的一般配置灌浆机具主要包括灌浆泵、制浆和储浆设备、灌浆塞等。
图2-3-19为纯压式灌浆时主要设备配置示意图，孔口封闭法灌浆的设备配置如第六章图2-6-4。
本节介绍常用的灌浆泵和浆液搅拌机和灌浆塞等。
图2-3-19 纯压式灌浆主要设备配置示意图1-高速搅拌机；2-储浆搅拌机；3-灌浆泵；4-记录仪；5-灌浆塞；6-计量水箱；7、8-管路；9、10、11-管件；12-压力表等2.2 灌浆泵灌浆泵是水泥灌浆施工中的主要设备，要求有较大的工作压力和排浆量，能方便地调节泵的排量，易损配件有较高的耐磨性和耐蚀性，结构简单易于维修。