水利水电工程施工手册：水泥灌浆之钻灌机具.doc

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；17 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钻机型号钻孔深度（m）钻孔直径（mm）钻孔倾角（°）转速（r/min）配备动力（kW）主机重量（kg）制造商XY-1A18015090～75140～101011500北京探矿机械厂XY-110075～11090～75142～5708.8500DK-15015036～590-360135～12897.5600XY-230056～3000-9065～117222950重庆探矿机械厂XY-2PC15056～1500-9081～119011650GX-ITD15075～1500-9090～60011500GX-5010075～1500-9099～3787.5360SGZ-1A15075～1100～36095～100011690杭州钻机制造厂SGZ-ⅢA30075～1300～360129～120018.5920HXY-110048～1500-90145～60011500合肥探矿机械厂GXY-1A20046～1500-36061～65411650无锡探矿机械厂HT-150A15056～1100～36083～85411380衡阳探矿机械厂17 HY-1A10050～1100～360142～57011750注：主机重量有的不含动力机，有的包含。17 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钻机型号钻孔深度（m）钻孔直径（mm）钻孔倾角（°）转速（r/min）配备动力（kW）主机重量（kg）制造商QDG-2-150120～30012015～132303700北京探矿机械厂GZ-1508073～1500～9010～144372000QDG-125150～20020～9025～130111000DK－15010036～590～360135～12907.5300北京风动机械厂MGJ-506050～700～18026～4811720重庆探矿机械厂MGY-100100100～20020～1106～162373000MD-305065～1300～9011～11815无锡探矿机械厂MD-5050110～150－10～9020～16718.5590MD-100100110～2000～9011～212373460JMZ-15030～5080～150-10～90山东地质探矿机械厂MK-275750~9010~1557.5550煤科院西安钻探研究所MK-4200750~9010~300221100SM系列60～3150～3600～46375～1109000～10500意大利soilmecKlemm802系列1502540～9080.5～1148500～21000德国宝峨公司Mustang系列★30～100阿特拉斯-柯普柯注：主机重量有的不含动力机，有的包含。1.2.3冲击式钻机17 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。常用硬质合金钻头的结构型式及主要参数见表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。其结构型式见图2-3-2。表2-3-3常用硬质合金钻头的型式及主要参数钻头结构型式钻头直径（mm）主要尺寸（mm）肋骨数硬合金数（粒）备注DD1dC阶梯肋骨钻头152/11215013011610414参见图2-3-1132/921301109610414112/7311091779.541293/57917561841277/427560467.5410单双粒钻头154/131150142.5135——18参见图2-3-2134/112130123116——12～18114/9211010396——1295/73918477——979/57756861——959564942——6内外镶合金钻头152/133150—135——10～12参见图2-3-3132/114130—116——10112/94110—96——817 93/7591—77——6～875/5975—61——658/4056—42——4三八连续掏槽式合金钻头94/7491—77——4组(12)参见图2-3-478/5875—61——3组(9)59/3956—42——2组(6)扭方柱硬合金钻头113/9311010396——9参见图2-3-594/74918477——6～978/58756861——659/39564942——4品字形硬合金钻头114/9311010396——5组(15)参见图2-3-695/74918477——4组(12)79/58756861——3组(9)全断面矛式合金钻头114110—————参见图2-3-79591—————7975—————6056—————全断面翼片钻头结构型式和主要尺寸参见图2-3-7和表2-3-4注：取芯钻头的钻头直径表示方法是以分子表示包括出刃的外径，以分母表示包括出刃的内径。通常所称“钻头直径”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。17 图2-3-2阶梯式肋骨钻头（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。其结构型式见图2-3-3。图2-3-3内外镶硬合金钻头（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。其结构型式见图2-3-4。17 图2-3-4三八式硬合金钻头（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。其结构型式见图2-3-5。图2-3-5扭方柱硬合金钻头（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。其结构型式见图2-3-6。17 图2-3-6矛式钻头（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。图2-3-7三翼片合金钻头表2-3-4三翼阶梯式硬质合金钻头尺寸单位mm钻头直径(mm)dDD1D2D3RL1L213411013094581107060180114901108662916055170957191674375505016079557551276640451501.3.2金刚石钻头(1)金刚石钻头与扩孔器17 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2-3-6及图2-3-8、图2-3-9、图2-3-10、图2-3-11。表2-3-5金刚石钻头尺寸表单位：mm类型规格D+0.5+0.3D1+0.1-0.1d+0.1-0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3+0.2d4d0水口（个）单管钻头φ464644293937.53234.5373～6φ565654394947.54244.5474～12φ666664495957.55254.5576～14φ767674596967.56264.5678～16双管钻头φ36363521.53129.529.532.52～4φ464645294139.539.542.53～6φ565655395149.549.5524～12φ666665496159.559.5626～14φ767675597169.569.5728～16图2-3-8单管金刚石钻头结构图图2-3-9双管金刚石钻头结构图表2-3-6金刚石扩孔器尺寸表单位：mm类型规格D-0.1D1+0.3+0.1d+0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3-0.1d0+0.2d1ˊ+0.1+0.05d2ˊ+0.1+0.0517 单管扩孔器φ464446.531.537.53634.539.537.539φ565456.541.547.54644.549.547.549φ666466.551.557.55654.559.557.559φ767476.561.567.56664.569.567.569类型规格D+0.1-0.1D1+0.3+0.1d+0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3d0d1ˊd2ˊ双管扩孔器φ363536.5263129.5————φ464546.5364139.5————φ565556.5465149.5————φ666566.5566159.5————φ767576.5667169.5————图2-3-10单管金刚石扩孔器结构图图2-3-11双管金刚石扩孔器结构图(2)金刚石取芯钻具17 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（图2-3-12）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。图2-3-12单管取芯钻具1-钻头；2-卡簧；3-扩孔器；4-岩芯管②单动双管取芯钻具（图2-3-13）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。图2-3-13单动双管取芯钻具17 1-分水接头；2-轴；3-挂管接头；4-单动钢球；5-四用接头；6-球阀；7-球阀座；8-外管；9-内管；10-内管短接；11-扩孔器；12-卡簧座；13-卡簧；14-钻头③三层岩芯管取芯钻具（图2-3-14）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。图2-3-14三层岩芯管取芯钻具1-短内管；2-内管接头；3-钢球；4-内管；5-外管；6-三层管；7-扩孔器；8-超前取样器；9-扶正器；10-钻头④喷射式孔底反循环钻具（图2-3-15）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。17 图2-3-15喷射式孔底反循环钻具a-弯管型喷射式孔底反循环双动双管钻具：1-导正管；2-喷嘴接头；3-喷嘴；4-扩散管；5-外管；6-连接管；7-弯管；8-接箍；9-异径接头；10-内管b-分水接头型喷射式孔底反循环单管钻具：1-导正管；2-喷嘴接头；3-喷嘴；4-扩散管；5-垫圈；6-连接管；7-分水接头；8-岩芯管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及图2-3-16。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：mm规格DD1D2dd1d2bR重量（kg）φ7575576268-1266.5-1266782006.3φ9191737884-1482.5-1482951727.8φ1101109095103-14101.5-1410111516110.9φ130130110115122-16120.5-1612013615712.7φ150150130135141-16139.5-1613915715315.317 图2-3-16钻粒钻头结构图1.3.4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。无阀式冲击器的结构形式见图2-3-17。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。图2-3-17无阀气动潜孔锤结构示例图1－上接头；2－密封圈；3－弹簧；4－止逆阀；5－垫圈；6－密封垫圈；7－进气座；8－内缸；9－外缸；10－喷嘴；11－活塞；12－隔套；13－导向套；14－圆键；15－下接头；16－钻头表2-3-8部分潜孔锤的型号与技术参数17 型号钻孔直径（mm）外径（mm）风压（MPa）耗风量（m3/min）频率（Hz）冲击功（kg·m）CIR6568560.5～1.22.5～5.13.8～9.1CIR8089720.5～1.24.5～8.16.4～15.3CIR9095、100800.5～1.25.0～9.214.07.9～19CIR110110、120960.5～1.27.9～14.912.8～30.6CIR1501551360.5～0.715.913.324.7～59.4CIR1701751560.5～0.716.813.331.9～76.5J-100B105～115950.4～0.7914.515J-150B150～1601360.4～0.71514.233WC-8595～120850.518～2210～168～12WC-1501651420.55～7.51519～22.7DH-4105～115920.56～2.462.28～14.722.3～33.315.2～66.5DH-6152～1651360.56～2.467.1～36.820～3145～197.7DHD-340A105～115920.56～2.462.3～13.318.1～3015.8～69.4（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型号TK-56TK-75ATK-91AZF-56EPL-1钻孔直径（mm）57、607591、11057、6060冲击器外径（mm）55.573735454钻进方法金刚石或合金冲击回转泵压（MPa）1.1～2.51.0～3.01.5～3.52.0～3.51.5～2.2工作泵量（L/min）55～12060～18090～20060～10060～114冲击频率（Hz）28～5227～5020～5342～5717～3517 图2-3-18TK型正作用式液动锤结构图1-上接头；2-O形密封圈；3-阀弹簧；4-阀套；5-阀簧座；6-阀；7-活塞杆；8-YX型轴用密封圈；9-中接头；10-锤；11-锤套；12-砧；13-锤弹簧；14-锤簧调节垫；15-花键轴；16-YX型孔用密封圈；17-花键套；18-锤自由行程调节垫；19-下接头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2-3-10。17 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序号型号测量范围测量精度井下仪器生产厂家顶角（°）方位角（°）顶角（°）方位角（°）外径（mm）长度（mm）重量（kg）1KXP-10～504～356±0.5±44012306上海昌吉地质仪器厂2KXP-20～504～356±2±440123063KXZ-10～500～360±0.2±1.5404JXX-10～504～356±0.5±4401800115JTL-500～500～360±0.5±6566YSS-48F0～500～360±0.2±1.548北京海蓝科技开发公司7YSS-48D0～500～360±0.2±1.5458YST-350～500～360±0.2±1.5489YSS-320～500～360±0.2±1.54510CX-10～40～3606′147800武汉勘探研究总院11CX-50～600～360±1′★±147100012CX-60～600～360±1′±555100013DUZ-D0～900～360±0.2±1.532西安石油仪器厂14JJX-3SⅡ0～150～360±6′±450135015上海地学研究所15JTL-50A0～500～358±0.5±4505601516GSX-400～1080～360±0.5±1.540地科院勘探技术研究所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。25 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。当前国内所使用的灌浆泵多为往复式泵。若遇到特大吸浆量地层，还可以使用隔膜式砂石泵灌注水泥砂浆、流态混凝土等，灌注膏状浆液可以使用螺杆泵。表2-3-11所列为常用灌浆泵型号及主要性能参数。表2-3-11部分灌浆泵或代用泵主要技术参数*25 型号流量（L/min）压力（MPa）功率（kW）重量※※（kg）生产厂BW-160H泥浆泵1601.35.15130衡阳探矿机械厂HBW-150/10泥浆泵153～503.3～1011HBW-160/10泥浆泵160～442.5～1011BW-200/5泥浆泵200～1604.0～5.018.8BW-200泥浆泵200～1025.0～8.022BW-250泥浆泵250～352.5～715SXS200/高压注浆泵※204～866～10221000中南黑旋风集团公司2SNS高压注浆泵※135～634～8116123SNS高压注浆泵※161～544～1218.57003SNST变量注浆泵85～0177～04～1018.5730ZBB-2变量泥浆泵178～352.7～611300BW-160泥浆泵※※1601.37.5200无锡探矿机械厂BW-200泥浆泵200～1254～611300BW-120QF泥浆泵1201.47.5120长沙探矿机械厂LGB-200/30螺杆泵2003.5北京探矿机械厂SGB-10泥浆泵1001018.5750杭州钻探机械厂SGB-1泥浆泵90811400NSB100/30泥浆泵10037.5210ZBE-100灌浆泵905～147.5380瑞典克拉留斯ZBA150-01灌浆泵1500～3.7气动190PUMPAS搅拌机组及泵组20010221300*可灌砂浆；**设备重量中有的包括电机重量，有的未包括。2.3水泥浆搅拌机水泥浆搅拌机是重要的灌浆设备，它对浆液质量、灌浆施工的工效和质量影响很大。水泥浆搅拌机按其用途应分为制浆搅拌机和储浆搅拌机，前者的作用是搅拌生产水泥浆，需要对浆液进行强力搅拌，充分分散水泥颗粒；后者的作用是储存水泥浆，只需对浆液进行慢速搅拌，防止浆液沉淀。25 以前我国使用的制浆搅拌机和储浆搅拌机没有区别，都是转速在600r/min以下的普通叶片式搅拌机。近年来，工效更高，搅拌浆液质量更好的高速制浆机逐渐推广应用。2001《灌规》规定，“纯水泥浆液的搅拌时间，使用高速搅拌机时应大于30s；使用普通搅拌机时应大于3min。”2.3.1高速制浆机高速制浆机，又称高速搅拌机，高速胶体拌和机，这种搅拌机通过离心泵使浆液在容器内高速旋流，浆液受到强烈的剪切作用，水泥团粒充分分散、水化。高速制浆机的搅拌叶轮转速应达到1200r/min以上，其外形见图2-3-19，构造见图2-3-20）。表2-3-33为几种高速制浆机的型号和技术性能。表2-3-12几种国产高速制浆机的型号和技术性能型号GZJZJ-200ZJ-400ZJ-800搅拌容量（L）200～800200400800额定功率（kW）7.55.55.529.5搅拌转速（r/min）1440～28801460许用水灰比0.5:10.5:10.6:1搅拌时间（水灰比0.5:1）(min)2～323重量(kg)240315360生产厂长委陆水自动化设备厂杭州钻探机械厂25 图2-3-20高速制浆机构造图2.3.2储浆搅拌机储浆搅拌机的容量多为200L~600L，用于集中制浆站的储浆搅拌机通常容量较大，如1000L、1500L等；搅拌转速多为30～60r/min。储浆搅拌机的构造简单许多施工单位都可自制，一些钻探机械厂也有生产。2.4灌浆塞灌浆塞的型式很多，按膨胀塞体材料和构造形式主要可分为胶球式和胶囊式两大类型。两类灌浆塞都有单塞和双塞两种形式，单塞只封闭孔段的一端，多用于自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法或全孔一次灌浆。双塞多用于预埋花管法灌浆和指定孔段的压水试验。2.4.1胶球式灌浆塞胶球塞的膨胀部分由实体天然橡胶材料构成，通过压缩圆柱形的橡胶体（胶球）发生横向膨胀，以封闭隔离孔段。胶球塞以往都是通过一套设置在孔口的螺杆装置对胶球施加压力，迫使膨胀（图2-3-21），现在已可在塞体内设置液压装置对胶球施加压力（图2-3-22），可适应更深的灌浆孔和更高的灌浆压力。胶球塞的各项技术参数如表2-3-13。当进行浅孔灌浆时，一些单位对胶球塞进行改进已可达到5MPa以上的灌浆压力。图2-3-21螺杆压缩式胶球灌浆塞1.射浆管2.灯笼架3.垫圈4.胶球5.回浆管6.密封7.手柄8.轴承25 图2-3-22液压胶球灌浆塞1-射浆管；2-档片；3-胶球；4-垫圈；5、7、13-盖头；6-推力管；8-密封；9-弹簧；10-液压缸；11-密封圈；12-活塞；14-液压介质入口；15-钻杆接头表2-3-13胶球式灌浆塞的技术参数类型特征螺杆压缩式液压式胶塞直径（mm）54～12654～126胶塞长度（mm）300～600300～600适用灌浆压力(MPa)≤2.5≤5适应灌浆深度（m）4080胶球数量（个）2～63～8注：灌浆压力较大时，采用较多胶球数量和胶塞长度。2.4.2胶囊式灌浆塞胶囊塞的塞体由耐高压的橡胶囊构成，通过专用管道向囊体内注入气体或水，使胶囊膨胀，达到封闭隔离孔段的目的。将胶囊塞和钢丝编制的高压胶管、充注压缩空气（或水）的尼龙管，组成为一个胶管轮车（图2-3-23），由胶管连带灌浆塞直接下入孔中进行灌浆，可以方便地进行深孔灌浆作业，大大减轻劳动强度和提高施工效率。现在的胶囊塞已可承受很大的膨胀压力和灌浆压力。胶囊长度为500mm或1000mm。25 图2-3-23灌浆塞具配置图1-管件；2-水压或气压管；3-灌浆管或钻杆；4-灌浆软管；5-单联灌浆塞；6-双联灌浆塞；7-胶管轮车；8-空气压缩机；9-储气罐；10-手压泵我国经过多年的研究开发，生产的胶囊式灌浆塞性能已可达到国外同类产品的水平，表2-3-14和表2-3-15为中国水利水电基础工程局科研所研制的灌浆塞系列产品和胶管轮车的主要技术性能。使用胶囊式灌浆塞应注意钻孔孔径、灌浆塞直径与灌浆压力的合理配合，灌浆塞的膨胀压力应超过最大灌浆压力的10%，且不低于0.3MPa。深孔灌浆时宜使用压缩空气或惰性气体作为膨胀介质，严禁使用氧气。胶囊式灌浆塞通常为纯压式灌浆塞，必要时也可制作循环式灌浆塞。25 表2-3-14胶囊式灌浆塞的技术性能型号灌浆塞外径（mm）适用孔径（mm）膨胀范围（mm）工作压力（MPa）DYS-50φ44φ50φ44~φ808~12DYS-56φ48φ56φ48~φ906~10DYS-66φ58φ66φ58~φ756~10DYS-76φ67φ76φ67~φ1004~8DYS-91φ75φ91φ75~φ1103~6DYS-110φ86φ110φ86~φ1202.5~5注：膨胀范围与工作压力成反比表2-3-15胶管轮车主要技术性能卷管方式手动型电动型胶管内径（mm）φ19φ16胶管外径（mm）φ31φ28胶管长度（m）50~80100~150胶管最大工作压力（MPa）1517工作动力（kW）无1.5外形尺寸（长×宽×高）（mm）1248×1118×12371769×1024×123725