23--钻孔灌浆机械、砂石料加工和混凝土机械一

第四章-钻孔灌浆机械、砂石料加工和混凝土机械（一）第四节 钻孔灌浆机械本节主要知识点：各类钻机的工作原理及适用条件、基础灌浆机械的分类。一、钻机钻探和地基处理使用的钻机，按其破碎岩石方法的不同分为冲击式钻机、回转式钻机和冲击回转式钻机。（一）冲击式钻机冲击式钻机属于大口径型钻机，是利用钢丝绳将钻具提升到一定高度，然后自由落下，冲击地层，使孔底岩石破碎而进行钻进。其钻头多为十字形，不能采取完整岩心。（二）冲击反循环钻机冲击反循环钻机是在冲击钻机的基础上研制出的新机型，由抽筒抽砂，改为泵吸排砂，因此称为冲击反循环钻机。适用于各种复杂地质条件（土层、砂层、漂卵石层、岩石层）的钻进。（三）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，能取出完整柱状岩芯。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。（四）回转斗式钻机回转斗式钻机使用特制的斗式回转钻头，在钻头旋转时切土进入土斗，装满土斗后，回转停止旋转，并提土斗出孔外，打开土斗弃土，并再次进入孔中旋转切土，重复进行直至成孔。用斗式钻机施工，其排渣方法独特，不需要反复旋转钻机施工需要的排渣系统诸多机具和设施，施工消耗低，施工工艺简单。由于采用频繁提升，下降的回转斗对孔壁的扰动较大，容易塌孔，所以对护壁泥浆的制备要求较高。（五）水平多轴回转钻机水平多轴回转钻机也称为双轮铣槽机，分为电动和液压两种机型。特点是对地层适应性强，淤泥、砂、砾石、卵石、砂岩、石灰岩均可掘削，配用特制的滚轮铣刀还可钻进抗压强度为200MPa左右的坚硬岩石。（六）潜水钻机潜水钻机及其设备简单、体积小、成孔速度快、移动方便，近年来被广泛地使用于覆盖层中进行成桩作用，适用于填土、淤泥、黏土、粉土、砂土等地层，尤其适用于地下水位较高的土层中成孔，但不宜用于碎石土层。二、基础灌浆机械把既有流动性又有胶凝性的浆液，压送到地基岩石或砂砾石层中，称为基础灌浆。这些浆液在岩石层的裂隙中或砂砾层的孔隙中填实空隙，经过硬化、胶结，形成结石，防止基础渗漏，增强地基承载能力，以改善地基地质条件，满足地基设计要求。基础灌浆所用的机械主要有泥浆泵、灰浆泵、化学灌浆泵、高压清水泵、全液压灌浆泵等不同形式的灌浆泵以及泥浆搅拌机。（一）泥浆泵灌浆所用的泥浆泵，一般多为往复式活塞泵。活塞在缸套内每往返一次（即曲轴旋转一周），泵只进行吸、排浆液一次者，称单作用泥浆泵；活塞在缸套内每往返一次，泵进行吸、排浆液两次者，称双作用泥浆泵。选择泥浆泵时应注意的事项：应能满足压力要求，一般泥浆泵的额定压力是灌浆使用压力的1.21.5倍；能满足岩石层裂隙或砂砾石孔隙吸浆量的要求；结构简单、轻便，易于拆卸、搬迁；压力稳定，安全可靠。（二）灰浆泵灰浆泵具有体积小、重量轻、灵活便捷的特点被用于垂直及水平输送灰浆，广泛应用于水利工程的灌浆注浆作业及介质输送，主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。灰浆泵的叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电机直接带动。（三）化学灌浆泵化学灌浆泵多为计量泵。如JD型计量泵，适用于输送温度-30100、黏度0.3800cst，不含固体颗粒的腐蚀性或非腐蚀性的液体。主要被用于进行化学灌浆，所以称化学灌浆泵（简称化灌泵）。（四）高压清水泵高压清水泵，结构紧凑、体积小、质量轻、效率高，可输送050清水、乳化物和化学性质类似清水的液体。它适于作断续作业的高压水动力装置，尤其适用于做移动式高压水清洗设备的动力装置。它被广泛应用于能源、化工、造船、交通、市政、水利水电等行业。在基础灌浆之前，可用它清（冲）洗孔内夹层的淤泥、积砂等杂质，因此称高喷泵。（五）全液压灌浆泵全液压灌浆泵是水泥浆压力灌注的专用泵。主要用于大坝、矿井、隧道、桥梁等各种工程的基础处理。由于它结构紧凑，尤其适用于廊道内高压灌浆作业。（六）泥浆搅拌机泥浆搅拌机一般多由使用单位在工地自行制造，容量通常为2001000L，其形式有立式和卧式两种。第五节 砂石料加工和混凝土机械本节主要知识点：混凝土和制砂机械，破碎机、洗砂机、筛分机、给料机及混凝土搅拌机、搅拌楼、振捣器的功能简介、分类反应用。一、破碎机（一）破碎机概述破碎机是将开采出来的岩石或天然砾石按照需要的粒径进行破碎加工的机械，在水利水电建设工程中，破碎机通常用来加工各种粒径的砂石料，以作为混凝土骨料之用。破碎机通常是按被破碎物料的进料和出料粒径，分为粗碎机（进料粒径为1500350mm，出料粒径为100300mm）；中碎机（进料粒径为300100mm，出料粒径为10030mm）；细碎机（进料粒径为10030mm，出料粒径为325mm），以及磨碎机等。破碎和筛分段数的确定，是砂石料加工工艺流程的主要环节；它取决于石料最初块径和加工后产品最终粒径及级配的要求。破碎段数由总破碎比决定，即：总破碎比等于各段破碎比的乘积。常用的破碎机械的破碎比范围表见表4-5-1。一般采用两段破碎即可完成碎石加工；而人工制砂是用经过级配平衡后的各级碎石，其粒径为20150mm，故而须通过第三段破碎，使粒径小于20mm后，方能进入制砂机械制砂。一般在选用破碎机时，还要注意以下具体情况：（1）所用石料的可碎性、黏性，混入石料中的泥士含量及含水量和给料最大块度。（2）根据混凝土工程量及其级配要求，既要满足生产能力要求，又要适应工艺操作的特点，结合当地的自然地理条件和施工条件加以考虑。（3）根据破碎机的特点和配置条件作技术经济指标比较，以达到既合乎质量要求，又便于操作，工作可靠，并能最大限度地节省投资和费用。（4）岩石越坚硬越不易破碎，会影响破碎机的产量，若岩石含泥量大或黏性物料多时，则破碎机将因排料口堵塞而降低生产率。因此，在选用破碎机等设备时，从生产能力上来讲要留有余地。工程中使用破碎机的工艺流程，有的是开路布置，主要是用于破碎天然砾石，又把过量的超径石破碎到250mm粒径以下；有的组成破碎筛分流程，以闭路形式布置，用以人工砂石料加工，分段破碎，为获得各种不同粒径的碎石，使生产形成一条龙。一般配套机械有挖掘机、推土机、给料机等。（二）破碎机分类1.颚式破碎机颚式破碎机的应用范围相当广泛，它具有结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠并能破碎多种硬度的物料等特点；另外和同类机械相比，它的重量最轻，价格低廉、运输方便、外形尺寸高度较小、排料口调节方便。总的来说，颚式破碎机是属于一种间断工作的破碎机械，它的工作效率比连续工作的破碎机械要低一些。2.旋回破碎机旋回破碎机广泛地运用于各种岩石和矿石的粗碎。重型液压旋回破碎机适合于破碎抗压强度在250MPa以下的各种岩石或矿石，而轻型液压旋回破碎机则只适用于破碎抗压强度在120MPa以下的各种岩石。近年来些大中型水利水电工程的施工单位，在布置人工砂石料加工系统时，粗碎部分大多选用底部液压旋回破碎机，如图4-5-2所示。旋回破碎机的缺点是：构造复杂，价格较高；检修比较困难，修理费用大；机身较高，使厂房，基础等构筑物的费用增大。3.圆锥破碎机圆锥破碎机就其工作原理与运动学特点而言与旋回破碎机相似。但某些部件结构有所不同，破碎机工作时，破碎圆锥在偏心轴承的追动下做旋摆运动，转速高，动锥的摆动角（冲程）大，因此对物料冲击破碎的效应强。因此圆锥破碎机结构先进，工作连续可靠，生产率高，功率小，运转平稳，噪声小等优点，适合于中碎、细碎各种坚硬石料。它的缺点是：构造复杂，摩擦件多，加工精密，设备外形尺寸较大；要分体移运，要求精心安装维护；同时系统的配套设备和基建造价高。圆锥破碎机按其调整排料口和过铁（不可破碎物）时的不同方式，分为弹簧式和液压式两种类型，它们的基本结构与工作原理相同。圆锥破碎机如图4-5-3所示。4.锤式破碎机锤式破碎机也是一种冲击式破碎机，是借高速旋较的锤头来冲击破碎物料的机械。它适用于软的、中等硬度的以及脆性物料的中碎、细碎流程作业。运行时声大、粉尘多。锤式破碎机如图4-5-4所示。锤式破碎机按照转子数目可分为单转子式和双转子式。单转子式锤碎机又分为可逆式与不可逆式。按照锤头固定的方法又可分为锤头紧密地固定在转子上和锤头用铰接悬挂在转子上两种。若按照转子上装设圆盘的数目还可分为：单排圆盘锤式破碎机、双排圆盘锤式破碎机和多排圆盘锤式破碎机，常用的是单转子饺接悬挂式锤头的多排圆盘锤式破碎机。5.反击式破碎机反击式破碎机是利用冲击原理，高效破碎物料，破碎比大，其产品粒度均匀，适应性，可用于39.2245.2MPa的中硬和脆性矿石与物料的破碎。目前，在我国水利水电中多用于物料的中碎、细碎工艺流程。单转子反击式破碎机如图4-5-5所示。反击式破碎机能充分利用整个转子能量，破碎比大且物料碎裂可达极大限度。破碎效率高、节省能耗、能简化破碎生产流程、节省设备和基建费用，而机器本身构造简单、外形尺寸小、机器价格低、进行操作及维修均较方便。其主要缺点是板锤、反击板等部件极易磨损、更换频繁、运行噪声大、粉尘多。它适合于破碎中等硬度的易碎性物料，不适合于硬度大难破碎的细粒结构的花岗岩、玄武岩及SiO2含量较大的岩石及塑性、黏性矿石。6.悬辊式磨机悬辊式磨机（图4-5-6）又称为雷蒙磨、悬辊磨。主要适用于加工莫氏硬度9.3级以下，湿度在6%以下的各种非易燃易爆矿产物料的加工，在冶金、建材、化工、矿山、高速公路建设、水利水电等行业有着广泛的应用。物料的成品细度为0.6130.033mm。悬辊磨的主要技术参数是最大给料粒度、粉碎力、生产能力及电机功率。7.球磨机球磨