专利名称：用于高压灌浆的旋转式孔口封闭器的制作方法
技术领域：
用于高压灌浆的旋转式孔口封闭器技术领域：
本实用新型涉及一种水工建筑物地基基础处理渗控工程的 高压帷幕灌浆装置，具体说是一种用于高压灌浆的旋转式孔口封闭器。背景技术：
目前，水电站渗控工程防渗帷幕灌浆均釆用"小口径钻进、 自上而下分段、不待凝、孔口封闭、孔内循环式"的高压灌注水泥浆液工艺。 孔口封闭灌浆工艺是目前国内常用的施工方法。由于现有孔口封闭器在高压灌浆过程中为了保证不出现孔内埋管事故，需每隔5—20分钟间断灌浆，这 们很难满足《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》6.8.4条"灌浆必须连续 进行…"之规定。灌浆间断，造成了浆液不能很好的在中小微型裂隙中充填。 降低了中小型裂隙的可灌性，影响灌浆质量。并因孔口封闭器设计缺陷极易 造成抱钻、埋钻事故，水工建筑物地基础处理渗控工程的现场施工人员，迫 切希望解决这一影响灌浆质量的难题。这是因为现有封闭器的结构是由外体、隔浆钢垫、止浆橡胶球和压盖组 成。它有如下缺陷(1)双耳半圓压盖设计安装费时费力， 一般安装一灌浆 段循环管路一般要5~10分钟。(2)安装封闭器是需要配备专用工具 20mm 22mm梅花扳手或者开口活动扳手，安装时很不方便，工具很容易丢 失。(3)封闭器紧固螺栓由于长时间的拆卸螺紋很容易滑丝，螺杆设计成细 丝也容易被水泥浆液进入螺栓丝槽内，:造成紧固拆卸不便。(4)采用橡胶为 原料的封闭止浆胶球，很容易磨损，需要经常更换， 一端磨损很容易从封闭 器顶部漏浆，对灌浆质量造成影响，造成材料浪费。(5)拆卸后各部件容易 散落，丟失。由于现有封口器的上述缺陷，还对整个灌浆工艺产生以下一些 影响①、行业规范6.8.4条明确规定"灌浆必须连续进行，若因故中断，应按相应的原则进行处理"。原封闭器很难满足此条要求，因为在灌浆过程 中需要经常停泵活动射浆管(钻杆)，随着浆液逐步在裂隙中充填延伸，压 力逐渐上升直至设计压力，吸浆率逐渐下降直至停止吸浆，浆液在泥浆泵满 排量，在高压、大流量的情况下，充斥在浆液中的水泥颗粒高速摩擦，浆液温度升高很快，那么活动射浆管的频率就要加快， 一般5 10分钟就要停泵 活动射浆管。在浓浆灌结束的孔段，此种情况尤为这突出， 一般压力按相互 对应关系上升到4Mpa以上时，5分钟左右就要活动钻杆。如果此灌段孔内 有泥砂层，断层破碎带等，吸浆率大，多次因停泵后突然启动，浓浆突然高 速流动，泥砂颗粒可能被带回堵塞高压闸阀，发生埋钻、爆管、稳压罐憋爆， 造成设备损坏。在这样的情况下，急需一个高性能的孔口封闭器满足连续灌 浆的需求。② 、换随着造孔不断加深，浆液以高压高流速状态在孔内循环，浆液温 度急剧升高，浆液会在4艮短的时间初凝。施灌过程中浆液在孔内循环时并不 一定充斥整个孔径的圆周向上流动，很有可能一側为浆液的往返通道，多数 情况是的射浆管(40mm或50mm的钻杆)贴一侧孔壁，(在施工斜孔时钻 杆在重力作用下贴壁更为突出)孔壁与射浆管外壁接触区域内静止浆液就会 抱住射浆管，导致抱钻事故。或者是在岩溶地区，先导孔、 一序孔的施工过 程中，长时间灌注浓浆，以及人为因素或机械设备故障也会造成抱钻事故， 影响灌浆质量。③ 、造成时间资源浪费。 一般每灌一段耗时1.5-4小时左右，由于停泵 造成灌浆间断，浪费时间一般为30 60分钟。
发明内容为克服现有封闭器的上述不足，本实用新型提供一种用于 高压灌浆的旋转式孔口封闭器，用以方便施工，降低施工成本，满足行业规 范要求，在高压下旋转射浆管(压力可升至5MPa左右)，保证工艺的连续 性，提高灌浆质量，避免施工事故。为解决其技术问题，本实用新型所采用的技术方案是旋转式孔口封闭 器由盖头、基座、封闭钢垫、上耐磨改性聚氨酯止浆垫、改性耐磨尼龙止浆 隔层、下耐磨改性聚氨酯止浆垫、隔浆钢垫和回浆管组成，它的特点是① 圆柱形的钢质基座内^L有轴向通孔，该通孔上部的孔径大于下部通孔的孔 径，在上部大孔径通孔中自下而上依次设有隔浆钢垫，下耐磨 改性聚氨酯止浆垫，改性耐磨尼龙止浆隔层，上耐磨改性聚氨酯止浆垫和封 闭钢垫；在基座通孔的上端设有内螺紋，并通过该内螺紋连接有盖头，盖头 的中心i殳有轴向通孔，该通孔的上部孔径大于所配射浆管或称钻杆的直径， 该通孔的下部孔径略大于所配射浆管或称钻杆的直径，该通孔的中部设有圓 弧面内壁，圓弧面内壁之间的距离大于所配射浆管或称钻杆的直径。②在基 座外壁的中下部通过焊接固定有回浆管，该回浆管的外端设有外螺紋，回浆 管内设有轴向通孔，该通孔与基座内的轴向通孔相连通。③在基座外壁的下 部设有外螺紋。本实用新型的工作原理是旋转式孔口封闭器是利用改性耐磨聚安酯止 浆垫、改性耐磨尼龙止浆隔层在钢质盖头作用下膨胀抱紧灌浆管，当浆液通 过进浆管送至孔底时在泥浆泵高压作用下一部分浆液渗透进入裂隙，另一部 分浆液充斥整个孔壁与钻杆或称射浆管之间空腔后经回浆管高速回流。钻杆 或称射浆管在孔内旋转搅动浆液，旋转时灌浆压力可根据要求升至5Mpa。 4吏补充的新鲜浆液迅速和高温浆液和匀同时改变浆液流态，防止钻杆贴壁， 緩解浆液凝结速度，达到防止抱钻、埋钻的目的，尤其是保障了灌浆过程的 连续性。本实用新型与现有封口器相比有如下有益效果(1)、设计紧促，安装方便快捷，因此可带来①、节约灌浆时间，每灌 注一段， 一般节约30-60分钟， 一个台班可节约2 4个小时，增强了功效， 降低了成本。②、整个封闭器高25cm,隔浆钢垫、下止浆垫、尼龙止浆隔层、上止浆垫、封闭钢垫和盖头连成整体，安装之前做完润滑处理后，以后的使用中都无须将封闭器各部件拆卸。 一般1~3分钟即可安装完毕，降低了 工人的劳动强度。安装封闭器时任意一把管钳可以作为安装工具，十方方便。 ③、灌完一段后拆卸封闭器时不用将盖头全部退出，即可拆卸封闭器。 、 较长时间旋转时可将射浆管与封闭器盖头之间的孤面间隙形成的注油腔倒 入适量的冷却油，或者加一小股水对准封闭器的止浆部分进^f亍冷却。防止温 度升高，降低耐磨止浆部件的性能。 、止浆效果非常理想，新止浆垫使用 时不用将封闭盖头下压太紧，就能满足要求。随着长时间的4吏用盖头可才艮据 情况适当紧压达到理想的止浆效果。(2) 、旋转式封闭器能有效的满足灌浆工艺要求。它不仅能完全满足行 业规范6.8.4条之规定，满足灌浆的连续性，保障了灌浆质量。而且在灌浆 过程中，可根据情况随时开动钻机旋转射浆管(钻杆)，任何一次旋转射浆 管时都不用停止浆泵的运转，防止射浆管贴壁，被初凝浆液埋住射浆管。(3) 、由于灌注浓浆、随着孔深的加长、孔斜的原因射浆管随孔斜贴壁 弯曲、或是地质原因孔内遇到夹泥层断层破碎带等、极易出现施灌孔内事故， 旋转式孔口封闭器因为可以任意窜动射浆管而大大降低抱管的机率。以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。 图l是本实用新型的结构示意剖面图。 图2是本实用新型的俯视图。图中l.盖头、2.基座、3.封闭钢垫、4.上耐磨改性聚氨酯止浆垫、5. 改性耐磨尼龙止浆隔层、6.下耐磨改性聚氨酯止浆垫、7.隔浆钢垫、8.回浆 管、9.外螺紋、IO.内螺紋、ll.弧面内壁。
具体实施方式
参照附图在圆柱型钢质基座2的上端通过内螺紋 10固定有盖头1，盖头1为T字型螺杆，该螺杆的顶端为正六边形，螺杆 外壁上设有外螺紋，用以与基座2上端的内螺紋进行连接，螺杆内设有轴向通孔，该通孔的上部直径大于所配钻杆或称射浆管的直径，通孔的下部直径 略大于所配钻杆的直径，通孔的中部设有弧面内壁11，使弧面与所配钻杆 外径之间形成一个储油腔，用以注油后减少钻杆外壁与盖头通孔内壁之间的磨擦，在圓柱型钢质基座2内设有轴向通孔，该通孔的上部的孔径大于下部 通孔的孔径，基座2的通孔上部设有内螺紋10，基座2的下部外径上设有 外螺紋9，在基座2上部的大孔径通孔中自上而下依次设有圆环型的封闭钢 垫3，上耐磨聚氨酯止浆垫4，改性耐磨尼龙止浆隔层5，下耐磨聚氨酯止 浆垫6和隔浆钢垫7，用以阻隔水泥浆料沿钻杆上冒。在基座2的下部外壁 上通过焊接固定有回浆管8，该回浆管的外壁上设有外螺紋，用以外接高压 管道，回浆管内i殳有轴向通孔，该通孔与基座2内的轴向通孔相连通，用以 回流水泥浆液。
权利要求1、一种用于高压灌浆的旋转式孔口封闭器，由基座、盖头、封闭钢垫、上耐磨改性聚氨酯止浆垫、改性耐磨尼龙止浆隔层、下耐磨改性聚氨酯止浆垫、隔浆钢垫和回浆管组成，其特征是圆柱形的钢质基座内设有轴向通孔，该通孔上部的孔径大于下部通孔的孔径，在上部大孔径通孔中自下而上依次设有隔浆钢垫，下耐磨改性聚氨酯止浆垫，改性耐磨尼龙止浆隔层，上耐磨改性聚氨酯止浆垫和封闭钢垫；在基座通孔的上端设有内螺纹，并通过该内螺纹连接有盖头，盖头的中心设有轴向通孔，该通孔的上部孔径大于所配射浆管或称钻杆的直径，该通孔的下部孔径略大于所配射浆管或称钻杆的直径，该通孔的中部设有圆弧面内壁，圆弧面内壁之间的距离大于所配射浆管或称钻杆的直径。
2、 根据权利要求1所述的用于高压灌浆的旋转式孔口封闭器，其特征 是在基座外壁的下部通过焊接固定有回浆管，该回浆管的外端设有外 螺紋，回浆管内i殳有轴向通孔，该通孔与基座内的轴向通孔相连通。
3、 根据权利要求1所述的用高压灌浆旋转式孔口封闭器，其特征是 在基座外壁的下部设有外螺紋。
专利摘要一种用于高压灌浆的旋转式孔口封闭器，由基座、盖头、多个耐磨止浆垫圈和回浆管组成。其特点是在基座内设有孔径上大下小的通孔，在通孔的上部通过螺纹连接有盖头，在通孔的大孔径部分安装有多个耐磨止浆垫圈，在盖头内设有轴向通孔，该通孔的孔径上大、下小，并能装配射浆管或钻杆，在盖头通孔的中部设有弧面形内壁，以便工作时形成储油腔，在基座的中部设有回浆管，基座的下部设有外螺纹。本实用新型是利用改性耐磨聚氨酯止浆环在盖头作用下，膨胀抱紧钻杆，使浆液通过钻杆送至孔底，在泥浆泵高压下，一部分渗透进裂隙，另一部分经回浆管高速回流。能防止钻杆贴壁，缓解浆液凝结速度，达到防止抱钻，埋钻的目的，保障灌浆过程的连续性。
文档编号E02D31/10GK201095769SQ20072006433
公开日2008年8月6日 申请日期2007年9月1日 优先权日2007年9月1日
发明者蒋宗馗 申请人:蒋宗馗