灌浆机械：坝基防渗与灌浆技术

1.灌浆泵

灌浆泵是灌浆用的主要设备。以往专门制造的灌浆泵很少，大多都以泥浆泵或在此基础上经过改进的一些代用泵进行灌浆。我国在20世纪50年代和60年代初期，在水电系统试制过两种型号的专用灌浆泵，一为建设型单缸立式灌浆泵，二为110/60双缸卧式灌浆泵。实践表明，前种泵的压力和输浆能力太小，不能经常满足需要；后一种泵结构笨重且零件较易损坏，后来均已停止生产。

图7-1　单作用往复式泵工作原理

1—曲柄；2—连杆；3—滑块；4—活塞；5—水缸；6—排水管；7—排水阀；8—泵室；9—吸水阀；10—吸水管；11—水池；s—活塞行程

当前用得最多的是往复式泥浆泵（简称往复泵）。往复式泵是容积式泵的一种。它是活塞或柱塞在缸内作往复式运动以改变工作室的容积，来完成吸入和排出浆液的。由于缸内的主要工作部件活塞的运动方式为往复运动，故称往复式泵。它又分为单作用与双作用两种。

单作用往复式泵的结构原理及其组成部件如图7-1所示。活塞往复运动一次只完成一个吸水（或浆）与排水过程，故为单作用。

双作用往复式泵如图7-2所示，活塞的两侧都装有吸、排水阀，活塞往复运动一次可完成两个吸水和排水过程，故为双作用。

往复式泵具有以下特点：

（1）所产生的泵压（扬程），理论上可无限升高，只取决于构造材料的强度和原动机的功率，而与泵的几何尺寸无关。

（2）泵的排浆（或排水）量与排出压力无关，只取决于泵的活塞直径、行程以及往复频率。理论上，在任何压力下排浆量保持不变，但实际上，由于漏损浆量随排出压力升高而加剧，故排浆量将随压力升高而减小。

（3）吸入口和排出口互不串通，从理论上讲，启动时能将管内空气逐步排出，泵具有自吸能力。但在实际运用中还是要先注满水，以缩短启动时间。

往复式泵的排浆量具有脉动特性。由此会引起压力表经常摆动。泵的缸数减少，脉动特性就越加明显。一般用排浆量不均匀系数δ，即泵的最大排浆量Qmax与平均排量Qr之比来表示泵的脉动特性大小。有

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图7-2　双作用往复式泵工作原理

δ愈大，表示排浆量越不均匀；δ接近1时排浆量最均匀。表7-1列出了不同缸数的不均匀系数。

表7-1　往复式泵不同缸数的排浆量不均匀系数

从表7-1中以看出，随着缸数的增多，总的趋势是排浆量趋于均匀，但不是直线增长，而是波浪式变化。缸数的增多必然导致泵的结构更加复杂。目前以双缸和三缸泵最多。

往复式泵使用盘状活塞的称活塞泵，使用柱状活塞的称为柱塞泵。活塞泵的活塞与缸套直接接触，因而缸套和缸体磨损较快。柱塞泵的柱塞是一个圆柱形的钢柱或瓷柱，它是与橡皮密封圈接触，磨损的速度较慢。

以往使用过的往复式泵有：BW200/30、BW200/40、BW250/50、100/100高压灌浆泵等型号（表7-2）。

表7-2　几种常用灌浆泵的技术性能及适用条件

2.浆液搅拌机

用于制作水泥浆的浆液搅拌机，目前用得最多的还是传统的双层立式慢速搅拌机（图7-3），其带动搅拌叶的立轴旋转速度约70～80r/min。其次是双桶平行搅拌机（图7-4），转速可达200r/min。目前在许多国家已广泛使用涡流或旋流式高速搅拌机，其转数为1500～3000r/min。用高速搅拌机制浆，不仅速度快、效率高（可在15s内拌好一桶浆液），而且制出的浆液分散性和稳定性高，质量好，能更好地注入岩石裂隙。国外有许多专家认为，采用高速搅拌机制浆是使灌浆获得良好效果的一个重要条件。图7-5所示分别为英国、瑞典、法国公司生产的三种型式的高速搅拌机示意图。