孔口封闭器工作原理

孔口封闭器工作原理改进型孔口封闭器是利用橡胶圈的弹性和韧性在压盖压力作用下膨胀抱紧灌浆管，封闭孔内浆液形成孔内循环，并在钻机动力作用下使灌浆管在孔口封闭器中心灵活转动和升降、且不漏浆。从而使灌浆管像搅拌棒一样搅扰孔内流动浆液，改变浆液流态，缓解浆液凝结速度，达到克服固管的目的。升降灌浆管可以降低浆液的内聚力，刮涮粘附在孔壁和灌浆管壁上的水泥浆，在搅拌作用下迫使其液化分解参与新浆中循环，起到克服固管的作用。使用方法改进型孔口封闭器的安装使用很简单：当每灌浆孔段造孔结束后，提出钻具。配好灌浆管(一般采用Ф５０mm平头钻杆作为灌浆管)下至孔底，然后把孔口管护丝冒御下，再逐个套入孔口封闭器基座、橡胶圈、压盖。基座与孔口管上紧后，灌浆管提离孔底５０cm，把橡胶圈压入基座，上紧压盖。连接高压胶管，开动钻机对好前车，孔口封闭器安装完毕。连接循环管路，架冷却水管，开泵开始灌浆防渗帷幕灌浆采用“小口径钻进、自上而下分段、不待凝、孔口封闭、孔内循环式”的高压灌浆工艺。孔口封闭灌浆工艺是目前国内常用的施工工艺。其优点为：每段灌浆结束后，不需待凝，即可开始下一段的钻进，加快了施工进度；多次重复灌注，有利于保证灌浆质量；采用小孔径钻孔，加有利于加快施工进度；有利于高压灌浆，增强灌浆效果。但采用孔口封闭灌浆法施工,由于采取的设备限制，也有不少缺点。老式孔口封闭器设计缺陷（1）双耳半圆压盖设计安装费时费力，对止浆胶球作用力传递不均匀，止浆效果差。一般安装一灌浆段循环管路一般要10分钟左右；（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纹丝很容易滑丝，螺杆设计成细丝也容易被水泥浆液很容易进入螺栓丝槽内，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。对灌浆质量造影响。造成材料浪费；（5）、拆卸后各部件容易散落，丢失。对灌浆工艺的影响（1）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》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”。老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，流量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。（在以浓浆灌结束的孔段，此种情况尤为突出，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，多次的浓浆突然高速流动，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）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，浆液会在很短的时间初凝。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，很有可能一侧为浆液的往返通道，多数情况是射浆管（40mm或50mm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也会造成抱钻事故，影响灌浆质量。（3）造成时间资源浪费，降低了工效。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，乱费时间一般30～60分钟。旋转式封闭器在帷幕灌浆实践中，大胆创新，经过长时间的试验研制一种能满足可任意旋转的封闭器，在构皮滩高压帷幕灌浆施工中取得满意的效果。旋转式封闭器具有以下特点：（1）设计紧促，安装方便快捷。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，底座铁垫、下止浆垫、缓冲隔层，上止浆垫、封闭铁垫、方丝盖头连成整体，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，十分方便。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。④、较长时间旋转时可将射浆管与封闭器盖头之间的间隙倒入适量的冷却油，或者加一小股水对准封闭器的止浆部分进行冷却。防止温度升高，降低耐磨止浆部件的性能。⑤、旋转式孔口封闭器采用圆盖式盖头，对止浆部件的作用力均匀，所以止浆效果非常理想，新止浆垫使用时不用将封闭方丝盖头下压太紧，及能满足止浆要求。随着长时间的使用盖头可根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。①、完全能满足行业规范6.8.4条之规定，满足灌浆的连续性，保障了灌浆质量。使用旋转式空口封闭器灌浆时也无须从开灌到本灌浆段灌注结束为止，一直处于旋转状态。只是任何一次活动射浆管时都不用停止浆泵的运转，随时可以转动射浆管（钻杆），防止射浆管贴壁，被初凝浆液埋钻。一般我们在操作中掌握这样的原则，对吸浆率不大不用改换浆比的孔段，一般不需要活动射浆管。对于吸浆率较大，需要改换浆比1：1灌注结束的孔段时，一般是开灌比级不用旋转，当改比至1：1时前30分钟也不用旋转射浆管，当压力上升到4Mpa以上时每25分钟左右活动一次射浆管即可，达到结束标准以后每15～20分钟活动一次射浆管即可。对于需要改比至0.5:1灌结束的孔段,一般前两个比级及刚改比至0.5:1前30分钟不用活动钻杆，然后根据实际情况每5-10分钟旋转一次钻杆。（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、或是地址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大大降低抱管的机率。此封闭器在水电八局基础分局构皮滩，溪洛渡，光照等工地的帷幕灌浆施工中得到广泛的应用.