土压平衡盾构机流体输送控制系统工作原理
何於琏
(中铁隧道股份公司 河南新乡 453000)
摘
要 流体输送系统用于盾构机的润滑、密封、填充以及碴土改良,是盾构机中的重要系统。本文介绍了流体输送系统的组成,
并简明叙述了衬砌背后注浆控制系统、碴土改良控制系统、主轴承油脂密封润滑控制系统、盾尾密封油脂注入控制系统的工作原理。关键词 流体输送 非传动 介质 控制 系统 原理
W orki n g Pri n c i ple of Control Syste m of Flui d Conveyi n g
Syste m s of EPB Shi eld Machi n es
HE Yu 2lian
(China R ail w ay Tunnel S tock Co .,L td .,X ingxiang 453000,Henan,China )
Abstract:Fluid conveying syste m,which is app lied in the lubricati on,sealing,backfilling and gr ound conditi oning of EP B shield machines,is one of the i m portant syste m s of EP B shield machines .This article intr oduces the compositi on of the fluid conveying syste m and the working p rinci p les of contr ol syste m s of backfilling gr outing behind seg ment lining,gr ound conditi oning syste m,main bearing grease sealing and lubricati on syste m and tail skin sealing grease injecti on syste m.Key words:fluid conveying;non 2transit;medium;contr ol;syste m;p rinci p le
1 流体输送系统的组成
在土压平衡盾构机中,除以液压油为介质进行传
动的流体传动系统外,还存在一个庞大的流体非传动系统,它们的工作介质是油脂、油液、水泥砂浆、泡沫剂、泥浆等,工作目标是实现盾构机某些部位的润滑、密封、填充以及碴土物理性能的改良。该系统我们称之为流体输送系统,在保证盾构机的正常工作中起着重要的作用。
流体输送系统由衬砌背后注浆系统、碴土改良系统、主轴承密封润滑系统、盾尾密封系统等组成,如图1所示
。
图1 流体输送系统的组成
Fig .1 Compositi on of fluid conveying syste m
2 衬砌背后注浆控制系统
由于刀盘的开挖直径大于管片衬砌的直径,当盾
尾随盾构机前进而抽脱后,在管片的外壁与隧洞的内壁之间就会形成空隙。这一空隙如不及时填充,可能引起围岩的松动,导致地表沉降,危及地表建筑物的安
全。同时还不利于管片的固定,当盾构机推进的反力作用在管片上时,容易造成管片的偏斜,影响盾构机掘进的姿态。为此,在管片衬砌完成后,应及时向其背后的空隙进行填充注浆。
背衬注浆有及时注浆与同步注浆两种形式,由于同步注浆与盾构的推进同步进行,防止地表沉降的效果好,所以本文只讨论同步注浆系统。
在控制面板上设有显示盾构机工作状态的指示灯,当处于掘进状态时,指示灯亮,提示可进行同步注浆。
注浆速度是注浆系统需要控制的一个重要参数,它必须与盾构机的掘进速度相适应,过快可能会导致堵管,过慢则容易引起地层塌陷或使管片受力不均,控制方法就是通过电磁比例阀调节注浆泵的流量。
注浆泵流量的调节有手动控制与自动控制两种方式,两种方式的选择,可通过控制面板上的旋钮来切换。
当选择手动控制模式时,通过人工调节电位器旋钮,可改变电磁比例流量阀的开度。当选择自动控制模式时,可通过注浆压力的大小对注浆流量进行负反馈调节。注浆的起始压力和停止压力通过上位机设定,其数值应根据工程实际综合地质、注浆量等情况考虑。压力参数设定后,当注浆压力达到最大设定压力时,注浆泵将自动停止。随着盾构机的继续掘进,压力
第25卷 第6期2005年12月 隧道建设Tunnel Constructi on
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会逐步减小,当减小到最小设定压力时,注浆泵将再次启动
。
图2 衬砌背后注浆控制系统
Fig .2 Contr ol syste m of backfilling gr outing behind seg ment lining
为保证在每一个工作循环中衬砌管片的背后能够
充满浆液,必须选择合理的注浆速度,可采用计算的方法判断。首先,通过控制面板上掘进行程表上所显示的数值,计算出理论上所需要的注浆量,然后通过注浆泵工作循环计数器,计算出实际注浆量。一般情况下,实际注浆量适当大于理论注浆量属正常,因为地层不可避免地会形成浆液的泄漏。如果实际注浆量小于理论注浆量,则说明注浆的速度太慢,不能达到填充密实的目的,需要调整。
注浆压力是注浆系统需要控制的另一个重要的参数,压力过大可能会损坏管片,过小则浆液不易注入,
应综合考虑地质情况、管片强度、设备性能、浆液性质等因素。同时,注浆压力的大小也可反映背衬浆液的充盈程度,作为施工中控制注浆量的一种依据。
3 碴土改良控制系统
碴土改良系统一般由泡沫注入系统与膨润土泥浆注入系统组成,由于膨润土系统简单,以下仅分析泡沫注入系统的控制原理,如图3。
泡沫控制系统有手动控制、半自动控制与自动控制三种模式,对系统的启动与停止、混合液的流量、压缩空气的流量分别采用不同的方式进行控制
。
图3 泡沫注入控制系统
Fig .3 Contr ol system of foam injecti on syste m
85隧道建设 2005年12月 第25卷
