土压平衡盾构机工作原理

1、 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 gSyste m s of EPB Shi eld Machi n esHE Yu

2、 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 conditi oning of EP B shield machines, is one of the i m portant syste m s of EP B shield This compositi on of the f

3、luid conveying syste m and the working p rinci p les of contr ol syste of ment lining, gr ound conditi oning syste m, main bearing grease sealing and grease injecti on syste m. Key words:fluid conveying; non 2transit; p le1 , 动的流体传动系统外 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

4、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 m2 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

5、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

6、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 Constr

7、ucti on 25(6 :5759, 66Dec . 2005 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 Fig . 2 Contr ol syste m of 充满浆液 , 法判断 。 首先 , 的数值 , , 然后通过注浆 泵工作循环计数器 , 。 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 ,、 管片

8、强度 、 设备性能 、 浆液性质 。 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 m85隧道建设 2005年 12月 第

9、25卷 在手动控制模式下 , 泡沫系统的启动停止 、 混合液的流量与压缩空气的流量均由人工控制 , 通过控制面板上的操作按钮实现 。在半自动控制模式下 , 可根据掘进速度自动启停泡沫系统 , 在上位机上可设置泡沫流量 、 泡沫膨胀率等参数 , 在控制面板上可对压缩空气的流量进行人工调节 。在自动控制模式下 , 泡沫系统的启动停止 、 泡沫混合液的流量与压缩空气的流量均根据掘进速度自动调节 。除非各种条件都比较理想时可采用自动控制模式外 , 一般情况下采用手动控制或半自动控制模式 。操作司机根据刀盘扭矩 、 土舱压力及出碴情况等综合参数 , 依据个人经验对泡沫混合液与压缩空气的流量进行手动调节

10、。在上位机上 , 可对泡沫系统的各种参数进行设定 。在半自动模式下 , 设定泡沫流量与泡沫膨胀率 。在自动模式下 , 设定每条支管流量占总流量的百分比 、 泡沫注入率 、 泡沫膨胀率 、 泡沫剂占混合液的比例等 。 泡沫注入率是指泡沫体积与出碴体积之比 , 泡沫膨胀率是指泡沫流量与混合液流量之比 。控制面板上设有手动 、 半自动 、 全自动三个控制按钮 , 用于进行泡沫注入控制模式的选择 。4,外圈外密封 、 主轴承外圈第二 、 三道唇形密封 、 中心回 转接头 、 螺旋输送机轴承供脂 。油脂泵向分配器供脂的流量由泵送频率与排量决 定 , 泵的工作频率由 P LC 控制电磁换向阀的工作频率 来

11、调节 。4 syste sealing and lubrica 2 on。 参见图 4。5 盾尾密封油脂注入控制系统图 5 盾尾密封油脂注入控制系统Fig . 5 Contr ol syste m of tail skin sealing grease injecti on syste m盾尾密封油脂注入系统分若干路分别向盾尾前腔与后腔注入油脂 , 注脂的控制方式有自动控制与手动控制两种 , 两种方式的选择 , 通过旋钮开关实现 。 自动控制模式只适用于同步注浆工况 , 其中有压力控制与行程控制两种方法 。采用压力控制时 , 应预先在上位机上设定电磁气压换向阀的工作最大等待时间和盾尾注脂的最大

12、允许压力 。 当压力超限时 , 可自动停止注脂 , 实现超压保 护 。 在出现压力超限之前 , 注脂量由阀的工作最大等 待时间决定 。采用行程控制时 , 应预先在上位机上设定控制工 作行程 、 控制工作行程内每个油脂管的注入次数以及 相邻两个电磁气压换向阀的工作间隔等待时间 。 控制 工作行程是行程控制计算的基础 , (下转 66页 95第 6期 何於琏 土压平衡盾构机流体输送控制系统工作原理的同时可对费用索赔或工期索赔计算中的错误进行调 整 。 对于无实际事实发生或无合同依据的索赔一般是 不能批准的 , 但对承包商提出的道义索赔需建设单位 根据实际情况灵活处理 。2. 3 良好的关系有利于友

13、好解决争端在合同履行过程中 , 承发包双方一般都会从有利 于自己的角度去解释合同 , 并且常因理解上的不一致 而产生争端 。 当事人可以选择协商和解 、 第三人调解 、 仲裁 、 诉讼等方式解决争端 。在这几种解决争端的方 式中 , 和解或调解是效率最高 、 成本最低 、 对双方来说 较理想的解决争端方式 。采用仲裁 、 诉讼方式解决争 端 , 不仅花费的时间长 、 投入的成本大 , 而且会伤害双 方之间的和气 , 不利于以后的合作 。 特别是诉讼 , 要经 历一审 、 上诉等多个程序 , 往往历时数年 , 当事人需要 付出大量的精力和物力 。因此 , 在建筑业界有这么一 句话 :即使是最糟糕

14、的和解 , 也比最好的仲裁强 ; 即使 是最糟糕的仲裁 , 也比最好的诉讼强 。若承发包双方建立了相互信任的良好关系 , 一般 都会选择和解来解决争端 。若双方的关系已趋紧张 , 在解决争端时选择和解的可能性较小 , 而选择仲裁或 诉讼方式来解决争端的可能性较大 。, 使工程进 度符合合同要求 ; , 严格按照规范施工 , 不偷工减料 , 确保工程质量符合业主要求的标准 。作 为建设单位应做到按时向承包商提供工作场地 , 对承 包商完成的工程及时计量 、 及时支付等 。 其次 , 双方应 善意地对待对方提出的问题 , 不能先入主地认为对方 提出的问题会损害己方利益而采取不合作的态度 。 再 次

15、 , 双方之间应相互协助 , 如承包商应允许建设单位或 建设单位雇用的其他承包商使用自己修建的道路 、 场 地等 , 建设单位应协调承包商与其他承包商之间的关 系 , 协助承包商处理与地方政府或社区的关系等 。 3结束语在建设项目实施过程中 , 建设单位和承包商可以 通过多种手段 、 不同方式对建设合同进行管理 。但不 论采用何种方式 , 签订公平合理的合同是搞好合同管 理的基础 , 在建设单位与承包商之间建立良好的互信 互谅关系是合同顺利履行的保证 。 如果能够作到以上 两点 , 建设单位和承包商都能通过建设合同的顺利履 行而获得满意的结果 。参考文献1 徐崇禄 , . . 北京 :中 ,

16、.2:人民出版社 , 1999. 33, 中国工程咨询协会 . 菲迪克 (F I D 2 C . 北京 :机械工业出版社 , 2003. 5作者简介 :石立新 , 男 , 1968年生 , 1990年毕业于西南交通 大学工民建专业 , 大学本科 , 高级工程师 , 从事施工项目管理 。收稿日期 :2005-03-25(上接 59页 在一段距离内 , 每个油脂管的注脂次数取多少为合理 , 需要事先计算 , 然后根据实际工况进行调整 , 相邻阀的 工作间隔等待时间应与上者之间有合理的匹配关系 , 若设置不当 , 也会影响到实际注脂量的大小 。参考文献1 曾慎聪 . 机械化盾构隧道掘进 M.杭州 :浙江大学出版社 , 2002作者简介 :何於琏 , 男 , 1946年 10月出生 , 1970年毕业于 南京理工大学机械专业 , 中铁隧道股份公司高级工程师 , 现从 事盾构掘进机的研制工作 , 是国家 863计划 盾构掘进机刀盘 -刀具与液压驱动系统关键技术研究及其应用 课题的主要参 研人员 。收稿日期 :2005-10-20(上接 62页 参考文献1李学涛 . 关于一个公司预算失败的分析 J .北京财会 , 2003(82吴祥云 . 建立国有资本经营预算的若干思考 J .当代财 经 , 2005