智能化集成盾构同步注浆系统关键技术研究

发布时间：2020-08-26 20:32

【摘要】：盾构同步注浆是盾构施工过程中的关键环节,传统的注浆工艺主要分为三个相互独立的过程:搅拌、输送和注浆。相对于集成的一体设备,分离式注浆机械具有占地面积大、设备工作繁杂、工作效率低等缺陷。目前国内外注浆浆液的搅拌环节主要在露天环境下进行,在具体施工过程中易产生扬尘污染环境。与当前国家倡导的绿色施工不符。且地面搅拌站设立会占用宝贵的土地资源,加剧城市盾构施工时的交通压力。本文以此为背景,研究智能化一体注浆设备。本课题的研究内容主要包括:配料过程的精度和自动化问题、浆液的输送和存储、注浆泵的控制以及注浆过程的监控与记录。注浆液制备时,通过可编程控制器对电磁阀、气缸、变频器等设备进行控制,实现原料的精确配比和在生产线上按设定重量准确落料。浆液输送和存储阶段,依据储浆罐的实时液位信号来开关输浆阀,同时控制储浆电机开闭实现动态储浆。注浆泵的控制,以整机的液压系统为动力源,采用PWM方法控制电磁换向阀,实现对驱动油缸速度的控制。并将注浆过程的流量计反馈信号及活塞往返次数综合为注浆流量,对流量值进行数据记录与管理。通过将同步注浆各环节集成结果表明,一体化注浆设备在解决盾构过程中对环境的影响效果显著。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43
【图文】：

浆液存储器才能使所储浆液既能满足注浆需求，送完毕，防止浆液在储浆罐中凝结。注浆的同时，向管片外围和泥土层之间注入事先制成是盾构工法最后的也是最关键的环节。通过壁后注维持洞体稳定。同步注浆前先要进行两个环节首盾构推进与衬砌拼装，最后在盾尾脱落的同时向壁挖与排土前推进的同时打开刀盘液压马达，驱动刀盘旋转刀盘持续高速旋转，刀盘与洞体前方摩擦，将土在泥土仓，经螺旋输送机输送至皮带输送机上传送地面。土体开挖横截面如图 2-1 所示。

2.1.4.2 盾构推进与衬砌拼装在液压系统的驱动下，盾构机向前推进。液压系统所提供的总推力要大盾构机所遭受所有阻力之和，并留有一定裕量。在盾构机向前推进过程中，盾构机外围与土体之间安装衬砌。2.1.4.3 盾尾脱落与壁后注浆壁后注浆是在盾尾脱落后，用具有早期及最终强度的材料来填充管片外与土层之间的空隙，来确保洞体稳定，应根据实际工程需求以及一次注浆效来确定是否进行二次注浆。注浆从隧道两腰开始，注完顶部再注底部，条件许时应同时进行。注浆系数应根据计算求得。注浆后应立即封闭注浆壁孔。步注浆在盾尾脱落衬砌完成后立即进行，以达成防水和防止隧道结构及地面降的目的。同步注浆原理图如图 2-2 所示。

1 注浆压力浆压力是同步注浆中的主要参数之一，施工过程中可在控制室设定[11]。应结合施工现场的地质情况、隧道埋深、管片强度、注浆液成分、液压掘金方式等情况综合考虑。施工开始之后，连接在盾构机尾部注浆管入压力传感器负责采集注浆时的注浆压力，并实时传回控制室。基本控制当注浆压力达到设定的最大值时则注浆泵停止，低于设定的最小值时注次启动。因此施工中务必要确保压力传感器的正常工作，不能在没有压器的情况下工作，否则很难达到预期的注浆效果。浆压力过大和过小都不能保证预期的注浆效果。注浆压力过大会损坏管面隆起[12]；压力过小会导致注浆液的填充速度过慢，填充不充分，产生隙，地表变形增大等不良后果。为确保注浆效果，注浆工作过程中应尽注浆压力基本恒定。除特殊地质条件外，根据经验统计，注浆压力值一控制在0.1-0.3MPa的范围内，具体数值的确定需要根据实际的施工情况，浆压力与时间关系如图 2-3 所示。

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本文编号：2805660