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 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 le1　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 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 25(6):57～59,66Dec .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　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 m85隧道建设 2005年12月　第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。

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　主轴承油脂密封润滑控制系统在该系统中设置若干油脂分配器,分别向主轴承外圈外密封、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调节。

图4主轴承油脂密封润滑控制系统Fig .4　Contr ol syste m of main bearing grease sealing and lubrica 2ti on system系统采用了脂位自动控制与超压保护等监测保护措施。

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。

建设单位与承包商之间要建立良好的信任关系,首先要求双方以诚信的态度去履行合同。

作为承包商应做到通过对投入的资源进行有效的组织,使工程进度符合合同要求;在施工过程中,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,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。