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1、新型單液漿壓注系統及配套設備改造技術要求編制：校對：審核： 申通地鐵集團建設事業部、盾構工作組2010年 3月新型單液漿壓注系統及配套設備改造技術要求 方案的提出上海地區現有的地鐵盾構，主要用于軟土地質條件下的區間隧道施工。為有效的控制地面沉降、保持隧道的穩定、滿足環境保護的更高要求，在工程實踐中，同步注漿漿液采用新型單液漿（俗稱厚漿）的優點已逐步凸現，有取代傳統雙液漿、惰性漿或其它薄漿的趨勢，并正朝著市場化、商品化、集約化供漿的可能性方向發展。而上海地區早期引進盾構機上配置的同步注漿系統僅適用于雙液漿或其它薄漿，已遠遠不能滿足施工的要求，基于上述原因，有必要對盾構法施工用同步注漿系統及配套設2、備進行改造。 同步注漿用新型單液漿材料及其性能2.1同步注漿用新型單液漿漿液的性能（見表1）：表1 漿液基本性能名 稱性 能 指 標滲透性510-5 cm/s比重1.80 g/cm3坍落度1216 cm坍落度經時變化5 cm (20h)屈服強度20h，800Pa壓力失水(730”，3bar)20 mL泌水率5 分層度2 cm可使用時間20 h抗壓強度R70.15MPa；R281.0MPa2.2同步注漿用新型單液漿漿液材料由石灰、粉煤灰、膨潤土、中細砂、水、外摻劑等攪拌而成（見表2）。表2新型單液漿組成原材料材料名稱性 能 要 求石灰消石灰，氫氧化鈣含量85，320目篩余量0.5粉煤灰級或級，細3、度(0.045mm方孔篩篩余)不大于2045中細砂河砂，細度模數1.82.2，含泥量3膨潤土95%通過200目篩，膨脹率1830mL/g水天然水，PH7，無味添加劑1.060.01（20），減水率2030，水化控制能力20h，水解度302.3同步注漿用新型單液漿漿液實驗配合比（見表3）表3 漿液原材料實驗配合比（kg/m3）配方石灰粉煤灰砂膨潤土水添加劑180300118050285321004008005034033. 工程用漿計算上海地鐵隧道目前采用幅寬為1.2m的預制混凝土管片，則盾構機每推進一環如注漿率按建筑空隙的150200考慮，每環管片需供漿2.7 m33.6 m3。已知盾構推進速4、度為60mm/min，推進加管片拼裝的作業效率為1環/小時，考慮到上下行兩條隧道同時施工，因此涉及改造方案中的地面供漿設備需按8m3/h考慮。4. 改造方案4.1新型單液漿供應方案要求施工單位自制攪拌設備，其容量4 m3，攪拌軸采用臥軸布置，漿筒占地面積5 m2，總高度1 m，沿工作井端頭布置，拌制后的漿液由電動球閥控制，通過輸送管到達井下，攪拌設備安放在面積不小于30 m2的較密閉房內，采用液壓驅動，動力站需與拌漿作業區域隔離，配料采取電子稱量或定量包裝的方式。4.2 新型單液漿轉駁系統改造4.2.1轉駁泵推薦方案考慮將國產擠壓泵作轉駁泵使用。表4國產擠壓泵技術性能型號JYB-11KW-1最5、大理論流量 （m3/min）0.8流量調整范圍06 (共7檔)公稱通徑 （mm）75功率 （kw）114.2.2電瓶車漿料箱的改造方案a) 由于采用擠壓泵作為轉駁泵,其進料口接近機架底部，是各種砂漿泵中進料口位置最低的一種，因此，電瓶車上運送漿料的料箱不需要象奈莫泵或其它螺桿泵那樣抬高很多，電瓶車在漿料運輸過程中重心較穩，有利于安全；b) 電瓶車漿料箱容量要求4m3，并帶有攪拌裝置，在其螺旋葉片的導流作用下，具備一定的喂料功能，以改善擠壓泵入料口處自吸功能不足的工況；c）另外，擠壓泵的使用安裝較為方便，柔性的膠管通過快速接頭聯接，即插即用，無需永久固定的安裝位置，能充分利用電瓶車上有限的空間，6、因此可酌情在電瓶車上布置成固定放置式、非固定安置式、以及與漿箱隔開一定距離的非緊湊型安裝形式。4.3盾構機注漿系統改造4.3.1注漿泵a)泵送出口處的壓力應控制在略微大于隧道周邊的水土壓力，根據隧道外部水土壓力及現場泵送時得出的注漿管沿程損失，計算得出施工時的同步注漿壓力，擬定控制在0.51.0MPa。施工時采用以注漿量為主，注漿壓力為輔的措施進行推進時的注漿操作，實際注漿施工參數還可根據地層變形監測數據和推進段隧道埋置深度及時進行合理的調整。b）因此本方案采用適應輸送新型單液漿的德國SCHWING泵或PUTZMEISTER泵替換原盾構機配置的日本PA-30C或MSP-702等其它類型的注漿泵7、，德國SCHWING泵技術性能（見表5），德國PUTZMEISTER泵技術性能（見表6）。表5德國SCHWING注漿泵技術性能型號KSP12-2D-2ST-SV制造商德國SCHWING（施維英）泵送缸數量 （只）2泵送缸沖程長度 （mm）500泵送缸直徑 （mm）180泵送缸單缸容積 （L）12最大輸出量時沖程 （次/min）28.73（90%泵缸充滿）最大可調輸出 （m3/h）26最大理論輸送壓力 （bar）60最大可調輸出時連續工作壓力（bar）30功率 （kw）30出料口通徑 （mm）100入料口通徑 （mm）150監控裝置帶4路監測和報告4點注漿壓力系統，報警系統連接4-20mA壓力傳8、感器，通過沖程計數器提供泵的輸出信息。表6 德國PUTZMEISTER注漿泵技術性能型號KOV-550-DUO制造商德國PUTZMEISTER（普茨邁斯特）泵送缸數量 （只）2泵送缸沖程長度 （mm）500泵送缸直徑 （mm）180在80%進料比時的排量 （m3/h）26.5最大理論設計壓力 （bar）100最大可調輸出時連續工作壓力（bar）50最大顆粒尺寸 （mm）6功率 （kw）304.3.2同步注漿系統控制方案改造4.3.2.1用SCHWING泵或PUTZMEISTER泵的兩個獨立柱塞泵，每個泵出口對應兩個注漿點，由氣動球閥控制每個注漿點開閉，可實現逐點或多點連續注漿；4.3.2.2為9、使盾構推進每環同步注漿量與設定方量自動保持一致，并且均勻分布，必須設計合理的同步注漿計量和控制系統，主要要求如下：（1）注漿量的積算以柱塞泵容積-往復次數計算方法得出。（2）采用閉環控制的分段注漿滿足均勻注漿控制要求（3）采用變頻或液壓變量調節的方法控制注漿泵速度該速度與推進速度實際值匹配，通過調試后設定。.3 同步注漿控制系統設計要求（1）同步注漿控制柜采用控制和動力分置的方案，動力柜就近安裝在注漿泵動力站側車架，控制柜安裝在盾構控制室內。（2）動力柜設置急停及其他常用開關旋鈕，控制柜設置人機界面和急停按鈕。（3）同步注漿控制系統除注漿泵控制功能外，集成盾構同步注漿控制功能，主要包括以下功能10、： （a）自動同步注漿功能：系統具備根據設定方量、推進距離、推進速度、注出口選擇方案進行閉環控制的均勻注漿控制，以滿足正常施工質量要求。 （b）手動同步注漿控制：系統具備根據設定速度、設定方量、指定注出口進行注漿的手動程序控制功能，以滿足特殊工況施工需要。 （c）為集成盾構同步注漿控制功能，注漿控制系統須具備以下輸入輸出信號點：序號信號名稱信號類型1注漿出口1電控閥2 DI；2 DO2注漿出口2電控閥2 DI；2 DO3注漿出口3電控閥2 DI；2 DO4注漿出口4電控閥2 DI；2 DO5注漿總管A電控閥2 DI；2 DO6注漿總管B電控閥2 DI；2 DO7注漿出口1壓力1 AI；1 AO11、8注漿出口2壓力1 AI；1 AO9注漿出口3壓力1 AI；1 AO10注漿出口4壓力1 AI；1 AO11注漿總管A壓力1 AI12注漿總管B壓力1 AI13盾構千斤頂行程1 AI14盾構推進速度1 AI15注漿量計算A1 DO16注漿量計算B1 DO4.3.3同步注漿清洗切換裝置改造a）如停機時間較長，則可用膨潤土漿通過SCHWING泵或PUTZMEISTER泵直接置換殘留在注漿管路中的漿液，取代原水力沖洗的方式； b）相應取消原盾構機的同步注漿清洗切換裝置； c）盾構機各注漿點增設1條通徑不小于50mm的備用漿管并配置球閥及堵頭，應急使用時，要求堵頭可在注漿壓力的作用下脫離；d）改造時可12、相應縮小盾尾處注漿包管烏龜殼的體積尺寸。4.3.4 同步注漿攪拌系統及所在車架改造a）改造后攪拌箱的容積應5m3，強度和剛度應滿足使用要求，其內容包括箱體壁厚、攪拌軸兩端支承形式及密封結構的設計；b）根據攪拌新型單液漿的要求，確定攪拌軸的轉速及扭矩范圍，改造時相應加大攪拌軸直徑，增加攪拌葉片的剛度，匹配攪拌機液壓泵、液壓馬達及電動機的液壓參數和驅動功率；c）為方便SCHWING泵或PUTZMEISTER泵的檢修與安裝，攪拌箱底部設通徑為8的碟閥，其與SCHWING泵或PUTZMEISTER泵的進料口間用浮動接頭連接；d）攪拌箱頂部加蓋，要求能監控攪拌箱內情況；e) 攪拌箱應帶有上料用的軟管，以便與轉駁泵的出口管道聯接。f）改造時注漿系統所在車架的總體布置應符合地鐵隧道內車輛限界的規定，其中攪拌箱、SCHWING泵或PUTZMEISTER泵及動力站的布置方案見下圖g）注漿系統所在車架上應配置供擠壓泵使用的電源插座。圖4 攪拌箱、SCHWING泵及動力站布置方案圖5 系統驗收各單位應根據自有盾構的現狀，提出改造計劃及具體實施方案，報申通地鐵集團建設事業部、盾構工作組確認，并在井底進行設備功能驗收。