1、新型单液浆压注系统及配套设备改造技术要求编制：校对：审核： 申通地铁集团建设事业部、盾构工作组2010年 3月新型单液浆压注系统及配套设备改造技术要求 方案的提出上海地区现有的地铁盾构，主要用于软土地质条件下的区间隧道施工。为有效的控制地面沉降、保持隧道的稳定、满足环境保护的更高要求，在工程实践中，同步注浆浆液采用新型单液浆（俗称厚浆）的优点已逐步凸现，有取代传统双液浆、惰性浆或其它薄浆的趋势，并正朝着市场化、商品化、集约化供浆的可能性方向发展。而上海地区早期引进盾构机上配置的同步注浆系统仅适用于双液浆或其它薄浆，已远远不能满足施工的要求，基于上述原因，有必要对盾构法施工用同步注浆系统及配套设2、备进行改造。 同步注浆用新型单液浆材料及其性能2.1同步注浆用新型单液浆浆液的性能（见表1）：表1 浆液基本性能名 称性 能 指 标渗透性510-5 cm/s比重1.80 g/cm3坍落度1216 cm坍落度经时变化5 cm (20h)屈服强度20h，800Pa压力失水(730”，3bar)20 mL泌水率5 分层度2 cm可使用时间20 h抗压强度R70.15MPa；R281.0MPa2.2同步注浆用新型单液浆浆液材料由石灰、粉煤灰、膨润土、中细砂、水、外掺剂等搅拌而成（见表2）。表2新型单液浆组成原材料材料名称性 能 要 求石灰消石灰，氢氧化钙含量85，320目筛余量0.5粉煤灰级或级，细3、度(0.045mm方孔筛筛余)不大于2045中细砂河砂，细度模数1.82.2，含泥量3膨润土95%通过200目筛，膨胀率1830mL/g水天然水，PH7，无味添加剂1.060.01（20），减水率2030，水化控制能力20h，水解度302.3同步注浆用新型单液浆浆液实验配合比（见表3）表3 浆液原材料实验配合比（kg/m3）配方石灰粉煤灰砂膨润土水添加剂180300118050285321004008005034033. 工程用浆计算上海地铁隧道目前采用幅宽为1.2m的预制混凝土管片，则盾构机每推进一环如注浆率按建筑空隙的150200考虑，每环管片需供浆2.7 m33.6 m3。已知盾构推进速4、度为60mm/min，推进加管片拼装的作业效率为1环/小时，考虑到上下行两条隧道同时施工，因此涉及改造方案中的地面供浆设备需按8m3/h考虑。4. 改造方案4.1新型单液浆供应方案要求施工单位自制搅拌设备，其容量4 m3，搅拌轴采用卧轴布置，浆筒占地面积5 m2，总高度1 m，沿工作井端头布置，拌制后的浆液由电动球阀控制，通过输送管到达井下，搅拌设备安放在面积不小于30 m2的较密闭房内，采用液压驱动，动力站需与拌浆作业区域隔离，配料采取电子称量或定量包装的方式。4.2 新型单液浆转驳系统改造4.2.1转驳泵推荐方案考虑将国产挤压泵作转驳泵使用。表4国产挤压泵技术性能型号JYB-11KW-1最5、大理论流量 （m3/min）0.8流量调整范围06 (共7档)公称通径 （mm）75功率 （kw）114.2.2电瓶车浆料箱的改造方案a) 由于采用挤压泵作为转驳泵,其进料口接近机架底部，是各种砂浆泵中进料口位置最低的一种，因此，电瓶车上运送浆料的料箱不需要象奈莫泵或其它螺杆泵那样抬高很多，电瓶车在浆料运输过程中重心较稳，有利于安全；b) 电瓶车浆料箱容量要求4m3，并带有搅拌装置，在其螺旋叶片的导流作用下，具备一定的喂料功能，以改善挤压泵入料口处自吸功能不足的工况；c）另外，挤压泵的使用安装较为方便，柔性的胶管通过快速接头联接，即插即用，无需永久固定的安装位置，能充分利用电瓶车上有限的空间，6、因此可酌情在电瓶车上布置成固定放置式、非固定安置式、以及与浆箱隔开一定距离的非紧凑型安装形式。4.3盾构机注浆系统改造4.3.1注浆泵a)泵送出口处的压力应控制在略微大于隧道周边的水土压力，根据隧道外部水土压力及现场泵送时得出的注浆管沿程损失，计算得出施工时的同步注浆压力，拟定控制在0.51.0MPa。施工时采用以注浆量为主，注浆压力为辅的措施进行推进时的注浆操作，实际注浆施工参数还可根据地层变形监测数据和推进段隧道埋置深度及时进行合理的调整。b）因此本方案采用适应输送新型单液浆的德国SCHWING泵或PUTZMEISTER泵替换原盾构机配置的日本PA-30C或MSP-702等其它类型的注浆泵7、，德国SCHWING泵技术性能（见表5），德国PUTZMEISTER泵技术性能（见表6）。表5德国SCHWING注浆泵技术性能型号KSP12-2D-2ST-SV制造商德国SCHWING（施维英）泵送缸数量 （只）2泵送缸冲程长度 （mm）500泵送缸直径 （mm）180泵送缸单缸容积 （L）12最大输出量时冲程 （次/min）28.73（90%泵缸充满）最大可调输出 （m3/h）26最大理论输送压力 （bar）60最大可调输出时连续工作压力（bar）30功率 （kw）30出料口通径 （mm）100入料口通径 （mm）150监控装置带4路监测和报告4点注浆压力系统，报警系统连接4-20mA压力传8、感器，通过冲程计数器提供泵的输出信息。表6 德国PUTZMEISTER注浆泵技术性能型号KOV-550-DUO制造商德国PUTZMEISTER（普茨迈斯特）泵送缸数量 （只）2泵送缸冲程长度 （mm）500泵送缸直径 （mm）180在80%进料比时的排量 （m3/h）26.5最大理论设计压力 （bar）100最大可调输出时连续工作压力（bar）50最大颗粒尺寸 （mm）6功率 （kw）304.3.2同步注浆系统控制方案改造4.3.2.1用SCHWING泵或PUTZMEISTER泵的两个独立柱塞泵，每个泵出口对应两个注浆点，由气动球阀控制每个注浆点开闭，可实现逐点或多点连续注浆；4.3.2.2为9、使盾构推进每环同步注浆量与设定方量自动保持一致，并且均匀分布，必须设计合理的同步注浆计量和控制系统，主要要求如下：（1）注浆量的积算以柱塞泵容积-往复次数计算方法得出。（2）采用闭环控制的分段注浆满足均匀注浆控制要求（3）采用变频或液压变量调节的方法控制注浆泵速度该速度与推进速度实际值匹配，通过调试后设定。.3 同步注浆控制系统设计要求（1）同步注浆控制柜采用控制和动力分置的方案，动力柜就近安装在注浆泵动力站侧车架，控制柜安装在盾构控制室内。（2）动力柜设置急停及其他常用开关旋钮，控制柜设置人机界面和急停按钮。（3）同步注浆控制系统除注浆泵控制功能外，集成盾构同步注浆控制功能，主要包括以下功能10、： （a）自动同步注浆功能：系统具备根据设定方量、推进距离、推进速度、注出口选择方案进行闭环控制的均匀注浆控制，以满足正常施工质量要求。 （b）手动同步注浆控制：系统具备根据设定速度、设定方量、指定注出口进行注浆的手动程序控制功能，以满足特殊工况施工需要。 （c）为集成盾构同步注浆控制功能，注浆控制系统须具备以下输入输出信号点：序号信号名称信号类型1注浆出口1电控阀2 DI；2 DO2注浆出口2电控阀2 DI；2 DO3注浆出口3电控阀2 DI；2 DO4注浆出口4电控阀2 DI；2 DO5注浆总管A电控阀2 DI；2 DO6注浆总管B电控阀2 DI；2 DO7注浆出口1压力1 AI；1 AO11、8注浆出口2压力1 AI；1 AO9注浆出口3压力1 AI；1 AO10注浆出口4压力1 AI；1 AO11注浆总管A压力1 AI12注浆总管B压力1 AI13盾构千斤顶行程1 AI14盾构推进速度1 AI15注浆量计算A1 DO16注浆量计算B1 DO4.3.3同步注浆清洗切换装置改造a）如停机时间较长，则可用膨润土浆通过SCHWING泵或PUTZMEISTER泵直接置换残留在注浆管路中的浆液，取代原水力冲洗的方式； b）相应取消原盾构机的同步注浆清洗切换装置； c）盾构机各注浆点增设1条通径不小于50mm的备用浆管并配置球阀及堵头，应急使用时，要求堵头可在注浆压力的作用下脱离；d）改造时可12、相应缩小盾尾处注浆包管乌龟壳的体积尺寸。4.3.4 同步注浆搅拌系统及所在车架改造a）改造后搅拌箱的容积应5m3，强度和刚度应满足使用要求，其内容包括箱体壁厚、搅拌轴两端支承形式及密封结构的设计；b）根据搅拌新型单液浆的要求，确定搅拌轴的转速及扭矩范围，改造时相应加大搅拌轴直径，增加搅拌叶片的刚度，匹配搅拌机液压泵、液压马达及电动机的液压参数和驱动功率；c）为方便SCHWING泵或PUTZMEISTER泵的检修与安装，搅拌箱底部设通径为8的碟阀，其与SCHWING泵或PUTZMEISTER泵的进料口间用浮动接头连接；d）搅拌箱顶部加盖，要求能监控搅拌箱内情况；e) 搅拌箱应带有上料用的软管，以便与转驳泵的出口管道联接。f）改造时注浆系统所在车架的总体布置应符合地铁隧道内车辆限界的规定，其中搅拌箱、SCHWING泵或PUTZMEISTER泵及动力站的布置方案见下图g）注浆系统所在车架上应配置供挤压泵使用的电源插座。图4 搅拌箱、SCHWING泵及动力站布置方案图5 系统验收各单位应根据自有盾构的现状，提出改造计划及具体实施方案，报申通地铁集团建设事业部、盾构工作组确认，并在井底进行设备功能验收。