中继泵技术在泥水盾构施工中的应用.pdf

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1、第二届隧道掘进机儋构．n田专业委员会笼一次学术研讨含暨中铁隧道集团城市盾构项目管理，施工技术、设备维保交流会中继泵技术在泥水盾构施工中的应用赵旭，黄平华，叶忠，孙宏伟(中铁隧道集团武汉地铁二号线越江隧道项目部湖北武汉430062)摘要：从中继泵的原理、理论计算出发，结合武汉地铁二号线越江隧道T程实例，详细阐述了中继泵的自主配置、元器件的选型、结构安装、电气调试等关键技术，总结泥水盾构施工中中继泉技术的应用；同时也论证了中继象自主配首的町行性，促进泥水盾构泥水循环系统的国产化进程。关键词I泥水盾构；中继泵技术；自主配置0前言中继泵是

2、泥水盾构极为重要的附属设备之一，由于需要在盾构主控室内进行集中控制，对安全性和系统性要求较高，因此，大多数T程还是选择使用进口的成套设备，在泥水盾构施工中，一直面临高额成本和技术上受制于外企的尴尬境地。高海旺⋯、孙春燕比1等对热网中中继泵的设置与经济性做了研究，应勇131对中继泵在泥水平衡顶管中的应用做了研究：关于泥水盾构中继泵技术的研究还很少。实施中继泵系统自主配置，既可节省工程施工成本，又可掌握核心技术，不受制于外企，还能促进和带动相关的机电、材料、传感器等产业的发展，具有深远的意义。1中继泵的自主配置1．1泥水循环系统介绍田

3、1泥水循环系统Fil．1Theelurryoiroulation在泥水盾构施工中，泥水循环系统[4](如图1所示)通过送泥泵将膨润土泥浆压入泥水舱以支撑开挖面，掘进时刀盘切削下来的渣十在泥水舱中与膨润土泥浆混合，然后通过排泥泵，将混合泥浆带出地面，送剑泥水分离设备进行渣土与泥浆的分离，分离后的泥浆经过处理后重新泵送至泥水舱。1．2中继泵的原理泥水循环系统需依靠泥浆泵来实现泥浆的不断循环，但由于受泥浆泵的扬程、流量等性能的限制，单靠一个送泥泵和一个排泥泵远远达不到整条隧道的施-T要求。这就需要在盾构掘进到一定距离时，在隧道中间增加中

4、继泵站，以确保整个泥水循环系统的正常运行。中继泵主要由一个泥浆泵及其配套的驱动控制系统组成。中继泵作为泥水循环系统的一部分，由主司机在盾构主控室内远程操作，通过几个泵的接力配合，在每个泵的性能允许范围内，确保泵送泥浆的流茸=和压力。1．3中继泵的选型计算为了选择合适的交流电机驱动中继泵，必须计算出泥浆泵的轴功率P。泵装置是泵及其附件、吸入管路、排出管路等的总称，泵的配套功率N是整个泵装置的功率，实际工程中需要准确的配套功率[5]。而配套功率N不能直接计算出来，它与泵的轴功率P的关系为：185镕ⅫN=KP／n，¨式tl，：n1为泵传

5、动装置效率：K为功率格村系数。装避扬样】Iz芷泉装置的妪篮参数，训掉公式山：H．=h+l—二+H，艘r21式中：h几何高度筹，单位nt：PI-1'2压力芹．单位Pa=Hv：整个装置管路系统的阻力损火，单位m：p：泥浆酱度，单位kg／m3：g：重力加速度．单位N／kg。⋯粼☆；H2∑nl／+∑乩2∑^等+∑嗉(3)式中乞”一：蜓科用力损失和，单化m．厶“r：：局邦阻力损火和，单竹⋯；d：骨路直释，单伸m：v2：泥浆流速，单位m／S：x：脖擦m力系数：k：局部阻山系数：1．管K，单位m．g：重力加速度．币位m／s2。泥浆流埘O是另一个

6、影响功率的参数，计算公式为：g=观／S。C。⋯式中：S：嗣体物料比重。单托kg!L；sm：泥浆比重，单位kg／L；Qa：l司体的体积流付，m3／h；“：泥浆的重带百分浓度。泥浆泉轴功率P的计掉公式为：P；0．0038QH：／rl(5)式巾：n：泥浆裂效率[6】。14中继泵自主配置关键技术除了中继粲的琏型“捭外，巾继泵系统白L配置的关键技术就足电气控制系统设计及通讯。中继泵的电气拄制娅理如幽2所示：^●。：甚：：警嚣篙：：‰，。，泵的参数采粜和处理，过程参数的设定和监视、酲备的联锁控制、报警检I噼控制，与主站进行通讯．井完成主站发出

7、的指令。从站具有远程／本地切换功能，肖切换为近程时，从站受主站控制．当切换为率地控制时，本地具有启、停、调述控制功能。泵所需要的轴封水的压力莆l玲却风机的启停控制也纳^主、从站控制．井与泵具有逻辑联锁控制关系．当轴封水压力不够或风机故障时．泥浆泵会白动跳停。中继泵的控制系统要能实现所要求的全部功能，并能与主站程序进行稳定的数据传输和通讯。从站和主站之问通过一条Profibus—DP总线连接，进行数据传输。2工程实饲2．1工皇II况【刀武汉市轨道交通二号线越扛隧道1程江北起点为让汉路站．江南终点为积玉桥站。全长约3100m。本』．程

8、盾构区间采用2台全新的中铁装备与海瑞克联台制造的泥求盾构舡，隧道总托6183204单线米：其中右线长3084．972米，左线长3098232米。工程剖面豳如图3所示：一_÷下'■a珏■■明FiR．3hIt■lmIpⅢile“theproM本【程要完