摘要：本文根据盾构机同步注浆系统的工作原理，研究了盾构机同步注浆液压系统高压化的三个改造方式、相应的电气系统的三个改造方式，另外还分析了每种改造方式的优势与劣势，可以给在当代城市地铁工程项目施工中切实可行的改进盾构机提供了实践价值。
关键词：盾构机；注浆液压系统；注浆泵
伴随着我国地铁行业的不断发展与进步，应用在隧道掘进盾构机的掘进深度进一步提高，穿过建筑物地下部分的几率逐渐变大。因为传统的盾构机注浆压力相对而言很低，出现地层降低、承重墙与非承重墙渗水，直接的影响了地面建筑变性以及承重墙与非承重墙的强度。假设不实施跟进以及补偿举措，已经无法达到正常运用的标准。为了让盾构机可以达到进一步提升的挖掘性能的标准，采取全新的压力阶级的注浆液压系统替换传统的注浆液压系统，对盾构机实施液压系统改造，把传统的注浆设备升级改造成全新的注浆设备，是现代应当亟待解决的问题。
1盾构机注浆液压系统改造概述
根据液压油的走向，大致可以把整个液压系统的回路归结为：油箱→液压泵→液压控制阀→液压油缸→液压回油散热器→油箱。液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀打开泄压。流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据流量的不同可以控制执行元件的速度。
第一，把传统的气控注浆阀门，替换成刀型闸阀。经由这样的替换，使得传统可以轻易卡住和不能够关到位的情况得以很好的处理，同时还便于清洁以及疏通工作，从而提升工作效率，降低维护保养的频次。自己动手制作刀型闸阀能够经过液压缸连接一块不锈钢插板和两块铣有心型槽夹板接着在夹板上连接管节法兰组成，同时在心型槽加入矩形密封条，还应当在液压缸两头安装埋入式接近开关，其功能是检出到位。
第二，对注浆泵实施替换，将传统的低压力注浆泵换换下来，再替换上高压注浆泵，进行高压注浆，可以用来预防路面开裂，建筑物下降等重大事故的出现。
因为气控注浆阀门与注浆泵的替换，应当对传统的盾构机注浆液压系统以及电器设备，进行对应的配套改造工作。
2液压系统改造方式
现如今对液压系统改造的方式特别多，重点有下述三种方式。
（1）其一是采取穆格三联泵（是根据两个模拟控制平面内通过轴心线的方向柱塞泵以及一个齿轮泵构造形成的），由齿轮泵提供安全油，控制两个模拟控制平面内通过轴心线的方向柱塞泵活塞从一个极限位置到另一个极限位置的距离环油源。经由模拟量变更活塞从一个极限位置到另一个极限位置的距离改变流量，由溢流阀门变更压力，控制注浆泵满足注浆所需要的浆压，通过小液压单元控制注浆口刀型闸阀，如图1所示。
图1穆格三联泵注浆液压源原理图
（2）其二是采取派克双联轴向柱塞泵（PV系列带标准水泵压力控制器），经过比率流量阀门变更流量。通过电磁溢流阀门来变更压力，从而提供注浆泵液压油源。
（3）其三是采取派克轴向柱塞单泵（PV系列带标准水泵压力控制器）加控制泵，经过比例流量阀门变更泵斜盘方向控制流量。通过溢流阀门变更压力。
其中穆格三联泵压力控制相对而言较为精确，流量控制反应速度很快，消耗电量相对很小，产生的噪声相对而言很小。其中派克双联轴向柱塞泵采样带标准压力调节器压力控制相对而言较为精准，流量经过比例流量阀门控制，消耗电量产生的噪声比穆格三联泵压力控制大，是实践当中运用最多的。派克轴向柱塞单泵控制两注浆管，能达到分别控制的效果。
3电器系统的改造方式
在电器系统改造的方式特别多，重点也有下述三种方式。
（1）其一是在盾构机机头部平台，安装一个单独的分布式控制系统电控柜，刀型闸阀控制液压站。在电柜当中加装开放式现场总线网络模块，把土压（模拟输入）、刀型闸阀限位（数字输入）、刀型闸阀液压泵、电磁阀换向阀（数字输出）连接到注浆台车中央处理器，把原台车注浆电柜替换为达到新注浆泵所需要液压站配置电柜的标准，加装分布式控制系统本地模块I/O控制液压站工作以及为注浆量计数。模拟输入模块输入源油从井底流到井口的剩余压力与油温，模拟量输出模块控制注浆速度，插入开放式现场总线接口模块与机头部平台刀型闸阀通信，插入422接口模块与驾驶室触摸屏连接，供盾构司机操作，插入MNET/10模块和盾构机主中央处理器交换数据，单独完成注浆，把参数输出到主中央处理器。
（2）其二是在盾构机机头部平台，安装一个单独的分布式控制系统电控柜（里面无分布式控制系统模块），刀型闸阀控制液压站。把土压、刀型闸阀限位、刀型闸阀油泵、电磁阀换向阀，接入机头拼装柜分布式控制系统备用端上。把传统台车注浆电柜换成达到新注浆泵所需要的液压站配置电柜（里面没有分布式控制系统模块），三相交流电压的排列顺序、负荷过大、密封容器中的液位高低、过滤（数字输入）启泵、启动搅拌机、启动冷却机（数字输出），流量控制（模拟输出）接入主动控制平台分布式控制系统备用端。当数据传输位置理原容量不够的时候，在原空插槽内部插入模块。在主动控制平台分布式控制系统以及拼装柜分布式控制系统程序当中分别增加一个模块，把传统输入X输出Y改变成B，重新定义原输入X输出Y，把中央处理器之间的数据通信用M与D实现，M与D运用传统参数通信的备用位和字。
（3）其三是在盾构机机头部平台，安装一个单独的分布式控制系统电控柜（在其中安装开放式现场总线模块），把传统台车注浆电柜替换为可以达到新注浆泵所需要的液压站配置（其中安装开放式现场总线模块），接入主中央处理器开放式现场总线接口模块当中。对主中央处理器进行开放式现场总线模块编程。
安装一个单独的分布式控制系统电控柜，刀型闸阀控制液压站的方法较为独立，维护便捷，所需费用较高。安装一个单独的分布式控制系统电控柜，刀型闸阀控制液压站的方式新旧系统融合到一块，维护相对较为困难，所需费用较低，安装一个单独的分布式控制系统电控柜的方式性价相对而言很高，现如今在实践应用中较多。
4结束语
文章首先阐述了盾构机同步注浆系统的改造，系统的研究了液压系统的三种改造方式以及优势与劣势，并且分析了相应的电气控制系统的三种改造方式和优、劣势，为盾构机在现代城市地铁项目工程施工过程中平稳可靠的工作提供了实践价值。伴随着盾构机的发展，所配套的液压系统还会不断改进，盾构机注浆液压系统的性能也会逐渐变好。
参考文献：
[1]盾构机推进液压系统的闭环控制仿真分析[J]. 谢群，蒋瑞祺，司宝玉，杨春洋. 成组技术与生产现代化. 2015(01)
[2]盾构机推进液压系统比例压力流量复合控制仿真[J]. 庄欠伟，龚国芳，杨华勇. 液压气动与密封. 2006(03)
[3]盾构刀盘驱动液压系统效率对比研究[J]. 邢彤，杨华勇，龚国芳. 浙江大学学报(工学版). 2010(02)
[4]模拟盾构机推进液压系统泵站集成设计[J]. 杨扬，龚国芳，胡国良，杨华勇. 机床与液压. 2006(04)
论文作者:陈磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/15
标签：盾构论文; 注浆论文; 闸阀论文; 分布式论文; 液压系统论文; 控制系统论文; 压力论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;