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1、上海轨道交通13号线1B标华江路站金沙江西路区间土建工程新型单液浆压注系统及配套设备改造方案编制： 审核： 中铁十九局集团上海轨道交通13号线工程项目经理部Shanghai Metro Line No. 13 Project Management Team年 月 日地铁盾构施工厚浆技术要求一性能要求1.良好的长期稳定性及流动性，适当的初凝时间，以适应盾构施工以及远距离输送的要求；2.良好的充填性能；3.在满足注浆施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强度；4.在地下水环境中不易产生稀释现象，具备抗地下水稀释 分散性能；5.固结后体积收缩小，泌水率小；6.原料来源丰富，经济，施工管理方便。并
2、能满足施工自动化技术要求；二基准配合比 编号砂（kg)粉煤灰(kg)膨润土(kg)石灰(kg)添加剂(sk-6)(kg)水(kg)118030050803285800400501003340三原材料要求材料名称性能要求水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥石灰消石灰，氢氧化钙含量85%,320目筛余量0.5%粉煤灰级或级，细度（0.045mm方孔筛筛余)不大于2045%细骨料河砂，细度模数1.82.2，含泥量20H,水解度30%注:1)添加剂（sk-6)指定由上海隧道公司生产。2)细骨料必须严格选用中细沙，严禁使用粉细砂进行拌浆。3)膨润土应选用钠基膨润土。四浆液性能指标性能指标要求渗透性1.80g
3、/cm塌落度1216cm落度经时变化5cm(20H)屈服强度20H,800Pa压力失水20ml泌水率5%分层度0.15MPa;R281.0MPa五. 盾构注浆系统及配套设备改造方案1.方案的提出为了响应申通集团的号召，满足盾构注浆采用“原浆”的要求，我单位准备对四台小松盾构的注浆系统及配套设备进行改造。2.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浆液基本性能性能指标要求渗透性1.80g/cm塌落度1216cm塌落度经时变化5cm(20H)屈服强度20H,800Pa压力失水20ml泌水率5%分层度0.15MPa;R281.0MPa2.2 同步注浆用新型
4、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 新型单浆液组成原材料材料名称性能要求水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥石灰消石灰，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20H,水解度30%2.3 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) 编号 砂（kg)粉煤灰(kg)膨润土(kg)石灰(kg)添加剂(sk-6)(kg)水(kg)118030050803285 800400501003340 3 工程用浆计算 上海
5、地铁隧道目前采用幅宽为1.2m的预制混凝土管片，则盾构 机每推进一环的建筑空隙为：LnA(D2-d2)/41.80m3 式中：L-混凝土管片幅宽m n-注浆点数量4处 A-注浆点外包管乌龟壳横截面面面积m2D-盾构外径6.34m d-管片外径6.2m如注浆率按建筑空隙的150%200%考虑，每环管片需供浆 2.7m33.6m3.已知盾构的推进速度为60mm/min,推进加管片拼装的作业率 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。而单台盾构机须在 20min内推完1环，相关设备应按12m3/h来计算。4 改造方案4.1 自制搅拌方案搅拌设备
6、容量为4m3,形式采用小松盾构浆筒的卧轴布置方案，浆 筒占地面积5m2,总高度1m,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30m2的密闭房内，采用电机驱动，电机的型号为Y200L2-6,减速机的型号为BWD17-35-22,配料采用电子称量的方式，注水管路上加装电子计量装置。 4.2 新型单液浆转驳系统改造我单位浆液转驳泵已采用挤压泵，电瓶车浆液箱底部出料具体的国产挤压泵技术指标（见表4)表4 国产挤压泵技术性能排量35m3/h额定压力1.5MPa挤压管内径102mm泵转速40r/min输送介质最大粒径10mm最大吸程6m电机功率37KW重量
7、1500Kg4.3 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以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，SCHWING泵最大可调输出为12m3/h,如按盾构推进速度60mm/min计算，每环管片的注浆时间在20
8、min内，就可以满足施工要求。德国SCHWING泵技术性能（见表5)表5 德国SCHWING注浆泵技术性能型号KSP12-2D-2ST-SV制造商德国SCHWING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压力传感器，通过冲程计数器提供泵的输出信息。 4.
9、3.2 同步注浆系统控制方案改造4.3.2.1 用SCHWING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积算方法得出。 (2) 采用闭环控制的分段注浆满足均匀注浆控制要求 同步注浆系统应尽可能将每环设定注浆量浆液平均的分配在1200mm掘进距离上。原有盾构注浆控制系统大多为开环人工控制，没有采用自动计量数据作为注出速度控制的反馈信号，这类系统分为定速注浆和调速注浆两种
10、类型：定速注浆系统通过人工开关注浆泵控制浆液分布和浆量；调速注浆系统通过人工调节注浆泵速度和开关控制浆液分布和浆量。调速注浆系统由于可以控制注浆泵注出速度，具有较好的理论注浆均匀性，但是这两种系统因为缺乏自动化闭环控制，其效果很大程度上取决于操作人员的技术和素质。因此，同步注浆质量控制的要点主要是：1、准确可靠的注浆量检测系统；2、自动化的可闭环控制系统。由于采用柱塞泵容积往复次数积算方法取得的注浆量和注浆速度有一定的滞后性，存在累加跳变，若采用传统的推进速度-注浆速度控制模型，并将计算注浆量作为反馈参与控制将会产生很大的调节波动，无法满足均匀注浆的要求。因此，通过优化推进速度-注浆速度控制模
11、型，将1200mm掘进行程分为每100mm一段的区间，通过计算控制每一区的注浆量，并以已完成的分段实际注浆量反馈修正，近似的完成均匀分布的要求，分段长度可根据实际需要调整，分段长度越短，注浆量分布趋于均匀，误差趋于增大。通过结合盾构珠江口结构和浆液流动性指标合理设置分段大小，即可控制注浆精度和均匀度。 （3)分段区间内的注浆速度控制，采用变频或液压变量调节的方法控制注浆泵速度，同时由于分段调节已经有效保障了注浆的均匀性，为提高可靠性和简化控制系统设计、调试难度，将注浆泵设定为3段速度调节，分别为最大速度的50%、80%、100%，该速度与推进速度实际值匹配，通过调试后设定。4.3.3 同步注浆
12、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泵直接置换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) 改造时可相应缩小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的直径，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泵的检修与安装，搅拌箱底部设通径为8的蝶阀，其与SCHWING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的情况；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泵及动力站的布置方案g) 注浆系统所在车架上应配置供挤压泵使用的电源插座。
