CN109268036A - 一种用于盾构注浆的同步加料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构注浆技术领域，具体涉及一种用于盾构注浆的同步加料方法。本发明针对现有技术中，盾构同步注浆时，直接将外加剂拌入砂浆，容易出现在10到30分钟的时间内砂浆初凝，造成管路堵塞的问题，提供了一种用于盾构注浆的同步加料方法，通过PLC采集注浆泵的冲程信号，再基于采集到的冲程信号，利用气动变量泵控制加料机构对外加剂B组分溶液的输出量，达到控制砂浆初凝时间的效果，大大降低初凝时间，使砂浆结实率接近100％，保证成型隧道质量，且省去二次注浆，节省设备和人工成本，为盾构机快速掘进提供保障。
Description
技术领域
本发明涉及盾构注浆技术领域，具体涉及一种用于盾构注浆的同步加料方法。
背景技术
盾构机是目前国际上最先进的隧道施工机械之一，其依靠的强大的推力和剪切力破碎岩石，使隧道掘进、出渣、衬砌、灌浆等工序平行作业，实现一次成洞。但是目前盾构施工过程中还是有许多不尽人意的地方，像盾构同步注浆就是影响盾构施工的一个重要因素。
盾构同步注浆就是在盾构机掘土推进同时，向盾尾超挖间隙以一定压力注入适量的浆液以填充空隙，最大限度的避免对周围岩土的扰动，控制沉降和变形。
在盾构同步注浆过程中，常常由于砂浆初凝时间的限制，管片上浮情况较为严重，因此，通常会通过添加外加剂来调节砂浆的初凝时间。外加剂有两种，一种是拌入砂浆的A组分，即促强干粉，另一种按实际需要加入的B组分，即激发剂。添加外加剂时，一方面，如果A组分和B组分同时加入砂浆中，在10到30分钟的时间内砂浆就有初凝，极易造成管路堵塞；另一方面，在有些渗透性较好的地层中，砂浆没有及时初凝，就会导致砂浆继续保持渗透，就会出现空洞，需要进行二次注浆；还有一种情况，砂浆受结实率的的影响，砂浆会出现收缩，例如一立方的凝固之后只有0.9立方，就会有0.1立方的空洞需要进行二次注浆。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：盾构同步注浆过程中，添加外加剂时，直接将外加剂拌入砂浆，容易出现在10到30分钟的时间内砂浆初凝，造成管路堵塞的问题，以及对同步注浆未能达到的效果，还需进行二次注浆的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种用于盾构注浆的同步加料方法，包括以下主要步骤：
(1)、加料工具准备
由于空气压缩系统、注浆泵和砂浆罐为盾构机自有的系统，所以主要是准备加料系统和控制系统，其中加料系统包括外加剂溶液制作及存储系统、换向阀、气动变量泵和加料机构；外加剂溶液制作及存储系统主要是外加剂搅拌罐、称重系统和外加剂存储罐。
加料系统设置有多条注浆管路和多条外加剂添加管路；注浆管路从砂浆罐起，经注浆泵与盾尾注浆管路连接；
外加剂添加管路从注料机构起，注料机构一端连接有两路单向阀管路：其中一路通过第一单向阀与外加剂溶液制作及存储系统连接，另一路通过第二单向阀与盾尾注浆管路连接；注料机构另一端与气动变量泵连接，气动变量泵经换向阀与空气压缩系统连接。
(2)、在搅拌站制作砂浆，并按重量加入外加剂的A组分，存储在砂浆罐中。
(3)、制作外加剂B组分溶液
外加剂搅拌罐中装有固体状的外加剂B组分以及水，用于制作B组分的水溶液；其利用称重系统对外加剂搅拌罐中的外加剂B组分和水进行称重，使外加剂的B组分能与水按比例进行混合，并形成溶液存储在外加剂存储罐中。
完成准备工作后开始加料，一次加料工作包括以下步骤：
a、注浆泵从砂浆罐中抽出拌和有外加剂A组分的砂浆到盾尾注浆管路；
b、控制系统内的PLC程序采集注浆泵的冲程信号；
c、基于b步骤中采集到的冲程信号，气动变量泵从外加剂存储罐中抽出外加剂的B组分溶液到注料机构；
d、气动变量泵将步骤c中抽出的外加剂的B组分溶液，从注料机构泵入砂浆管路，并在盾尾注浆管路中与a步骤中抽出的砂浆进行混合；
至此，完成一次加料工作。
其中，空气压缩系统提供压缩空气，作为整个同步加料系统的动力单元；注浆泵用于将砂浆从砂浆罐抽出，并泵入盾尾注浆管路；砂浆罐用于存储砂浆。
其中，气动变量泵通过换向阀来实现气缸的活塞运动，其用于将外加剂B组分溶液，从外加剂存储罐中抽到注料机构，再根据控制系统的PLC采集到的冲程信号将外加剂B组分溶液从注料机构泵入砂浆管，即调节气动变量泵对外加剂B组分溶液的输出流量，就可以达到控制砂浆初凝时间的效果；
外加剂存储罐用于储存外加剂B组分溶液；
其中，控制系统通过PLC采集前注浆泵的冲程信号，对加料系统进行同步控制，达到同步加料的目的。
注浆泵每个冲程对应的外加剂B组分溶液的量是固定的。
本发明的有益效果：本发明针对现有技术中，盾构同步注浆时，直接将外加剂拌入砂浆，容易出现在10到30分钟的时间内砂浆初凝，造成管路堵塞的问题，提供了一种用于盾构注浆的同步加料方法，通过PLC采集注浆泵的冲程信号，再基于采集到的冲程信号，利用气动变量泵控制加料机构对外加剂B组分溶液的输出量，达到控制砂浆初凝时间的效果，大大降低初凝时间，使砂浆结实率接近100％，保证成型隧道质量，且省去二次注浆，节省设备和人工成本，为盾构机快速掘进提供保障。
附图说明
图1所示为本发明的系统原理图
图2所示为本发明的系统布局图
附图标记说明：1、空气压缩系统；2、换向阀；3、气动变量泵；4、外加剂存储罐；5、称重系统；6、外加剂搅拌罐；7、注料机构；8、第一单向阀；9、第二单向阀；10、盾尾注浆管路；11、注浆泵；12、砂浆罐；13、盾构机主机；14、加料系统管路；15、外加剂溶液制作及存储系统；16、控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细的说明。
首先详细介绍本发明的空气压缩系统1、注浆泵11、砂浆罐12、加料系统和控制系统16。
空气压缩系统1、注浆泵11和砂浆罐12为盾构机自有的系统。
其中，空气压缩系统1为整个同步加料系统提供压缩空气，作为其动力单元；注浆泵11用于将砂浆从砂浆罐12抽出，并泵入盾尾注浆管路10；砂浆罐12用于存储砂浆。
外加剂搅拌罐6中装有固体状的外加剂B组分以及水，用于制作B组分的水溶液；换向阀2用于改变气动变量泵3的气缸运转方向；称重系统5用于对外加剂搅拌罐6中的外加剂的B组分和水进行称重，使外加剂的B组分能与水按比例进行混合，并形成溶液存储在外加剂存储罐4中，而外加剂的A组分在搅拌站进行砂浆制作时，已经按重量加入；
气动变量泵3通过换向阀2来实现气缸的活塞运动，其用于将外加剂B组分溶液抽至注料机构7，再根据实际需要，将外加剂B组分溶液从注料机构7泵入砂浆管，调节注料机构7对外加剂B组分溶液的排除流量，可以达到控制砂浆初凝时间的效果。
外加剂存储罐4用于储存外加剂B组分溶液；
控制系统16通过PLC采集注浆泵10的冲程信号，对加料系统进行同步控制，达到同步加料的目的，注浆泵11每个冲程对应的外加剂B组分溶液的量是固定的。
下面介绍本发明一种用于盾构注浆的同步加料方法，一次加料工作包括以下步骤：
a、注浆泵11从砂浆罐12中抽出拌和有外加剂A组分的砂浆到盾尾注浆管路10；
b、控制系统16内的PLC程序采集注浆泵11的冲程信号；
c、基于b步骤中采集到的冲程信号，气动变量泵3从外加剂存储罐4中抽出外加剂B组分溶液到注料机构7；
d、气动变量泵3将步骤c中抽出的外加剂的B组分溶液从注料机构7泵入砂浆管路，并在盾尾注浆管路10中与a步骤中抽出的砂浆进行混合；
至此，完成一次加料工作。
Claims (3)
1.一种用于盾构注浆的同步加料方法，包括以下步骤：
(1)、加料工具准备
加料系统包括：外加剂搅拌罐(6)、换向阀(2)、称重系统(5)、气动变量泵(3)和外加剂存储罐(4)；
加料系统设置有多条注浆管路和多条外加剂添加管路；注浆管路从砂浆罐(12)起，经注浆泵(11)与盾尾注浆管路(10)连接；
外加剂添加管路从注料机构(7)起，注料机构(7)一端连接有两路单向阀管路：其中一路通过第一单向阀(8)与外加剂溶液制作及存储系统(15)连接，另一路通过第二单向阀(9)与盾尾注浆管路(10)连接；注料机构(7)另一端与气动变量泵(3)连接，气动变量泵(3)经换向阀(2)与空气压缩系统(1)连接；
(2)、在搅拌站制作砂浆，并按重量加入外加剂的A组分，存储在砂浆罐(10)中；
(3)、制作外加剂的B组分溶液
外加剂搅拌罐(6)中装有固体状的外加剂B组分以及水，用于制作B组分的水溶液；其利用称重系统(5)对外加剂搅拌罐(6)中的外加剂的B组分和水进行称重，使外加剂的B组分能与水按比例进行混合，并形成溶液存储在外加剂存储罐(4)中；
完成准备工作后开始加料，一次加料工作包括以下步骤：
a、注浆泵(11)从砂浆罐(12)中抽出拌和有外加剂A组分的砂浆到盾尾注浆管路(10)；
b、控制系统(16)内的PLC程序采集注浆泵(11)的冲程信号；
c、基于b步骤中采集到的冲程信号，气动变量泵(3)从外加剂存储罐(4)中抽出外加剂B组分溶液到注料机构(7)；
d、气动变量泵(3)将步骤c中抽出的外加剂的B组分溶液从注料机构(7)泵入砂浆管路，并在盾尾注浆管路(10)中与a步骤中抽出的砂浆进行混合。
2.根据权利要求1所述的一种用于盾构注浆的同步加料方法，其特征在于：气动变量泵(3)通过换向阀(2)来实现气缸的活塞运动，调节注料机构(7)对外加剂B组分溶液的输出流量。
3.根据权利要求1所述的一种用于盾构注浆的同步加料方法，其特征在于：注浆泵(11)每个冲程对应的外加剂B组分溶液的量是固定的。
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