基于冗余技术EPB盾构同步注浆控制系统设计 .pdf

基于冗余技术 EPB 盾构同步注浆控制系统设计 张合沛;陈馈;李凤远;王吉平 【摘要】详细阐述了冗余控制技术原理及特点，以提高盾构自动控制系统可靠性 为目的，基于硬件冗余控制技术开展土压平衡( EPB)盾构同步注浆控制系统软件的 控制回路流程分析，关键控制算法设计，并对同步注浆系统的控制条件的关联性和 控制回路流程进行分析研究。通过室内实验对上述设计进行验证、总结。对硬件冗 余控制技术在盾构自动控制系统中应用前景进行了展望。%The principle and characteristics of the redundant control technology are explained in de- tail,in order to improve the reliability of the automatic control system. Based on hardware redundancy con-trol technology to carry out the control loop process analysis, key control algorithm design of the earth pressure balance( EPB) shield synchronous grouting control system software, and control conditions of synchronous grouting system relevance and control loop flow analysis. Through the indoor experiment, the above design is verified and summarized. The application prospect of the hardware redundancy control technology in the automatic control system of shield machine is discussed. 【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》 【年(卷),期】2016(000)006 【总页数】5 页(P8-11,26) 【关键词】EPB;同步注浆;冗余控制;软件 【作者】张合沛;陈馈;李凤远;王吉平 【作者单位】盾构及掘进技术国家重点实验室，郑州 450001; 中铁隧道集团有限 公司，河南 洛阳 471009;盾构及掘进技术国家重点实验室，郑州 450001; 中铁隧 道集团有限公司，河南 洛阳 471009;盾构及掘进技术国家重点实验室，郑州 450001; 中铁隧道集团有限公司，河南 洛阳 471009;南京理工大学紫金学院，南 京 210046 【正文语种】中 文 【中图分类】TP273 同步注浆是土压平衡盾构作业过程中的关键环节，而同步注浆技术是盾构法隧道施 工中的一项关键技术，特别在不能自稳的地层中掘进，利用同步注浆技术，能在正 常的注浆压力控制下，保证注浆量，填充盾尾空隙，有效遏制地层向隧道方向移动、 地层损失、地表沉降等灾害的发生[1-2]。同步注浆系统的高可靠性设计在安全、 经济、快速施工方面具有重要地位 ，但是，关于同步注浆系统浆液材料设计、施工 控制方法及工程案例分析和总结的文献比较多 ，而从提高控制系统硬件可靠性和系 统容错能力设计方面介绍的文献不多[3-4]。 由于存在盾构同步注浆控制系统采用非冗余设计的问题 ，加上盾构现场操作人员对 同步注浆系统的使能条件、控制和关联条件理解不全面 ，导致设备出现故障时不能 立即排除的现象时有发生。因此 ，该文重点介绍基于冗余控制技术的土压平衡盾构 同步注浆系统硬件组态网络设计，并针对系统控制回路和使能条件进行进一步分析 和总结。 土压平衡盾构的控制系统主要由减速箱和润滑、过滤冷却、刀盘驱动、推进控制、 管片拼装、盾尾铰接和密封、同步注浆控制、辅助液压控制、泡沫控制、膨润土控 制等系统组成。同步注浆与盾构掘进同时进行，通过注浆系统和盾尾的注浆管，按 预设定的注浆压力和注浆量在盾构推进的同时注入盾尾空隙内的一种施工工艺 [5]。 浆液在盾尾空隙形成的瞬间快速填充，从而使周围岩体及时获得支撑，可有效地防 止岩体的坍塌，控制地表的沉降。在地层稳定性差，采用EPB 模式掘进时，刀具 切下的土砂呈塑性流动，充满于土仓内以控制开挖面；用螺旋输送机和排土调整装 置来调整排土，使之与切削土量保持平衡，并使土仓内的土砂有一定压力，以抵抗 开挖面的土压力和水压力，用土仓内和螺旋输送机