文档介绍：盾构液压推进系统关键技术研究
岳超杰
中铁十一局集团第五工程有限公司 400037
摘要:盾构液压推进系统承担着整个盾构机的向前顶进,换向及姿态调整等一系
列复杂任务,液压系统性能的好坏对盾构施工控制的多个方面均会产生直接影
响。本文主要分析了盾构液压推进系统中所运用到的压力流量复合控制技术、分
区、分组联合控制技术、二通插装技术、负载敏感技术等。对几种技术的发展现
状与前景进行分析,进而为液压技术在盾构推进系统中的广泛应用提供一定的理
论指导。
关键词:盾构;推进液压系统;关键技术
盾构的运用技术在我国的发展不是很成熟,但是在西方的发达国家中,其运
用已经十分普遍了,它是国家基础建设和资源开发的重大技术装备,采用盾构掘
进技术的隧道施工方法在我国将有非常广阔的应用前景,推进系统作为盾构掘进
机的重要组成部分。承担着整个盾构机的顶进、换向、姿态调整等任务。因此研
究盾构液压推进系统是掌握盾构整体性能的前提,对推动我具有
重要意义。
一、推进系统简介
盾构液压推进系统是一种典型的集机、电、液技术于一体的复杂、非线性、
时变系统。在工程实际中,由于土层地质条件的复杂性及施工过程中诸多不可预
见因素的影响,使盾构推进控制变得非常复杂。推进控制不当会引发地面沉降,
造成周围建筑物开裂甚至倒塌,以及邻近管线断裂破损等环境灾,因此,推进系
统需要实现推进速度,压力的无级调节和分组油缸间的动态协调控制。进而实现
盾构姿态,方向的精确控制。
为了实现它的控制需求,在实际系统中运用了分组联合控制技术,压力流量
复合控制技术,负载敏感技术,二通插装阀技术等一系列关键技术。下文将从技
术原理、控制特点及运用现状等多个方面对盾构液压推进系统中所运用的关键控
制技术进行分析研究。
盾构是一种专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备,集机械、
液压、电气、测量和控制等多学科技术于一体。他的优点很多,比如安全性高、
开挖速度快、对地表沉降和环境影响小、质量高等。尤其是在埋深大的土质地层、
地质条件复杂、地下水位高、以土质为主的地质地层隧道施工中, 较好的施工方
法就是采用盾构施工。
推进系统是盾构的关键系统, 它主要承担着盾构的顶进任务, 要求完成盾构
的转弯、曲线行进、姿态控制、纠偏以及同步运动等功能。
二、关键技术原理分析
(一)分区、分组联合控制技术
盾构液压推进系统按照控制方式可将其分为被动自调节模式和主动控制模
式。
(二)压力流量复合控制技术
在实际盾构施工过程中,由于地层具有复杂多变性,而不同地层的阻力、挖
掘反推力和水土压力又各不相同,进而造成了掘进阻力随机变化。另一方面为了
保持掌子面的土压平衡,推进系统必须针对水土压力的变化及时调整推进油缸的
供油压力,因此推进系统的推进压力必须实时可控。在盾构掘进过程中,推进系
统既要满足推进力的要求又要实现对推进速度的控制,而单纯的力控制系统或速
度控制系统均无法满足要求, 通常我们需将两种控制方案结合起来以实现盾构
掘进系统的控制需求。
盾构液压推进系统采用分组联合控制,各组分别进行压力、流量的复合控制,
在独立分组中采用节流控制方式,通过比例溢流阀和比例调速阀来实现每个液压
缸的