适用于川藏线的超高压注浆泵研制

梅元元，郭涛，周鸿雏，段天文

（中铁工程服务有限公司，四川 成都 610083）

1 研制背景

高压注浆泵在隧道施工过程中可用于超前注浆加固、隧洞防水堵漏、管棚注浆、高压注浆、二次注浆等注浆施工。2011 年，蒲朝阳等，研制开发了ZBBJ-380/50 型高压变频注浆泵，其最高排出压力达到了50MPa，外形尺寸4.5×2.2×2.6m。2015 年，李然发表了矿用高压大流量乳化液泵站应用现状及发展趋势的文章，介绍了RMI S500 五轴柱塞，额定压力37.5MPa，泵体尺寸3978×1210×1540mm。

针对川藏线地质条件的要求、窄小环境、以及转场频繁的特点，现有的高压注浆泵很难发挥出最佳效益，因此，必须研发适应性更强的高压、小体积注浆泵。

2 工作原理及主要结构

2.1 工作原理

注浆泵采用了液压驱动方式，双柱塞结构。其工作原理如图1 所示。电动机3 通过联轴器4 传动，驱动柱塞泵5 旋转，将油箱1 内的液压油吸入柱塞泵4 并排出，油液经溢流阀6、换向阀7 送入油缸10，推动注浆缸9，使其往复运动，回油经回油管流入风冷器2，进行冷却后，再回到油箱1 完成一个循环。油缸10 通过活塞杆与注浆缸9 相连同步往复运动，使浆液经吸浆管路8、排浆管路12、混合器11，吸入并排出，并注入注浆孔内。此种控制方法已可满足普通注浆加固及防水堵漏要求，如在一些沉降治理及注浆修复等对注浆量有精准控制要求的工况下，可以给系统增配PWM 控制方式。

图1 超高压注浆泵原理图

2.2 工作参数及关键部件选择

（1）已知P泥=40MPa

选用油缸：Φ140mm/40mm，泥缸活塞杆直径D3取105mm，计算出：P油=24.5MPa

（2）要求浆液流量可达3.3m³/h，Q油≥Q浆=3.3m³/h，转速n=1450r/min，计算液压泵排量V ≥45mL/r，

取V=71mL/r，Q油=87L/min

根据样本功率曲线，选取功率P=37kW 的电机。

2.3 主要结构

2BYS3/40-37 型注浆泵主要由油箱1、联轴器2、柱塞泵3、防爆电动机4、溢流阀7、换向阀8、油缸及注浆缸5、胶管9、风冷器6、吸浆管10 等组成，详见图2。其外形尺寸1950×950×900。

以往的柱塞密封为O 型圈密封，密封压力小于30MPa，本产品所采用的V 型端面压力最高可达85MPa，且该产品吸排浆单向阀通过柔性接触、压缩弹簧缓冲助推，解决高压作用下噪音大、冲击大的问题，提高密封性能和使用寿命。

图2 超高压注浆泵结构图

2.4 主要性能特点

（1）集成动力源、控制阀、电控系统等于一体，结构紧凑、体积小，便于施工移动；

（2）液压驱动方式，工作可靠，注浆压力可达40MPa；

（3）换向机构为金属接近感应式，换向灵活、快捷、准确、可靠。

3 主要技术参数

4 试验与测试

出厂试验。依据Q/JBZ02-2019，ZBYS 系列矿用液压注浆泵标准，在厂内对设备进行了试验，试验项目包括浆压、油压、流量、往复次数。

表1 技术参数表

在整个试验过程中，注浆泵运转正常，无异常的振动、泄漏等，注浆压力最大可达40MPa，满足设计要求。

5 结语

通过试验，该超高压注浆泵注浆压力可达40MPa，能满足大埋深隧道超前注浆50 米的注浆能力，能用于高原地区施工，该泵是集注浆动力源和控制阀等结构于一体，结构紧凑、体积小、方便移动，既满足人工开挖隧道的要求，也能安装于设备（如TBM）上使用。

表2 出厂试验记录表