適用于川藏線的超高壓注漿泵研制

梅元元，郭濤，周鴻雛，段天文

（中鐵工程服務有限公司，四川 成都 610083）

1 研制背景

高壓注漿泵在隧道施工過程中可用于超前注漿加固、隧洞防水堵漏、管棚注漿、高壓注漿、二次注漿等注漿施工。2011 年，蒲朝陽等，研制開發了ZBBJ-380/50 型高壓變頻注漿泵，其最高排出壓力達到了50MPa，外形尺寸4.5×2.2×2.6m。2015 年，李然發表了礦用高壓大流量乳化液泵站應用現狀及發展趨勢的文章，介紹了RMI S500 五軸柱塞，額定壓力37.5MPa，泵體尺寸3978×1210×1540mm。

針對川藏線地質條件的要求、窄小環境、以及轉場頻繁的特點，現有的高壓注漿泵很難發揮出最佳效益，因此，必須研發適應性更強的高壓、小體積注漿泵。

2 工作原理及主要結構

2.1 工作原理

注漿泵采用了液壓驅動方式，雙柱塞結構。其工作原理如圖1 所示。電動機3 通過聯軸器4 傳動，驅動柱塞泵5 旋轉，將油箱1 內的液壓油吸入柱塞泵4 并排出，油液經溢流閥6、換向閥7 送入油缸10，推動注漿缸9，使其往復運動，回油經回油管流入風冷器2，進行冷卻后，再回到油箱1 完成一個循環。油缸10 通過活塞桿與注漿缸9 相連同步往復運動，使漿液經吸漿管路8、排漿管路12、混合器11，吸入并排出，并注入注漿孔內。此種控制方法已可滿足普通注漿加固及防水堵漏要求，如在一些沉降治理及注漿修復等對注漿量有精準控制要求的工況下，可以給系統增配PWM 控制方式。

圖1 超高壓注漿泵原理圖

2.2 工作參數及關鍵部件選擇

（1）已知P泥=40MPa

選用油缸：Φ140mm/40mm，泥缸活塞桿直徑D3取105mm，計算出：P油=24.5MPa

（2）要求漿液流量可達3.3m3/h，Q油≥Q漿=3.3m3/h，轉速n=1450r/min，計算液壓泵排量V ≥45mL/r，

取V=71mL/r，Q油=87L/min

根據樣本功率曲線，選取功率P=37kW 的電機。

2.3 主要結構

2BYS3/40-37 型注漿泵主要由油箱1、聯軸器2、柱塞泵3、防爆電動機4、溢流閥7、換向閥8、油缸及注漿缸5、膠管9、風冷器6、吸漿管10 等組成，詳見圖2。其外形尺寸1950×950×900。

以往的柱塞密封為O 型圈密封，密封壓力小于30MPa，本產品所采用的V 型端面壓力最高可達85MPa，且該產品吸排漿單向閥通過柔性接觸、壓縮彈簧緩沖助推，解決高壓作用下噪音大、沖擊大的問題，提高密封性能和使用壽命。

圖2 超高壓注漿泵結構圖

2.4 主要性能特點

（1）集成動力源、控制閥、電控系統等于一體，結構緊湊、體積小，便于施工移動；

（2）液壓驅動方式，工作可靠，注漿壓力可達40MPa；

（3）換向機構為金屬接近感應式，換向靈活、快捷、準確、可靠。

3 主要技術參數

4 試驗與測試

出廠試驗。依據Q/JBZ02-2019，ZBYS 系列礦用液壓注漿泵標準，在廠內對設備進行了試驗，試驗項目包括漿壓、油壓、流量、往復次數。

表1 技術參數表

在整個試驗過程中，注漿泵運轉正常，無異常的振動、泄漏等，注漿壓力最大可達40MPa，滿足設計要求。

5 結語

通過試驗，該超高壓注漿泵注漿壓力可達40MPa，能滿足大埋深隧道超前注漿50 米的注漿能力，能用于高原地區施工，該泵是集注漿動力源和控制閥等結構于一體，結構緊湊、體積小、方便移動，既滿足人工開挖隧道的要求，也能安裝于設備（如TBM）上使用。

表2 出廠試驗記錄表