盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)原理應(yīng)用

1、盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)原理及應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)原理及應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)原理及應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)原理與應(yīng)用序言泡沫是一種調(diào)治介質(zhì)，由發(fā)泡劑與水的混雜液和壓縮空氣相混雜，經(jīng)泡沫發(fā)生器發(fā)泡成30400um微細(xì)乳狀泡沫，注入到掘削面和土倉(cāng)，保證渣土順利排出，保持掘削面牢固，合適于靠土壓支持的盾構(gòu)在掘進(jìn)過(guò)程中泥土粘性特別高的不測(cè)情況。由于經(jīng)泡沫調(diào)治后的土壤擁有優(yōu)異的流動(dòng)性和塑性以及防水浸透性，因此泡沫的使用擴(kuò)大了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)合適開(kāi)挖的土壤范圍，同時(shí)大大降低了刀盤(pán)扭矩，減少了刀具的磨損。當(dāng)前，土壓平衡盾構(gòu)機(jī)多半裝備了泡沫系統(tǒng)，泡沫也成為渣土改進(jìn)必不可以少的增加劑。泡沫系統(tǒng)的組成與原理泡沫系統(tǒng)由以下部件組成，如圖

2、1：?刀盤(pán)上有8個(gè)注入點(diǎn)?土倉(cāng)壓力板上有4個(gè)注入點(diǎn)?螺旋輸送機(jī)上有4x2個(gè)注入點(diǎn)?1個(gè)水泵，流量為133l/min?1個(gè)泡沫泵流量為5l/min?混雜液控制裝置?壓縮空氣控制裝置圖1?4個(gè)泡沫發(fā)生器?測(cè)量裝置及其控制?用水沖洗時(shí)的切換裝置泡沫系統(tǒng)的原理水和發(fā)泡劑的混雜是在混雜液的控制裝置完成。發(fā)泡劑裝在可更換的罐中，發(fā)泡劑經(jīng)過(guò)定量泡沫泵供給，水經(jīng)過(guò)定量水泵供給，二者混雜后再經(jīng)過(guò)流量控制裝置供給到相關(guān)管路。泡沫是在泡沫發(fā)生器內(nèi)用空氣對(duì)液體進(jìn)行攪拌混雜而獲得的?？諝夂鸵后w的劑量是經(jīng)過(guò)SPC操作單元和流量計(jì)來(lái)計(jì)量的?？煞襁M(jìn)行調(diào)整主若是依照掘進(jìn)速度、支持壓力和所給的配方來(lái)決定。泡沫發(fā)生系統(tǒng)有三種操作模

3、式：手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)。經(jīng)過(guò)控制可控制球閥，盾構(gòu)機(jī)操作手經(jīng)過(guò)泡沫系統(tǒng)的顯示面板按鈕或開(kāi)關(guān)元件向相關(guān)注入點(diǎn)將泡沫注入到刀盤(pán)前端、土倉(cāng)和螺旋輸送機(jī)內(nèi)。泡沫系統(tǒng)的操作圖2圖3圖2是泡沫系統(tǒng)參數(shù)的輸入面板，其中管路1-4為泡沫系統(tǒng)四條管路的流量（l/min）；FER為發(fā)泡率=單條管路泡沫流量/單條管路液體流量；FIR為注入率=注入泡沫總量/開(kāi)挖渣土的容積；流量為自動(dòng)模式下每條管路泡沫量占總泡沫量的百分比；泡沫濃度為發(fā)泡劑在水溶液中的濃度；工作倉(cāng)最大土壓為泡沫系統(tǒng)自動(dòng)停止工作時(shí)的最大土倉(cāng)壓力。圖3是泡沫系統(tǒng)參數(shù)的顯示面板，泡沫系統(tǒng)工作狀態(tài)有四種：停止、自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)。泥土壓力為1號(hào)土倉(cāng)壓力與3號(hào)土

4、倉(cāng)壓力的平均值，該值若是高出工作倉(cāng)最大土壓，泡沫系統(tǒng)就停止?；祀s液流量顯示了混雜液的流速與總流量，每環(huán)更新；壓力顯示泡沫管路當(dāng)前壓力值；空氣實(shí)質(zhì)值顯示管路空氣流量實(shí)質(zhì)值；空氣目標(biāo)值顯示管路空氣流量目標(biāo)值；混雜液體實(shí)質(zhì)值顯示管路混雜液體流量實(shí)質(zhì)值；混雜液體目標(biāo)值顯示管路混雜液體流量目標(biāo)值=每條管路流量/FER。泡沫系統(tǒng)的操作方式有三種，分別是手動(dòng)模式、半自動(dòng)模式和自動(dòng)模式。在啟用泡沫系統(tǒng)前，需設(shè)定泡沫濃度和工作倉(cāng)最大土壓。泡沫濃度可以在1-5%之間設(shè)定。手動(dòng)模式時(shí)，按下手動(dòng)模式按鈕，再按下想要注入泡沫管路的管路按鈕，再經(jīng)過(guò)SPC操作單元旋鈕手動(dòng)控制空氣的流量和泡沫混雜液體的流量，還可以在顯示面板

5、中空氣實(shí)質(zhì)值和混雜液體實(shí)質(zhì)值旁邊的加減按鈕控制。半自動(dòng)模式時(shí)，按下半自動(dòng)模式按鈕，按下想要注入泡沫管路的管路按鈕。經(jīng)過(guò)參數(shù)的輸入面板設(shè)置每條管路的流量和FER，對(duì)注入的泡沫進(jìn)行控制。FER設(shè)置范圍為0-30。自動(dòng)模式時(shí)，按下自動(dòng)模式按鈕，按下想要注入泡沫管路的管路按鈕。經(jīng)過(guò)參數(shù)的輸入面板設(shè)置每條管路的流量比、FER和FIR，對(duì)注入的泡沫進(jìn)行控制。泡沫系統(tǒng)應(yīng)用泡沫系統(tǒng)有三種調(diào)治模式：手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)，在實(shí)質(zhì)掘進(jìn)施工中，主要以半自動(dòng)模式和自動(dòng)模式為主，此刻就以?xún)蓚€(gè)工程實(shí)例來(lái)說(shuō)明泡沫系統(tǒng)的使用。采用半自動(dòng)模式適應(yīng)基巖隆起地層的推進(jìn)深圳滕創(chuàng)瑞科技有限公司經(jīng)營(yíng)的泡沫所在深圳地鐵三號(hào)線3102標(biāo)工程方才

6、經(jīng)過(guò)38米長(zhǎng)的，基巖高度最大為米的基巖隆起區(qū)。地道基層為花崗巖，強(qiáng)度高達(dá)160MPA，上層為砂層，是典型的上軟下硬型地層，在這種地層中掘進(jìn)需要防范坍塌和刀具磨損。盾構(gòu)機(jī)在這種地層推進(jìn)，必定控制好掘進(jìn)參數(shù)和注入合適的增加劑。我們采用的掘進(jìn)參數(shù)為：刀盤(pán)轉(zhuǎn)速推進(jìn)速度為5mm/min，土倉(cāng)壓力為土倉(cāng)水頭壓力加,并注入干燥泡沫。泡沫系統(tǒng)采用半自動(dòng)模式，泡沫原液采用滕創(chuàng)瑞科技有限公司的泡沫，泡沫濃度設(shè)定為3%，每管流量設(shè)定為200l/min，F(xiàn)ER設(shè)定為25，開(kāi)四條管路。在掘進(jìn)過(guò)程時(shí)，檢查渣樣，并比較泡沫收效。泡沫發(fā)出的收效很好，致密細(xì)膩，有張力，有粘力，存在時(shí)間長(zhǎng)，能充分融入渣土，起到了改進(jìn)渣土，保護(hù)刀

7、具的作用。實(shí)踐證明，我們經(jīng)過(guò)控制掘進(jìn)參數(shù)和注入干燥泡沫，在沒(méi)有更換刀具的情況下，順利經(jīng)過(guò)了基巖隆起區(qū)。采用自動(dòng)模式適應(yīng)礫質(zhì)粘土地層的推進(jìn)自動(dòng)模式一般在推進(jìn)速度牢固的情況下使用。在深圳地鐵3號(hào)線3102標(biāo)工程有部分地層為礫質(zhì)粘土，其中上部為砂層，下部為礫質(zhì)粘土，且粘土成分高達(dá)60%，刀具特別簡(jiǎn)單結(jié)泥餅。盾構(gòu)機(jī)在這種地層推進(jìn)，必定控制好掘進(jìn)參數(shù)和注入合適的增加劑。我們采用的掘進(jìn)參數(shù)為：刀盤(pán)轉(zhuǎn)速為min,推進(jìn)速度為40mm/min，土倉(cāng)壓力為土倉(cāng)水頭壓力加,并注入濕潤(rùn)泡沫。在掘進(jìn)速度正常的情況下，我們一般采用自動(dòng)模式注入泡沫，F(xiàn)ER設(shè)定為12，每管流量比設(shè)定為25%，那么FIR設(shè)定多少呢?FIR為注入率=注入泡沫總量/開(kāi)挖渣土的容積，決定注入泡沫量的多少。依照實(shí)驗(yàn)結(jié)果和到此刻的實(shí)績(jī)綜合考慮，注入率Y的估計(jì)公式以下：Y（）a2（60-4）（）（）；式中Y泡沫注入率（）；D0.075mm粒徑的經(jīng)過(guò)百分率，460時(shí)，取460；E0.42mm粒徑的經(jīng)過(guò)百分率，80時(shí)，取80；F2mm粒徑的經(jīng)過(guò)百分