[发明专利]土压平衡盾构泡沫系统、工作方法及计算方法

说明书

本发明公开了土压平衡盾构泡沫系统，包括溶液产生单元和气体传输单元，溶液产生单元和气体传输单元的输出管道均连接至泡沫发生器，泡沫发生器内生成用于提供土压平衡盾构渣土改良所需的泡沫。本发明结构合理，通过溢流段保证系统的正常运行。溶液和气体分为两路进入泡沫发生器，其中溶液支路设置有混合箱，保证原液与水的充分混合，气路设置有冷凝器和减压阀，保证气路安全。整个系统的工作过程合理，控制逻辑清晰，保证系统的安全、正常运行。电动开关与气体流量传感器之间设置气体压力传感器。计算方法主要针对半自动模式和全自动模式，两种注入模式的计算方法新颖，计算出来的气体量合理、准确，为系统正常运行提供保障。

技术领域

本发明涉及土压平衡盾构施工，特别涉及一种土压平衡盾构泡沫系统、工作方法及计算方法。

背景技术

盾构法凭借其安全、可靠、快速、经济、环保等优势广泛应用于各大城市地铁。土压平衡盾构越来越多地应用于城市地铁隧道施工。

土压平衡盾构渣土改良在盾构施工中占有十分重要的地位。现在渣土改良材料主要有泡沫、膨润土泥浆、聚合物水溶液和水等。泡沫由于发泡率高、润滑性好、成本低、操作方便等多种优势在土压平衡盾构渣土改良中占有重要地位，广泛应用于淤泥质地层、泥岩地层、砂层和砂卵石地层等各种岩土地层中。

泡沫系统一般有手动、半自动和全自动三种注入模式，现阶段一般采取半自动注入模式。但在采用半自动泡沫注入模式中泡沫系统中设定气体量各盾构制造厂家计算方法不同，不能达成一致意见。有的盾构泡沫系统参数设定后，计算出来的气体量非常大，导致土压平衡盾构掘进产生喷涌、超方等不良后果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种土压平衡盾构泡沫系统、工作方法及计算方法，土压平衡盾构泡沫系统结构合理，整个系统的控制逻辑清晰，保证系统的安全、正常运行。计算方法计算出来的气体量合理，为系统正常运行提供保障。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

土压平衡盾构泡沫系统，包括溶液产生单元和气体传输单元，溶液产生单元和气体传输单元的输出管道均连接至泡沫发生器，泡沫发生器内生成用于提供土压平衡盾构渣土改良所需的泡沫；

泡沫发生器连接泡沫管道，泡沫管道内的泡沫需能够喷射到刀盘前方；

溶液产生单元包括用于盛装泡沫剂原液的容器、原液管道和进水管道，原液管道连接容器，进水管道的端部为水进口；原液管道和进水管道分别连接至混合箱或者原液管道与进水管道连接至一个三通，三通与混合箱之间设置一根汇流管道；混合箱与泡沫发生器之间设置溶液管道；

气体传输单元包括进气管道、冷凝器、减压阀、气压表、气体压力传感器和电动开关；进气管道包括进气一段和进气二段，气压表包括第一气压表和第二气压表；进气一段沿着进气的方向依次设置冷凝器、减压器和第一气压表，进气二段沿着进气方向依次设置气体压力传感器、电动开关(第二电动开关)和第二气压表；进气二段连接至泡沫发生器。

作为优选方式，盛装泡沫剂原液的容器为储存罐，储存罐的底部与原液管道连接。

作为优选方式，原液管道包括四段，所述四段分别为第一原液管段、第二原液管段、第三原液管段和第四原液管段；第二原液管段和第三原液管段设置在第一原液管段和第四原液管段之间且第二原液管段和第三原液管段并行设置。

作为优选方式，第二原液管段设置为溢流段，第二原液管段上安装第一安全溢流阀；第三原液管段上安装第一变频螺杆泵；第三原液管段上还安装有第一液位传感器；第三原液管段上设置有第一液体流量传感器，原液的流向上依次设置第一液位传感器、第一变频螺杆泵和第一液体流量传感器。

作为优选方式，混合箱上安装第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器。