盾构机泡沫系统原理与应用
泡沫盾构技术
泡沫盾构施工技术与工法特点土压平衡盾构施工过程中, 土压室内的土料起着平衡开挖面的水、土压力, 支撑开挖面的作用。
因此这种土料须具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小等。
一般施工路线的土质不能完全满足这些特性, 所以要进行土壤改良。
常用的土壤改良剂为水、膨润土、粘土和化学泡沫等。
使用泡沫对开挖土进行改良的盾构施工法(简称泡沫盾构工法) 适于沙砾层到粘性土层等土质施工。
该法已经在欧洲、日本和国内的地铁隧道施工中广泛采用。
1 泡沫盾构施工法及特点泡沫盾构施工法即用由特殊发泡材料和压缩空气制成30～400μm 的细小齿状气泡, 代替一直在加泥式土压平衡盾构法中作为主要添加材料的粘土和膨润土等。
该施工法有如下特点。
1) 粘性土地基中, 泡沫起着界面活性剂的作用, 可有效防止开挖土附着于刀盘上和土压室内壁, 防止泥饼现象, 使掘进工作顺利地进行。
2) 沙性土和砂砾土地基中, 泡沫的支承作用使开挖土的流动性提高, 土压室内泥土不会产生拥堵, 刀盘及螺旋输送机的驱动扭矩减小, 刀具磨损减小, 从而有利于盾构机掘进。
3) 微细泡沫置换了土颗粒中的空隙水, 提高了土的止水性, 能较容易地开挖地下水位较高的砂砾土地基, 而且可以有效地防止螺旋输送机泥水喷涌。
4) 泡沫可压缩性使开挖面的土压力波动减小, 在不影响开挖面稳定的同时保证顺利掘进。
5) 排出土中的泡沫在短时间内会逐渐消除,另外由于泡沫中的特殊发泡材料是少量的, 因此排出的碴土很快就可以恢复到注入泡沫前的状态, 碴土处理问题容易解决。
6) 由于未使用粘土、膨润土, 这就避免了隧洞内外的污染, 有助于保持良好的工作环境。
7) 泡沫注入设备和制作设备比加泥设备规模小, 设备布置、安装更便利。
2 泡沫的制作及用量211 泡沫的制作泡沫盾构工法所使用的泡沫是用专用原料和水制成的混合液与空气通过泡沫发生器制成的。
这种专用原料主要是特殊发泡剂和泡沫添加剂。
特殊发泡剂是由各种表面活性剂经过特别调配制成, 它的水溶液被称为A 型特殊发泡材料,主要用于粘性土及含水量较少的砂质土。
盾构机土体改良中泡沫控制系统的设计研究
盾构机土体改良中泡沫控制系统的设计研究盾构机土体改良中泡沫控制系统的设计研究随着城市化的不断推进，地下建筑的需求不断增加。
盾构机的广泛应用使得地下建筑施工变得更加便捷和高效。
然而，在盾构施工过程中，土体松散、含水率较高，这对泥浆循环系统的完整性和施工进度提出了极大的挑战。
为了解决这一问题，泡沫控制系统被引入到盾构机施工中，以控制泥浆循环系统中的泡沫浓度，从而实现土体改良。
本文旨在进行一项泡沫控制系统的设计研究，来使盾构机土体改良更加稳定，提高施工效率。
一、泡沫控制系统的功能在盾构机的土体改良中，泡沫控制系统的作用是控制泡沫浓度，以便实现泥浆循环系统的稳定运行。
泡沫浓度过高会影响泥浆循环系统的导流能力，造成系统堵塞，损坏设备，降低施工效率。
另外，过高的泡沫浓度还会影响土体的稳定性，增加施工难度和风险。
在另一方面，泡沫浓度过低也会影响土体改良效果，降低施工质量。
因此，泡沫控制系统需要保证泡沫浓度在合适的范围内，以满足土体改良的要求。
二、泡沫控制系统的组成泡沫控制系统主要由泡沫发生器、泡沫控制器和浓度检测器组成。
其中，泡沫发生器是传递压缩空气和高压水的混合物的泡沫发生器，将浓度恒定的泡沫液体直接喷入泥浆系统中。
泡沫控制器则负责监测泡沫浓度，并根据设定值自动进行调节。
浓度检测器可以及时检测泡沫浓度，以保证施工质量。
同时，各个组件都需要与监测仪表进行连接，以实现数据的收集和分析。
三、泡沫控制系统的设计方案泡沫控制系统的设计方案需要考虑以下几个方面：泡沫浓度计算、泡沫发生器的结构设计、泡沫控制器的设计和浓度检测器的选型。
1、泡沫浓度计算盾构施工中的泡沫控制系统的设计应该遵循一定的原则。
基于泥浆密度值和土壤情况，可以通过泡沫浓度计算公式来计算泡沫浓度，从而确保盾构施工的正常进行。
2、泡沫发生器的结构设计泡沫发生器的设计应考虑泡沫液体的均匀喷射和应力分布，保证泥浆管道可以正常运转。
此外，泡沫发生器应具有防水、防腐等特性，以增强其耐用性。
海瑞克土压平衡盾构机泡沫系统故障排除吕 善
海瑞克土压平衡盾构机泡沫系统故障排除（中铁十五局集团城市交通工程公司深圳6标盾构项目部）吕善[摘要] 泡沫系统是盾构机上很重要的一个辅助系统。
本文针对盾构机上的泡沫系统工作原理进行了介绍，并对一例故障进行了详细的分析。
[关键词] 盾构机泡沫故障排除泡沫系统是德国海瑞克公司土压平衡盾构机上的一个重要组成部分，盾构掘进时，盾构机上的泡沫装置向土仓内和刀盘前注入泡沫，改良刀盘切屑下来的渣土。
使用泡沫剂的目的是改善土体的和易性，保证密封土仓内土压力的稳定和出土的顺畅，当泡沫剂和渣土混合时，还可以产生几个作用：1）在粘土块外面形成薄膜，阻止了块与块之间的粘结，降低了渣土的粘附力，防止形成泥饼；2）降低渣土的内摩擦力，减小渣土对刀盘等部件的摩擦，降低刀盘的扭矩，节省能源；3）降低土体的渗透性，形成一个不透水层，有利于开挖面的稳定；4）增强渣土的流动性，增加渣土的可压缩性，有利于维持土压平衡；5）润滑和冷却的作用。
本文通过介绍泡沫系统得工作原理，来说明泡沫系统故障的判断和排除。
1．泡沫系统的组成和工作原理1.1泡沫系统的组成泡沫系统由泡沫剂储存箱、泡沫剂泵、水泵、水压力感应开关、泡沫剂泵安全阀、水泵减压阀、泡沫原液流量计、水流量计、压缩空气减压阀、液体流量计、气体流量计、液体电控调节阀、气体电控调节阀、压力表、压力传感器、泡沫发生器及连接管路等组成。
1.2泡沫系统的工作原理泡沫剂泵将泡沫剂原液从泡沫剂储存箱中泵出，并与水按操作指令要求的比例混合形成溶液。
溶液的流量可以在可编程控制器PLC通过水泵出水口处的液体流量计测量，并根据这一流量来控制泡沫剂的泵送量。
混合溶液被分成四路，分别通过液体流量电控阀和流量计后，被分别输送到泡沫发生器中，在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫。
泡沫溶液和压缩空气的混合比例也是按盾构机的操作指令要求进行混合的。
其控制的参数有泡沫剂的用量比（泡沫剂体积占混合溶液体积的百分比）、泡沫的注入率FIR（开挖面中泡沫的体积与被开挖岩土的体积比）和泡沫的膨胀率FER（泡沫的体积与形成泡沫的溶液体积比）等几项。
盾构机泡沫系统原理与应用总结归纳
精心整理盾构机泡沫系统原理与应用0 引言泡沫是一种调节介质，由发泡剂与水的混合液和压缩空气相混合，经泡沫发生器发泡成30～400um微细乳状泡沫，注入到掘削面和土仓，确保渣土顺利排出，保不可少的添加剂。
1 泡沫系统的组成与原理1.1成，如图???点?1个水泵，流量为133l/min?1个泡沫泵流量为5l/min?混合液控制装置?压缩空气控制装置图1 ?4个泡沫发生器?测量装置及其控制?用水冲洗时的切换装置1.2泡沫系统的原理水和发泡剂的混合是在混合液的控制装置完成。
发泡剂装在可更换的罐中，发泡剂通过定量泡沫泵供给，水通过定量水泵供给，二者混合后再通过流量控制装置供给到相关管路。
量是通过SPC22图3图2是泡沫系统参数的输入面板，其中管路1-4为泡沫系统四条管路的流量（l/min）；FER为发泡率=单条管路泡沫流量/单条管路液体流量；FIR为注入率=注入泡沫总量/开挖渣土的容积；流量为自动模式下每条管路泡沫量占总泡沫量的百分比；泡沫浓度为发泡剂在水溶液中的浓度；工作仓最大土压为泡沫系统自动停止工作时的最大土仓压力。
图3是泡沫系统参数的显示面板，泡沫系统工作状态有四种：停止、自动、半自动和手动。
泥土压力为1号土仓压力与3号土仓压力的平均值，该值如果超过工作仓最大土压，泡沫系统就停止。
混合液流量显示了混合液的流速与总流量，每环更新；压力显示泡沫管路当前压力值；空气实际值显示管路空气流量实际值；空气目标值显示管路空气流量目标值；混合液体实际值显示管路混合液体流量实际值；混合液体目标值显示管路混合液体流量目标值=每条管路流量/FER。
泡沫系统的操作方式有三种，分别是手动模式、半自动模式和自动模式。
在启用泡沫系统前，过SPC设置范围为和FIR，对注入的泡沫进行控制。
3半自动模式和自动模式为主，现在就以两个工程实例来说明泡沫系统的使用。
3.1采用半自动模式适应基岩隆起地层的推进深圳滕创瑞科技有限公司经营的泡沫所在深圳地铁三号线3102标工程刚刚通过38米长的，基岩高度最大为 3.8米的基岩隆起区。
泡沫系统 (概述)
土压平衡盾构机(泡沫系统)的概述（1）引言泡沫系统是土压平衡盾构机中最重要的渣土改良系统。
长期以来不论是进口盾构机，还是引进国外技术在国内生产的盾构机，都配置进口的泡沫系统。
目前我国使用的盾构机中主要存在以下问题：a、小松盾构的泡沫溶液需要在箱罐内配制，虽然配合比准确，但不能适时配制从而影响进度；输送泵采用变频挤压泵，流量控制准确，但存在压力不稳定、挤压管损耗大等不足。
b、海瑞克盾构(输送水泵)采用定速泵，流量不可调节，压力过大时采用溢流卸压，流量控制偏差较大；泡沫系统采用电脑做为人机控制界面，变换控制参数时需频繁切换界面，用时较长；管路流量调节采用电动流量调节阀，调节延时较长，精度偏差大。
为了解决进口泡沫系统的不足，结合我公司使用、改进泡沫系统的经验，研制出可适时进行调节配合比、快速调节参数、输出稳定流量、快速控制流量的盾构机泡沫系统。
（2）泡沫系统的作用在盾构掘进过程中，为有效地控制地层对盾构机的损伤，除盾构机选型、设备改进外，复杂地层土体改良是控制地层损伤最重要的技术措施，其中泡沫土体改良尤为重要。
另外，泡沫系统还有使渣土具有较好的止水性(泡沫能置换土间隙中的水，提高开挖土的止水性，防止地下水高的砂层中“喷涌”现象的发生)，以控制地下水流失；使切削下来的渣土快速进入土舱，并利于螺旋输送机顺利排土；可有效地防止土渣粘结刀盘而产生泥饼；可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象；可有效降低刀盘扭矩，降低对刀盘、刀具和螺旋输送机的磨损等作用。
泡沫系统的原理是将发泡剂( 液体) 与水的混合液和压缩空气相混合，经泡沫发生站作用生成30-400ｕm 的微细乳状泡沫，注入到掘削面（刀盘）、土舱和螺旋输送机，确保渣土顺利排出，保持掘削面稳定。
（3）现有进口盾构机泡沫系统的特点总结海瑞克盾构机、小松盾构机泡沫系统在人机界面、输送泵与控制、水与原液混合方式、管路流量调节、注人管路配置等方面的特点。
小松盾构机原液与水混合在箱内进行，按箱配制，溶液比例准确，但泡沫系统在工作状态时，不能实时进行配置，海瑞克盾构机采用一台变频泵供(泡沫原液)，一台恒速泵(供水)，混合时水流量恒定，只调节原液流量。
泡沫技术在土压平衡盾构中的应用
泡沫技术在土压平衡盾构中的应用土压平衡盾构是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一。
但是盾构在穿越流塑性差、含水量高、渗透系数大的砂性土层时，存在土体受扰动发生液化、推进速度慢、刀盘形成“干饼”等一些技术难题。
工程实践证明，使用泡沫不仅有利于保持开挖面土压力平衡，而且机械负荷及刀盘扭矩明显减少，解决了施工难题。
前言自1974年第一台土压平衡盾构在东京投入使用以来，土压平衡盾构已经被世界各国广泛的应用于隧道工程中。
就盾构技术本身而言，地质条件决定了施工的相对难易度，因此对于典型不良地层条件下的盾构控制仍然是工程界普遍关注的问题。
针对土压平衡盾构穿越砂性土遇到的种种困难，国内外有关专家对此进行一定的研究：日本开发了以泡沫作为填加材料，来改善砂土流动性和止水性的泡沫盾构工法。
英国牛津大学工程实验室也对掺加泡沫前后砂土的物理力学性质的改变进行了研究。
在国内对盾构气泡法施工地铁隧道虽然进行了一定的研究，但真正运用于工程实践的很少。
本文针对上海地铁M8线曲阳路站～四平路站区间隧道成功使用法国CONDAT泡沫发生剂在全断面砂型土中推进的工程案例，总结出合理的使用方法和参数，供其他工程参考。
1、工程概况上海地铁M8线曲阳路站～四平路站区间隧道使用法国FCB土压平衡盾构进行推进，出洞段约200m距离内为全断面②3-2灰色砂质粉土。
2、盾构气泡法推进的优点对非粘透水性土层可以通过注射泡沫进行改良处理。
粒状结构中的气泡可以降低土浆密度，减小颗粒摩擦，使土浆混合物在较宽的形变范围内有最理想的弹性，以利于控制开挖面支撑压力。
由于化学的和物理的粘着力的作用，加入适当泡沫的土料可以变得非常粘着，完全可以用带式输送机进行输送。
泡沫的90%都是空气，而空气在几天后就会全部逃逸，土料可以恢复原来的稠度，在对开挖出土料的储置或进一步利用上这是一个显着的优点，而且不需要复杂昂贵的分离设备。
加泡沫技术用于含水土层里还可抵抗较高的地下水压，它的发展可使土压平衡式盾构机也可用在原先只适于泥水式盾构机的土层中。
浅谈泡沫剂及分散剂在盾构施工中的应用PPT课件
23
粘土分散剂
降低堵塞、粘性、输送问题等风险
Increase the TBM speed 增加TBM掘进速度
3. Polymers 聚合物
Increase soil adhesion, impermeability 增加土壤粘性，抗渗透性
Decrease liquid soil consistency 降低湿渣土的稠度 Decrease settlements 减少沉降
15.06.2005
5
what is foam? 什么是泡沫？
technical detail 技术点
15.06.2005
in use 应用
6
Surfactant Types 表面活化剂类型
Ion005
-
Anionic阴离子
+
Cationic阳离子
Linear Alkyl线状烷基
Amphoteric两性
Branched Alkyl支烷基
~0
Non-Ionic无离子
Dual hydrophilic Groups 双性亲水团
7
Tunnel Foam Appearance 泡沫状态 MEYCO Fix SLF Group 系列
15.06.2005
Foam泡沫
foam + Rheosoil 211
泡沫＋ Rheosoil 211
15
Soil Conditioning III 渣土改良 Polymers 聚合物
MEYCO® Fix SLF P1 medium liquid soils 中度含水土壤
MEYCO® Fix SLF P2 water binding, increasing
盾构机工作原理具体是什么
盾构机工作原理具体是什么盾构机的工作原理 1.盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推动油缸，将盾构机向前推动，随着推动油缸的向前推动，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，现在开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。
2.掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到必然数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就可以维持稳固，开挖面对应的地脸部份也不致坍坍或者隆起，这时只要维持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就可以顺利进行。
3.管片拼装盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道-次成型。
盾构机的组成及各组成部份在施工中的作用盾构机的最大直径为6.28m，总长 65m ，其中盾体长 8.5m，后配套设备长 56.5m，总分量约 406t，总配置功率 1577kW ，最大掘进扭矩 5300kN?m ，最大推动力为 36400kN，最陕掘进速度可达 8cm/min。
盾构机主要由9 大部份组成，他们别离是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。
1.盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部份，这三部份都是管状简体，其外径是 6.25m。
前盾和与之焊在一路的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳固开挖面的作用。
承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，能够用来探测泥土仓中不同高度的土压力。
前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有 30 个推动油缸，推动油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出能够提供给盾构机向前的掘进力，这 30 个千斤顶按上下摆布被分成 A 、B 、c 、D 四组，掘进进程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，如此盾构机就可以够实现左转、右转、抬头、垂头或者直行，从而能够使掘进中盾构机的轴线尽可能拟合隧道设计轴线。
盾构机泡沫系统原理与应用
盾构机泡沫系统原理与应用0 引言泡沫是一种调节介质,由发泡剂与水的混合液和压缩空气相混合,经泡沫发生器发泡成30～400um微细乳状泡沫,注入到掘削面和土仓,确保渣土顺利排出,保持掘削面稳定,适合于靠土压支持的盾构在掘进过程中泥土粘性非常高的意外情况.由于经泡沫调节后的土壤具有良好的流动性和塑性以及防水渗透性,所以泡沫的使用扩大了土压平衡盾构机适宜开挖的土壤范围,同时大大降低了刀盘扭矩,减少了刀具的磨损.目前,土压平衡盾构机大都配备了泡沫系统,泡沫也成为渣土改良必不可少的添加剂.1 泡沫系统的组成与原理泡沫系统由以下部件组成,如图1：刀盘上有8个注入点土仓压力板上有4个注入点螺旋输送机上有4x2个注入点1个水泵,流量为133l/min1个泡沫泵流量为5l/min混合液控制装置压缩空气控制装置图1 4个泡沫发生器测量装置及其控制用水冲洗时的切换装置泡沫系统的原理水和发泡剂的混合是在混合液的控制装置完成.发泡剂装在可更换的罐中,发泡剂通过定量泡沫泵供给,水通过定量水泵供给,二者混合后再通过流量控制装置供给到相关管路.泡沫是在泡沫发生器内用空气对液体进行搅拌混合而获得的.空气和液体的剂量是通过SPC操作单元和流量计来计量的.是否进行调整主要是根据掘进速度、支持压力和所给的配方来决定.泡沫发生系统有三种操作模式：手动、半自动和全自动.通过控制可控制球阀,盾构机操作手通过泡沫系统的显示面板按钮或开关元件向有关注入点将泡沫注入到刀盘前端、土仓和螺旋输送机内.2 泡沫系统的操作图2 图3图2是泡沫系统参数的输入面板,其中管路1-4为泡沫系统四条管路的流量l/min；FER为发泡率=单条管路泡沫流量/单条管路液体流量；FIR为注入率=注入泡沫总量/开挖渣土的容积；流量为自动模式下每条管路泡沫量占总泡沫量的百分比；泡沫浓度为发泡剂在水溶液中的浓度；工作仓最大土压为泡沫系统自动停止工作时的最大土仓压力.图3是泡沫系统参数的显示面板,泡沫系统工作状态有四种：停止、自动、半自动和手动.泥土压力为1号土仓压力与3号土仓压力的平均值,该值如果超过工作仓最大土压,泡沫系统就停止.混合液流量显示了混合液的流速与总流量,每环更新；压力显示泡沫管路当前压力值；空气实际值显示管路空气流量实际值；空气目标值显示管路空气流量目标值；混合液体实际值显示管路混合液体流量实际值；混合液体目标值显示管路混合液体流量目标值=每条管路流量/FER.泡沫系统的操作方式有三种,分别是手动模式、半自动模式和自动模式.在启用泡沫系统前,需设定泡沫浓度和工作仓最大土压.泡沫浓度可以在1-5%之间设定.手动模式时,按下手动模式按钮,再按下想要注入泡沫管路的管路按钮,再通过SPC操作单元旋钮手动控制空气的流量和泡沫混合液体的流量,还可以在显示面板中空气实际值和混合液体实际值旁边的加减按钮控制.半自动模式时,按下半自动模式按钮,按下想要注入泡沫管路的管路按钮.通过参数的输入面板设置每条管路的流量和FER,对注入的泡沫进行控制.FER设置范围为0-30.自动模式时,按下自动模式按钮,按下想要注入泡沫管路的管路按钮.通过参数的输入面板设置每条管路的流量比、FER和FIR,对注入的泡沫进行控制.3 泡沫系统应用泡沫系统有三种调节模式：手动、半自动、自动,在实际掘进施工中,主要以半自动模式和自动模式为主,现在就以两个工程实例来说明泡沫系统的使用.采用半自动模式适应基岩隆起地层的推进深圳滕创瑞科技有限公司经营的泡沫所在深圳地铁三号线3102标工程刚刚通过38米长的,基岩高度最大为米的基岩隆起区.隧道下层为花岗岩,强度高达160MPA,上层为砂层,是典型的上软下硬型地层,在这种地层中掘进需要防止坍塌和刀具磨损.盾构机在这种地层推进,必须控制好掘进参数和注入合适的添加剂.我们选用的掘进参数为：刀盘转速推进速度为5mm/min,土仓压力为土仓水头压力加,并注入干燥泡沫.泡沫系统采用半自动模式,泡沫原液采用滕创瑞科技有限公司的泡沫,泡沫浓度设定为3%,每管流量设定为200l/min,FER设定为25,开四条管路.在掘进过程时,检查渣样,并对比泡沫效果.泡沫发出的效果很好,致密细腻,有张力,有粘力,存在时间长,能充分融入渣土,起到了改善渣土,保护刀具的作用.实践证明,我们通过控制掘进参数和注入干燥泡沫,在没有更换刀具的情况下,顺利通过了基岩隆起区.采用自动模式适应砾质粘土地层的推进自动模式一般在推进速度稳定的情况下使用.在深圳地铁3号线3102标工程有部分地层为砾质粘土,其中上部为砂层,下部为砾质粘土,且粘土成分高达60%,刀具非常容易结泥饼.盾构机在这种地层推进,必须控制好掘进参数和注入合适的添加剂.我们选用的掘进参数为：刀盘转速为min,推进速度为40mm/min,土仓压力为土仓水头压力加,并注入湿润泡沫.在掘进速度正常的情况下,我们一般采用自动模式注入泡沫,FER设定为12,每管流量比设定为25%,那么FIR设定多少呢FIR为注入率=注入泡沫总量/开挖渣土的容积,决定注入泡沫量的多少.根据实验结果和至今的实绩综合考虑,注入率Y的估算公式如下：Y％＝a／2×{60-4×＋×＋×}；式中Y－泡沫注入率％；D－0.075mm粒径的通过百分率,4×＞60时,取4×＝60；E－0.42mm粒径的通过百分率,×＞80时,取×＝80；F－2mm粒径的通过百分率,×＞90时,取×＝90；a－均粒系数VC 决定的系数,VC＜4时,a＝；4≤VC≤15时,a＝；15≤VC时,a＝.当Y＜20％时,取Y＝20％.盾构机穿越砾质粘土地层D=,E=,F=28, VC=14,计算得Y％=2×{60-60＋＋}=,因此在泡沫注入率为%.。
盾构机辅助系统原理
盾构机辅助系统原理一. 盾构机辅助系统组成盾构机是一综合性的大型地下隧道开挖机械。
集机械、电子电器、液压、传感技术等于一体，自动化程度较高，除主要的液压系统和电气系统外，还需要各种不同的系统来完成不同的功能，其上就有十几个辅助系统，这些系统有：1.刀盘减速器润滑冷却系统；2.盾尾密封油脂系统；3.主轴承密封油脂系统；4.油脂润滑密封系统；5.供水及冷却系统；6.同步注浆系统；7.泡沫发生系统；8.添加聚合物系统；9.添加膨润土系统；10.压缩空气系统；11.土仓加压系统；12.人仓加压系统。
二. 刀盘减速器润滑冷却系统该系统以主轴承密封外壳为储油箱，配有4KW的齿轮油泵、益流阀、过滤器、水冷却器、流量分配阀，形成一循环系统。
系统中装有油温传感器、压力表、流量传感器、低油位警报开关及检查密封状况的泄漏检查箱。
油泵从减速器中抽出的油经过滤、冷却，由分配阀分为等量的四路油两路送往主轴承的OAX5、OAX1口润滑大滚子轴承，另两路送往OR4、OR1口润滑小滚子轴承。
如果前面的一、二道密封损坏，就会有浆液流入泄漏检查箱，如果第三道密封损坏，就会有齿轮油流入泄漏检查箱。
油位过低、油温过高或流量较小都会使刀盘无法旋转。
三. 盾尾密封油脂系统盾尾密封油脂系统向盾尾上布置的8根盾尾油脂注入管注入油脂到密封装置，以失油密封形式阻止隧洞内的水、土及压注材料从盾尾进入盾构内。
系统由气动油脂泵、集油器、8路支管及8个气动闸阀和8个压力传感器组成。
从空气压缩机送来的压缩空气由气动油脂泵的P口进入，然后分两路，一路经气源调节装置［过滤器、减压阀（带压力表）、油雾器］、手动换向阀到达油脂压力盘油缸，以达到向油脂泵供油的目的。
另一路经气控阀、气源调节装置达到油脂泵，靠油脂泵的自动往复运动将油脂泵出。
泵上装有低油脂警报开关、压力表和计数式流量传感器。
泵出的油脂送到集油器分8路，四路进入一、二道钢刷密封之间的前四个注入孔，另四路进入二、三道钢刷密封之间的后四个注入孔。
盾构机施工过程中泡沫剂的使用及配比
盾构机施工过程中泡沫剂的使用及配比Keywords: shield construction machine; Foam agent; index 目前，国内的地铁建设方兴未艾。
在北京、上海、广州等大城市的地铁建设中已经较多使用盾构法施工，其中又以使用复合式土压平衡盾构机为多。
土压平衡盾构机是指将盾构机刀盘上的圆盘滚刀和刮刀切削开挖面土体的同时，使碴土在土仓内堆积、混合并充满, 并由盾构机提供推力对仓中土体施加压力, 在推力作用下使仓中碴土压力和开挖面的水土压力实现动态平衡。
达到既完成掘进又不会造成开挖面土体的失稳，以保持开挖面的稳定, 控制地表的沉降。
在以土压平衡模式掘进时，如在砂层、砾石层，尤其是颗粒粒径较大的土层掘进施工中，由于土体粘性大、摩擦力大、透水性高和切削土的流动性差等原因，进入土仓内的土体和进入螺旋输送系统的土渣易被压实，而难于排出。
为解决上述问题，在目前地铁施工现场中多使用一定浓度、压力和流量的泡沫剂加注到工作区域，在开挖过程中注入水、膨润土泥浆或泡沫剂，通过充分搅拌后，可以使土体的性能得到改良，保证土体的流动性，并减少土体的透水性，同时使得开挖面保持稳定。
同时加注泡沫还可减少刀盘与土体的摩擦，降低扭矩，减少壳体与刀盘上粘土的粘着力，有利于排土机构出土，所需的驱动功率就可减少。
一．泡沫剂的使用原理泡沫剂的作用主要来自于其中的活性剂成分。
活性剂是指添加量很少就可以大大降低溶剂表面张力的物质。
活性剂具有渗透、乳化、发泡、减摩等作用, 这些作用都源于活性剂分子在气—液界面和液—固界面上的吸附。
在气—液界面和液—固界面上泡沫剂中的活性剂分子会形成定向排列。
这种定向吸附作用, 形成了定向的吸附膜,可明显降低界面间的表面张力, 同时也可增加界面膜的机械强度, 于是形成了泡沫并使泡沫能比较稳定地存在。
活性剂的润滑和减摩作用也是来自于摩擦界面上形成的这层吸附膜, 它降低了固体表面的自由能, 使得摩擦系数下降。
复合式土压平衡盾构泡沫系统的研制
1 引 言复合式土压平衡盾构是一种既适应于软土，又能适应于风化岩、软硬不均地层、砂层及砂卵石地层等复合地层施工的土压平衡盾构。
由于土压平衡盾构的开挖面稳定机理是使开挖的碴土呈塑性流动，充满于土仓内并在螺旋输送机内形成土塞效应以控制开挖面；通过用螺旋输送机和排土闸门来调整排土，使之与切削土量保持平衡，并使土仓内的碴土在推进系统的作用下有一定压力，以抵抗开挖面的土压力、水压力。
因此，为了保证开挖面的稳定，重要的是要使切削下来的碴土具有高的可塑性、具有流动性和止水性。
但一般来说，复合地层的开挖碴土不经处理不具有以上特性，因此必须配备碴土改良系统。
复合式土压平衡盾构配置的碴土改良系统主要有泡沫系统、膨润土注入系统、高分子聚合物注入系统、加水系统等。
目前国内使用的盾构，其泡沫系统基本依赖进口，且调试完全依赖外方的技术支持。
中铁隧道集团研制的首台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构采用了自主研制的泡沫系统，掌握了泡沫系统的设计制造及调试技术。
2 系统设计原理泡沫系统的设计原理见图１。
泡沫是用发泡剂、泡沫添加剂和压缩空气通过泡沫发生器制成的３０～４００µｍ的细小齿状气泡，是一种调节介质，适合于靠土压稳定开挖面的盾构在掘进过程中的碴土改良。
复合盾构土压平衡掘进模式时的泡沫调节原理是基于气液两态的机械混合。
发泡剂装在盾构后配套拖车上的泡沫箱中，发泡剂通过泡沫泵供给，水从工业用水管路通过水泵供给，二者混合后再通过流量控制装置供给到相关管路。
泡沫是在泡沫发生器内用空气对液体进行搅拌混合而获得的。
空气和液体的剂量是通过调节阀和流量计（ＰＬＣ控制）来计量。
泡沫发生系统有３种操作模式，可通过手动、半自动或全自动方式将泡沫注入到刀盘前端、土复合式土压平衡盾构泡沫系统的研制Ma nu facture on fo am sy stem o f com po site EPB sh ield王杜娟，陈 馈WANG Du-juan, CHEN Kui（中铁隧道集团隧道设备制造有限公司，河南 洛阳 ４７１００９）图1 泡沫系统原理图６６ ２００９（０２） ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＺＡＴＩＯＮ建筑机械化 ２００９（０２） ６７仓和螺旋输送机内（图２）。
盾构泡沫用量计算公式
盾构泡沫用量计算公式
哎呀，这话题听起来挺专业的，不过别担心，我尽量用大白话给你讲讲这个盾构泡沫用量的计算公式，让你听起来不那么枯燥。
首先，得知道盾构泡沫是干啥用的。
简单来说，盾构机在地下挖隧道的时候，泡沫就像是润滑剂，帮助盾构机更顺滑地前进，还能减少对周围土体的扰动。
这玩意儿用量得算准了，多了浪费，少了又不够。
好了，咱们来聊聊计算公式。
这个公式其实挺简单的，就是用量=（盾构机每分钟推进距离×泡沫密度）÷泡沫的体积效率。
听起来是不是有点绕？别急，我给你举个例子。
比如说，盾构机每分钟能推进0.5米，泡沫的密度是1.2千克/立方米，泡沫的体积效率是0.8。
那咱们就把这些数字往公式里一塞，用量=（0.5×1.2）÷0.8，算出来大概是0.75立方米。
这就是盾构机每分钟需要的泡沫量。
当然，实际情况可能更复杂，比如盾构机推进速度会变化，土质不同泡沫的用量也会有所不同。
所以，这个公式只是个基础，实际操作中还得根据具体情况调整。
不过，你也别小看了这个公式，它可是盾构工程中节约成本、提高效率的关键。
想想看，如果泡沫用量控制得好，不仅能减少材料浪费，还能让盾构机工作更顺畅，这可是双赢啊！
最后，别忘了，这玩意儿虽然听起来高大上，但其实就是工程中的一个小细节。
就像做菜时放盐一样，放多了咸，放少了淡，刚刚好才能做出美味。
盾构泡沫用量的计算，也是这个道理。
希望这个例子能让你对盾构泡沫用量计算公式有个直观的理解。
下次再听到这个话题，你也能跟人侃侃而谈了。
盾构机的工作原理介绍
盾构机的工作原理1．盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。
2．掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。
3.管片拼装盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。
盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm ／min。
盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。
1.盾体2. 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。
前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。
承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。
前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。
泡沫注入工法在盾构法隧道施工中的应用
浅述泡沫注入工法在盾构法隧道施工中的应用摘要：在隧道工程中，盾构法是一项极为有效的施工技术，目前应用于盾构法隧道工程中的盾构机也种类繁多。
本文中介绍了泡沫注入工法在土平衡盾构机隧道施工中的应用。
关键词：土压平衡盾构机；泡沫注入工法；操作模式中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：一、土压平衡盾构机隧道施工1.复合式土压平衡盾构机通常在盾构法隧道施工过程中采用复合式土压平衡盾构机比较普遍。
其工作的原理是向掌子面土体中注入泡沫剂和膨润土等塑性材料，使其与切削下来的土体充分搅拌，形成具有一定透水性的塑性体。
同时，在掘进过程中还要对盾构机的推进速度和螺旋输送机向外排土的速度进行匹配控制，塑流体向开挖面传递设定的平衡压力，从而保证盾构机在推进过程中始终保持动态平衡状态。
因为这种复合式土压平衡盾构机，可以根据不同的土层条件来设计和配制出合适的泡沫剂，所以比较适合应用在复杂土层的隧道工程中。
2土压式平衡盾构机施工技术要点土压式平衡盾构机有三种模式，包括敞开式、半敞开式和土压平衡模式。
在对掘进模式进行选择时，我们应该根本地层的不同条件特征来选择。
通常情况下，对全断面岩层掘进时，我们可选择敞开式掘进模式，并使用泡沫剂对渣土进行改良；而对于存在软弱层的复杂地层，则可选择土压平衡模式，并采用泡沫和适量的膨润土对渣土进行改良。
采用此种模式时，土仓的压力不用过于频繁调节，只要保证土仓压力略高于掌子面的土压和水压力和即可；对于处理砂卵石或者上软下硬的土层，由于土层比较复杂，则同样需要采用土压平衡模式来掘进，因为在这种复杂土层掘进时控制土仓压力较难，所以掘进时必须认真对待每个环节。
二、泡沫注入工法在盾构法隧道施工中的应用1 泡沫注入工法概要泡沫注入法工法是指使用特殊的发泡材料制作成泡沫，随着盾构机的掘进，同时将泡沫注入刀盘或盾构机土舱内的施工方法。
注入的泡沫增加了切削土的流动性和止水性，而且能防止切削土粘附在土舱内，保持了刀盘切削面的稳定性，使盾构机能顺利地掘进施工。
海瑞克土压平衡盾构机泡沫系统故障排除吕善（模版）
海瑞克土压平衡盾构机泡沫系统故障排除吕善（模版）第一篇：海瑞克土压平衡盾构机泡沫系统故障排除吕善（模版）海瑞克土压平衡盾构机泡沫系统故障排除（中铁十五局集团城市交通工程公司深圳6标盾构项目部）吕善[摘要] 泡沫系统是盾构机上很重要的一个辅助系统。
本文针对盾构机上的泡沫系统工作原理进行了介绍，并对一例故障进行了详细的分析。
[关键词] 盾构机泡沫故障排除泡沫系统是德国海瑞克公司土压平衡盾构机上的一个重要组成部分，盾构掘进时，盾构机上的泡沫装置向土仓内和刀盘前注入泡沫，改良刀盘切屑下来的渣土。
使用泡沫剂的目的是改善土体的和易性，保证密封土仓内土压力的稳定和出土的顺畅，当泡沫剂和渣土混合时，还可以产生几个作用：1）在粘土块外面形成薄膜，阻止了块与块之间的粘结，降低了渣土的粘附力，防止形成泥饼；2）降低渣土的内摩擦力，减小渣土对刀盘等部件的摩擦，降低刀盘的扭矩，节省能源；3）降低土体的渗透性，形成一个不透水层，有利于开挖面的稳定；4）增强渣土的流动性，增加渣土的可压缩性，有利于维持土压平衡；5）润滑和冷却的作用。
本文通过介绍泡沫系统得工作原理，来说明泡沫系统故障的判断和排除。
1．泡沫系统的组成和工作原理1.1 泡沫系统的组成泡沫系统由泡沫剂储存箱、泡沫剂泵、水泵、水压力感应开关、泡沫剂泵安全阀、水泵减压阀、泡沫原液流量计、水流量计、压缩空气减压阀、液体流量计、气体流量计、液体电控调节阀、气体电控调节阀、压力表、压力传感器、泡沫发生器及连接管路等组成。
1.2 泡沫系统的工作原理泡沫剂泵将泡沫剂原液从泡沫剂储存箱中泵出，并与水按操作指令要求的比例混合形成溶液。
溶液的流量可以在可编程控制器PLC通过水泵出水口处的液体流量计测量，并根据这一流量来控制泡沫剂的泵送量。
混合溶液被分成四路，分别通过液体流量电控阀和流量计后，被分别输送到泡沫发生器中，在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫。
泡沫溶液和压缩空气的混合比例也是按盾构机的操作指令要求进行混合的。
盾构泡沫发生系统（已处理）
盾构泡沫发生系统目录第1章绪论 11.1盾构机的发展历史 11.2我国盾构技术的应用现状及发展趋势 21.2.1应用现状 21.2.2 发展趋势 31.3 盾构技术的工作原理及其特点 41.3.1 盾构技术基本概念 41.3.2 盾构技术基本原理 41.3.3 盾构技术施工的基本特点 41.4 研究内容 51.5 本章小结 5第2章泡沫系统原理及施工控制 62.1 泡沫系统简介 62.2 泡沫注入工法 62.2.1泡沫注入法工法的特点 62.2.2 适用范围和使用材料72.2.3 泡沫改良土体的机理研究82.2.4 适合使用泡沫改良的地层92.3 泡沫加注系统 102.3.1泡沫加注系统的组成102.3.2 泡沫系统工作原理102.4 本章小结13第3章参数计算及选型143.1 泡沫系统参数的计算143.2 硬件的选型163.2.1 泡沫剂泵的选择163.2.2 水泵的选择 183.2.3 空压机的选择193.2.4 管路的选择193.2.5 各支路的阀、管接头、传感器及指示仪表等的选择 20 3.3 泡沫发生器的设计233.3.1 泡沫发生特性233.3.2 泡沫发生器主参数的确定243.4 本章小结27第4章盾构发展与展望284.1结论284.2展望284.2.1 盾构的发展方向284.2.2 我国盾构市场前景294.3 本章小结30参考文献31致谢32附录外文翻译33第1章绪论1.1盾构机的发展历史1818年Marc Isambard Brunel获得隧道盾构法施工的专利,并在1825年到1843年间首次使用盾构在伦敦的泰晤士河下修建了一条河底隧道,初步证明盾构法隧道施工的价值。
1830年由劳德考克让施(Lord Cochrance)发明了施加压缩空气防止涌水的“气压法”。
1874年格雷蒙特(James Henry Greathead)在伦敦地铁南线的隧道建设中采用了气压盾构法的施工工艺,并首创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中压浆的施工方法,并开发了用流体支撑开挖面的盾构,开挖出的弃土以泥水流的方式排出。
盾构机消泡剂的使用方法和作用介绍
盾构机消泡剂的使用方法和作用介绍盾构机作为一种先进的隧道掘进设备，广泛应用于城市地下管线、地铁、高速公路等领域。
在盾构机施工过程中，由于地层条件和盾构机工作方式的不同，往往会产生大量的土渣和泥浆，会严重影响盾构机的工作效率和工程质量。
因此，在盾构机的施工过程中，需要使用盾构机消泡剂来减少泥浆的发泡，提高施工效率和质量。
盾构机消泡剂是一种添加剂，主要作用是在盾构机施工过程中，控制泥浆中的气泡数量，从而减少泡沫的产生。
盾构机消泡剂由多种表面活性剂和其他化学物质组成，能够迅速破灭气泡，排除泡沫，保持泥浆的稳定性和流动性。
1.在盾构机操作台上设定泥浆制备参数和输送速度；
2.将盾构机消泡剂与水以1:5的比例混合，搅拌均匀；
3.将混合好的盾构机消泡剂缓慢加入泥浆中，并逐步调整泥浆搅拌器的转速，使其充分混合；
4.根据施工现场的实际情况，适量调整盾构机消泡剂的使用量。
1.减少气体分泌：盾构机消泡剂能够有效抑制泥浆中的气泡分泌，减少泥浆的发泡现象，从而降低了泥浆的黏性和阻力，提高了泥浆在管道中的流速。
2.提高泥浆稳定性：盾构机消泡剂能够有效控制泥浆中的气泡数量，防止泥浆分层或者产生大量的泥水分离。
3.改善工作环境：盾构机消泡剂能够减少泥浆的发泡，避免泥浆被飞溅到作业人员和设备上，从而减轻施工现场的环境污染和对作业人员的伤害。
4.降低施工成本：盾构机消泡剂能够有效控制泥浆中的气泡数量，减少了泡沫的产生，从而减少了泥浆的消耗，降低了施工成本。
总之，盾构机消泡剂在盾构机施工过程中具有重要作用，可以提高施工效率和质量，降低成本，同时也能够创造更加安全、健康、环保的施工环境。
隧道盾构机泡沫系统
隧道盾构机泡沫系统摘要：结合珠海城际轨道交通工程Φ8.78m复合式土压平衡式盾构机，对盾构机泡沫系统的电气控制原理进行分析。
盾构机电气控制系统使用先进的三菱PLC控制系统，可以对泡沫系统进行本地操作、远程控制、数据采集及存储。
系统操作方便，安全可靠。
关键词：盾构隧道；泡沫系统；电气控制1 项目背景随着我国基建大规模进行和城市地下空间的开发，越来越多的工程建设单位选用盾构机来施工。
盾构掘进机现已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
盾构机是集机械、液压、电气于一体，专用于隧道地下开挖的技术密集型重大工程装备。
其技术先进，机构庞大，自动化程度高，本文就盾构机泡沫系统电气控制进行分析。
2盾构机泡沫系统2.1泡沫系统的作用盾构机通过盾构外壳和管片支承周围岩防止发生隧道内的坍塌，利用盾构推进千斤顶作用在管片上的力，使盾构机前进，通过刀盘的旋转，进行土体开挖，将切削的土渣通过螺旋输送机运输到电动小车上，再由小车运输到洞外。
盾构机在掘进过程中遇到黏土、粉土、粉砂地层时，由于这些地层的土质摩擦系数大，粘性强，会给土体开挖和输送带来困难。
此时利用盾构机的泡沫系统、膨润土系统和聚合物系统向开挖面注入添加剂，以改善土壤的流动性，同时也降低了刀盘扭矩，减少了刀具的磨损，增加了排渣土的效率。
2.2泡沫系统的原理下面主要针对珠海城际轨道交通工程Φ8.78m土压平衡式盾构机的泡沫系统介绍，并对其工作原理进行分析。
泡沫原液由泡沫原液箱通过泡沫原液泵输送到泡沫混合液箱，从水系统向泡沫混合液箱加水，泡沫原液与水混合到指定配比，经搅拌后泡沫混合液分成六路向前输送。
压缩空气来自空气系统，经减压阀分成六路。
通过控制泡沫泵的流量与空气调节阀的开度，使压缩空气与混合液在泡沫发生器处按照一定比例混合，形成泡沫，经过中心回转节输送到开挖面。
泡沫系统操作界面1，泡沫出口压力 2、泡沫发生器 3、空气流量 4、混合液流量5、泡沫泵电机6、泡沫箱搅拌电机7、泡沫箱进水流量8、泡沫原液流量 9、泡沫原液泵电机 10、泡沫混合箱加水阀11、泡沫混合液箱进水累计 12、泡沫混合液箱进水累计清零13、泡沫原液累计 14、泡沫原液累计15、清水、泡沫原液注入量全部清零 16清水、泡沫原液总注入量17、清水、泡沫原液比例 18、1号泡沫管路泡沫累积量19、1~6号泡沫管泡沫总累积量 20、1~6号泡沫管泡沫总累积量清零21、1号泡沫管路流量设定 22、泡沫泵启动23、泡沫泵停止 24、空气调节阀开关25空气调节阀开度设置 26、泡沫混合液箱液位指示27、泡沫原液箱液位指示 28、泡沫原液与清水注入启动29、泡沫原液与清水注入停止2.3 泡沫系统的操作2.3.1泡沫混合液的自动调配设置泡沫原液和清水的注入总量，设置泡沫原液与清水的比例，此时在PLC中根据总注入量和清水原液混合比，计算出共需注入的原液量以及清水里量。
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盾构机泡沫系统原理与应
用
Jenny was compiled in January 2021
盾构机泡沫系统原理与应用
0 引言
泡沫是一种调节介质，由发泡剂与水的混合液和压缩空气相混合，经泡沫
发生器发泡成30～400um微细乳状泡沫，注入到掘削面和土仓，确保渣土顺利
排出，保持掘削面稳定，适合于靠土压支持的盾构在掘进过程中泥土粘性非常
高的意外情况。
由于经泡沫调节后的土壤具有良好的流动性和塑性以及防水渗
透性，所以泡沫的使用扩大了土压平衡盾构机适宜开挖的土壤范围，同时大大
降低了刀盘扭矩，减少了刀具的磨损。
目前，土压平衡盾构机大都配备了泡沫
系统，泡沫也成为渣土改良必不可少的添加剂。
1 泡沫系统的组成与原理
泡沫系统由以下部件组成，如
图1：
刀盘上有8个注入点
土仓压力板上有4个注入点
螺旋输送机上有4x2个注入点
1个水泵，流量为133l/min
1个泡沫泵流量为5l/min
混合液控制装置
压缩空气控制装置图1 4个泡沫发生器
测量装置及其控制
用水冲洗时的切换装置
泡沫系统的原理
水和发泡剂的混合是在混合液的控制装置完成。
发泡剂装在可更换的罐中，发泡剂通过定量泡沫泵供给，水通过定量水泵供给，二者混合后再通过流量控制装置供给到相关管路。
泡沫是在泡沫发生器内用空气对液体进行搅拌混合而获得的。
空气和液体的剂量是通过SPC操作单元和流量计来计量的。
是否进行调整主要是根据掘进速度、支持压力和所给的配方来决定。
泡沫发生系统有三种操作模式：手动、半自动和全自动。
通过控制可控制球阀，盾构机操作手通过泡沫系统的显示面板按钮或开关元件向有关注入点将泡沫注入到刀盘前端、土仓和螺旋输送机内。
2 泡沫系统的操作
图2 图3图2是泡沫系统参数的输入面板，其中管路1-4为泡沫系统四条管路的流量（l/min）；FER为发泡率=单条管路泡沫流量/单条管路液体流量；FIR为注入率=注入泡沫总量/开挖渣土的容积；流量为自动模式下每条管路泡沫量占总
泡沫量的百分比；泡沫浓度为发泡剂在水溶液中的浓度；工作仓最大土压为泡沫系统自动停止工作时的最大土仓压力。
图3是泡沫系统参数的显示面板，泡沫系统工作状态有四种：停止、自动、半自动和手动。
泥土压力为1号土仓压力与3号土仓压力的平均值，该值如果超过工作仓最大土压，泡沫系统就停止。
混合液流量显示了混合液的流速与总流量，每环更新；压力显示泡沫管路当前压力值；空气实际值显示管路空气流量实际值；空气目标值显示管路空气流量目标值；混合液体实际值显示管路混合液体流量实际值；混合液体目标值显示管路混合液体流量目标值=每条管路流量/FER。
泡沫系统的操作方式有三种，分别是手动模式、半自动模式和自动模式。
在启用泡沫系统前，需设定泡沫浓度和工作仓最大土压。
泡沫浓度可以在1-5%之间设定。
手动模式时，按下手动模式按钮，再按下想要注入泡沫管路的管路按钮，再通过SPC操作单元旋钮手动控制空气的流量和泡沫混合液体的流量，还可以在显示面板中空气实际值和混合液体实际值旁边的加减按钮控制。
半自动模式时，按下半自动模式按钮，按下想要注入泡沫管路的管路按钮。
通过参数的输入面板设置每条管路的流量和FER，对注入的泡沫进行控制。
FER设置范围为0-30。
自动模式时，按下自动模式按钮，按下想要注入泡沫管路的管路按钮。
通过参数的输入面板设置每条管路的流量比、FER和FIR，对注入的泡沫进行控制。
3 泡沫系统应用
泡沫系统有三种调节模式：手动、半自动、自动，在实际掘进施工中，主要以半自动模式和自动模式为主，现在就以两个工程实例来说明泡沫系统的使用。
采用半自动模式适应基岩隆起地层的推进
深圳滕创瑞科技有限公司经营的泡沫所在深圳地铁三号线3102标工程刚刚通过38米长的，基岩高度最大为米的基岩隆起区。
隧道下层为花岗岩，强度高达160MPA，上层为砂层，是典型的上软下硬型地层，在这种地层中掘进需要防止坍塌和刀具磨损。
盾构机在这种地层推进，必须控制好掘进参数和注入合适的添加剂。
我们选用的掘进参数为：刀盘转速推进速度为5mm/min，土仓压力为土仓水头压力加,并注入干燥泡沫。
泡沫系统采用半自动模式，泡沫原液采用滕创瑞科技有限公司的泡沫，泡沫浓度设定为3%，每管流量设定为200l/min，FER设定为25，开四条管路。
在掘进过程时，检查渣样，并对比泡沫效果。
泡沫发出的效果很好，致密细腻，有张力，有粘力，存在时间长，能充分融入渣土，起到了改善渣土，保护刀具的作用。
实践证明，我们通过控制掘进参数和注入干燥泡沫，在没有更换刀具的情况下，顺利通过了基岩隆起区。
采用自动模式适应砾质粘土地层的推进
自动模式一般在推进速度稳定的情况下使用。
在深圳地铁3号线3102标工程有部分地层为砾质粘土，其中上部为砂层，下部为砾质粘土，且粘土成分高达60%，刀具非常容易结泥饼。
盾构机在这种地层推进，必须控制好掘进参数和注入合适的添加剂。
我们选用的掘进参数为：刀盘转速为min,推进速度为
40mm/min，土仓压力为土仓水头压力加,并注入湿润泡沫。
在掘进速度正常的情况下，我们一般采用自动模式注入泡沫，FER设定为12，每管流量比设定为
25%，那么FIR设定多少呢FIR为注入率=注入泡沫总量/开挖渣土的容积，决定注入泡沫量的多少。
根据实验结果和至今的实绩综合考虑，注入率Y的估算公式如下：
Y（％）＝a／2×{（60-4×）＋（×）＋（×）}；
式中Y－泡沫注入率（％）；
D－0.075mm粒径的通过百分率，4×＞60时，取4×＝60；
E－0.42mm粒径的通过百分率，×＞80时，取×＝80；
F－2mm粒径的通过百分率，×＞90时，取×＝90；
a－均粒系数V
C 决定的系数，V
C
＜4时，a＝；4≤V
C
≤15时，a＝；15
≤V
C
时，a＝。
当Y＜20％时，取Y＝20％。
盾构机穿越砾质粘土地层D=，E=，F=28, V
C
=14,计算得Y（％）=2×{（60-60）＋（）＋（）}=,因此在泡沫注入率为%。