[实用新型]地下工程岩土改良泡沫发生器

说明书

技术领域

本实用新型是应用于土木工程领域的地下工程岩土改良泡沫发生器，特别适用于地铁工程、隧道及地下洞室工程、非开挖工程、地质钻进、石油开采等地下工程的岩土改良研究与应用。

本实用新型地下工程岩土改良泡沫发生器是中国矿业大学(北京)岩土工程“国家重点学科”的211工程建设项目和国家自然科学基金(编号：50304012、50674095)研究成果之一。

背景技术

近几十年，我国的地下工程建设和施工技术取得了突飞猛进的发展，泡沫改良岩土技术在地铁工程、隧道及地下洞室工程、非开挖工程、地质钻进、石油开采等地下工程领域得到了广泛应用。气泡应用与改良技术是将泡沫剂按一定百分比与水混合得到泡沫剂的水溶液，经压缩空气的发泡作用，发出无数直径为30-1000μm的气泡，将其注入到盾构机、掘进机、顶管机、钻机等机械设备内加以应用。

我国的泡沫技术研究与应用起步较晚。在80年代中期，首先在石油部门利用泡沫进行洗井、钻井工作，研制了几种泡沫剂(如F873、TAS等)。同时，我国原煤炭部也进行了这方面的研究工作，并研制成功了KZF123泡沫剂。原地质矿产部在泡沫剂方面也进行了研究，特别是在“七五”期间，为了进一步推进泡沫技术的发展，设立了一级科技攻关研究项目——“多工艺空气钻探”，并获得了部级科技进步一等奖，有力地推动了泡沫技术研究工作的开展。在盾构机、掘进机领域，发泡技术的研究工作也一直较为滞后。国内自主开发的泡沫剂技术尚未完全成熟，鲜有大规模投入使用的，只有上海隧道工程股份有限公司、河海大学等少数几家施工单位和科研机构在这方面取得了一些有益进展。

由于泡沫剂相关技术研究的深度和广度不足，在实际工程施工中仍然事故频发。为了满足工程需要，深入研究泡沫剂的性质，迫切需要相关的设备。但是，原有设备大多可靠度不高，易控性差，发泡不充分，流量流速变化范围有限，单独针对试验研究或者工程实用，通用性较差。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种地下工程岩土改良泡沫发生器，该发生器通过有效控制气液比，改进发泡过程，能够产生丰富的泡沫，实现快速简便地制取泡沫，同时还可以实时观测发泡和消泡的效果。

下面将详述本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案。

一种地下工程岩土改良泡沫发生器，包括：用于提供发泡气体的空气压缩机、容纳有泡沫剂溶液的溶液罐、用于将发泡气体和泡沫剂溶液进行气液混合的三通、以及对气液混合物进行充分发泡的发泡罐。

所述空气压缩机提供稳定的气源，即提供发泡气体。该空气压缩机通过连通管分两个支路分别与溶液罐的进气端和三通的一个入口连接，溶液罐的出液管路再与三通的另一个入口连通，三通的出口再连通至发泡罐。这样，其中一个支路的发泡气体通入溶液罐以向溶液罐内的泡沫剂溶液提供气体推动力，气体将泡沫剂溶液压出而与另一个支路的发泡气体汇于三通处进行气液混合，经初步发泡后混合物再通入发泡罐进行充分发泡。

所述溶液罐的进气端的中心位置上设有进气阀和与进气阀相连的溶液罐气压表。在进气阀后方的左右两侧呈对称地布置有泄压阀和加液阀，进气阀的前方设有示位管阀。溶液罐的出液管路上设有液体流量计、液路阀和逆止阀。

在所述另一个支路的发泡气体管路上连接有气体流量计、气路气压表和气路阀。

所述发泡罐由三级空间网格组成，用高聚物材料制造，上部为第一级粗网格，孔径10～20mm，中部为第二级中网格，孔径3～10mm，下部为第三级细网格，孔径1～3mm。第一级网格内设有淹没式旋喷套管，由内外两根管嵌套而成，内管末端开口，外管前端后端都封闭，套管在空间上呈圆锥形环绕，在水平方向上的环绕直径逐渐变大，外管前部设有微孔，孔径2～5mm。初步发泡后的液体由内管通入，通过外管向上、向内、向外喷淋混合液。由于淹没式旋喷套管和空间网格的存在，混合物中的气体与泡沫剂能够充分地混合并发泡，产生丰富的泡沫。连通管、发泡罐为透明承压材料，可清楚地观测发泡和消泡过程。溶液罐的压力由空气压缩机和罐上的进气阀控制，可根据需要取得0～2MPa压力。

本实用新型的有益效果是：设备制造简单，可靠性高，易控性好，发泡充分，常用泡沫剂溶液5％浓度可取得30～100倍的发泡效果，而且控制精确，观测方便，流速流量变化范围宽，试验研究或工程实用皆可，通用性很高。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

图中：