[发明专利]一种盾构机泡沫注射系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构机的辅助系统，特别是一种盾构机泡沫注射系统及其工作方法。

背景技术

近年来，我国城市地下交通建设发展迅速。作为一种高效的地下暗挖隧道专用工程机械，盾构机已经成为城市地铁、隧道建设中不可或缺的工具。盾构机施工过程中，大多数地层都需要进行有效的土体改良来保证施工的顺利进行，其中向土体加注泡沫是非常有效的土体改良方法。通常，盾构机的泡沫注射系统是用一个大流量的离心泵向主管路泵输送产生泡沫所需的水。水与泡沫剂充分混合后产生泡沫，然后被注射到不同的注入点，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，极大地扩大了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。因此，目前泡沫注射系统成为盾构机主要的辅助系统之一。但现有技术存在以下缺点：

1、泡沫剂的发散效果不好。

2、泡沫注射压力低，对待掘土体、土仓中渣土等润滑效果不够。

3、泡沫管路较易堵塞，影响泡沫注射系统的正常运行。

发明内容

为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，本发明的目的是要设计一种可提高泡沫剂发散效果、增加泡沫注射压力、避免泡沫管路堵塞的盾构机泡沫注射系统及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种盾构机泡沫注射系统，包括供液系统、供气系统、计量调节和泡沫发生系统；

所述的供液系统包括泡沫剂罐、泡沫剂计量泵、泡沫剂计量泵安全阀、静态混合器、供水泵和清洗泵，所述的泡沫剂罐的出口通过管线经截止阀A、泡沫剂计量泵、单向阀A与静态混合器的入口连接，所述的泡沫剂计量泵安全阀的一端连接泡沫剂罐、另一端连接到泡沫剂计量泵与单向阀A之间的管线上；所述的供水泵的入口通过管线经截止阀B、过滤器与来水管线连接，其出口通过管线经液体流量计A、单向阀B与静态混合器的入口连接；所述的清洗泵的一端经单向阀C连接到计量调节和泡沫发生系统的出口泡沫管线上，其另一端通过管线经截止阀C、压力表A连接到供水泵和截止阀B之间的管线上；所述的静态混合器的出口与计量调节和泡沫发生系统的供液泵的入口连接；

所述的静态混合器包括静态混合器壳体、折流体，所述的折流体由折流板A、折流板B、芯杆组成，折流板A和折流板B依次焊接在芯杆上，每相邻两层折流板方向相反，折流体最上端折流板和最下端折流板分别焊在静态混合器壳体上；

所述的供气系统包括截止阀D、压力表B及来气管线，所述的来气管线经截止阀D和压力表B与计量调节和泡沫发生系统的气体流量计的一端连接；

所述的计量调节和泡沫发生系统包括供液泵、液体计量调节阀、液体流量计B、气体流量计、气体剂量调节阀、泡沫发生器，所述的供液泵的出口通过管线经液体流量计B、压力表C、截止阀E、单向阀D连接到泡沫发生器的入口，泡沫发生器的出口泡沫管线上安装有单向阀E；所述的供液泵的入口端安装有液体压力传感器；所述的气体流量计的一端安装有气体压力传感器，另一端经气体剂量调节阀、单向阀F、截止阀F连接到泡沫发生器的入口；

所述的泡沫发生器由泡沫发生器壳体、内支架和陶瓷管填料组成，内支架焊接在泡沫发生器壳体内，用于支撑泡沫发生器壳体内不同高度处的填料，陶瓷管填料规格为

本发明所述的清洗泵和单向阀C组成清洗泵组件，所述的供液泵、液体流量计B、压力表C、截止阀E、单向阀D、泡沫发生器和单向阀E组成泡沫发生器组件，所述的气体流量计、气体剂量调节阀、单向阀F和截止阀F组成气体剂量调节阀组件；所述的清洗泵组件、泡沫发生器组件和气体剂量调节阀组件均有4组；所述的4组清洗泵组件的入口管线并联后通过管线经截止阀C、压力表连接到供水泵和截止阀B之间的管线上，其出口端连接到对应的泡沫发生器组件的出口管线上；所述的多组泡沫发生器组件的入口管线并联后与静态混合器的出口管线连接；所述的气体剂量调节阀组件入口管线并联后与供气系统的出口管线连接，其出口端连接到对应的泡沫发生器组件的出口管线上。

一种盾构机泡沫注射系统的工作方法，包括以下步骤：

A、泡沫液配置：泡沫剂计量泵将泡沫剂从泡沫剂罐中泵出，并与来水管线进来的水根据自动控制系统提供的泡沫液浓度指令进行混合，形成泡沫液，泡沫液进入静态混合器并形成充分混合的泡沫液；所述的泡沫液浓度为泡沫剂体积与水体积之间的比值；