[发明专利]一种盾构用泡沫空气多段调节装置

说明书

本发明涉及一种盾构用泡沫空气多段调节装置，设置在盾构机上，包括控制单元及分别与控制单元通讯连接的空气流量精调单元、泡沫溶液流量粗调单元、泡沫发生单元和土体感应单元，空气流量精调单元和泡沫溶液流量粗调单元分别通过管道与泡沫发生单元连接。与现有技术相比，本发明能提高泡沫效果、规避不当泡沫配比所引起的土体改良不当风险因素，拓展盾构机在复杂地质适应能力，大幅提高盾构机在掘进施工时的安全生产性能，有效降低掘进的施工和管理成本，产生显著的经济效益及良好的社会效益。

技术领域

本发明属于盾构机技术领域，具体涉及一种盾构用泡沫空气多段调节装置。

背景技术

土压平衡盾构是软土地区地铁隧道施工的常用工程设备。但盾构在穿越流塑性较差、含水量高、渗透系数较大土层时，存在土体受扰动发生液化、推进速度慢、刀盘易结饼等一些技术难题。工程实例证明，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小，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。

盾构机作为一种专用于地下工程的技术密集型重大工程装备，随着盾构机制造技术的发展，应用新材料、新工艺来提升盾构机制造技术水平成为趋势，而泡沫调节过程中，需要考虑产生泡沫的泡沫原液、水及空气之间混合调节的多种因素，故而泡沫系统有多重调节环节，相互影响，处理不好会导致泡沫配比不当，进而影响盾构掘进工程的质量、安全、进度和工程成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能提高泡沫效果、规避不当泡沫配比所引起的土体改良不当风险因素，拓展盾构机在复杂地质适应能力，大幅提高盾构机在掘进施工时的安全生产性能，有效降低掘进的施工和管理成本，产生显著的经济效益及良好的社会效益的盾构用泡沫空气多段调节装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种盾构用泡沫空气多段调节装置，设置在盾构机上，包括控制单元及分别与控制单元通讯连接的空气流量精调单元、泡沫溶液流量粗调单元、泡沫发生单元和土体感应单元，所述的空气流量精调单元和泡沫溶液流量粗调单元分别通过管道与泡沫发生单元连接。

所述的空气流量精调单元包括供气组件，所述的供气组件与泡沫发生单元通过管道连接，供气组件与泡沫发生单元之间的管道上依次设有空气流量计、空气压力传感器和空气比例调节阀。

所述的空气流量精调单元还包括设置在供气组件气体出口的空气二片式球阀、设置在泡沫发生单元进气口的空气气动球阀及设置在空气气动球阀和泡沫发生单元之间管道上的空气止回阀。

空气二片式球阀和空气气动球阀可以方便的切断空气的供给。

所述的泡沫溶液流量粗调单元包括供水组件及分别设有液位传感器的泡沫原液箱和泡沫溶液箱，所述的供水组件和泡沫原液箱分别通过管道与泡沫溶液箱相连，所述的泡沫溶液箱与泡沫发生单元通过管道连接，泡沫溶液箱与泡沫发生单元之间的管道上依次设有溶液变频调节泵、溶液流量计和溶液压力表。

所述的泡沫原液箱与泡沫溶液箱之间的管道上依次设有原液计量泵、加原液流量计和原液气动球阀，所述的供水组件与泡沫溶液箱之间的管道上依次设有加水流量计和加水气动球阀，所述的泡沫溶液箱中还设有溶液搅拌器。

所述的泡沫溶液流量粗调单元还包括设置在泡沫溶液箱的出口的溶液二片式球阀、设置在泡沫发生器液体进口的溶液止回阀及设置在溶液二片式球阀和溶液变频调节阀之间管道上的Y型过滤器。

溶液二片式球阀可以方便的切断泡沫溶液的供给。

所述的泡沫发生单元为泡沫发生器，该泡沫发生器包括带有腔室的容器和填充于该容器腔体中的粒径为3～5mm的颗粒，泡沫发生器的出口设有出口压力表。