張總：海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)淺析_圖文

1、海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)泡沫系統(tǒng)淺析中鐵一局城軌公司張新義1.工作原理概述:在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中,為了對(duì)渣土進(jìn)行改良設(shè)置了渣土改良系統(tǒng),包括泡沫系統(tǒng)和膨潤(rùn)土系統(tǒng)。作為土體改良的媒介,泡沫特別適用于堅(jiān)硬地質(zhì)的復(fù)合地層的盾構(gòu)掘進(jìn)。經(jīng)泡沫改良后的土體具有如下的性能:提供壓力穩(wěn)定的切削面足夠的柔軟性低透水性減小土體對(duì)盾構(gòu)機(jī)的粘著力減小摩擦力減小驅(qū)動(dòng)力EPB模式下,用泡沫改良的原理是空氣和液體的機(jī)械混合,在泡沫儲(chǔ)存罐里將水和泡沫混合,泡沫通過計(jì)量容器泵入泡沫,水來自工業(yè)用水,并在管線上加裝了流量計(jì)。泡沫本身是一組泡沫桶內(nèi)空氣和液體的機(jī)械組合,這兩種成分必須經(jīng)過SPC操作元件的計(jì)量后注入泡沫發(fā)生器,并且要根據(jù)推進(jìn)

2、速度、所保持的壓力以及按有關(guān)公式來調(diào)整。在控制室里操作人員可通過操作有關(guān)的可控球閥將泡沫通過相關(guān)入口注入到刀盤前方、土倉和螺旋輸送機(jī),刀盤前有八個(gè)泡沫噴嘴,土艙里有四個(gè)泡沫噴嘴,螺旋輸送機(jī)前后兩端各有四個(gè)泡沫噴嘴。此外,該泡沫系統(tǒng)還可兼作注水或膨潤(rùn)土用。2.泡沫系統(tǒng)元件和管路布置2.1系統(tǒng)元件1×泡沫儲(chǔ)存罐(1m34×液體控制裝置(帶有流量計(jì)4×空氣控制裝置(帶有流量計(jì)4×壓力檢查表4×泡沫發(fā)生器1×水泵(功率6.3kw,最小額定流量133L/min,額定壓力8bar1×泡沫泵(功率0.4kw,額定流量5300L/h,額定壓

3、力9bar4×泡沫壓力傳感器1×操作裝置的控制元件4×連接回轉(zhuǎn)中心泡沫管清洗水切換裝置膨潤(rùn)土切換裝置2.2管路布置泡沫注入管路的布置應(yīng)該使泡沫達(dá)到快速混合攪拌渣土的效果,以免渣土粘結(jié)在刀盤和刀具上因此就應(yīng)在刀盤和掘進(jìn)工作面設(shè)置多個(gè)泡沫注入口,一方面可以避免渣土粘結(jié)在刀盤或者刀具上,另一方面在渣土輸送到螺旋輸送機(jī)之前渣土能得到最大限度的攪拌。另外由于接觸刀盤和刀具渣土的流動(dòng)性,更使得泡沫和渣土能夠盡快得到混合,同時(shí)掘進(jìn)工作面被泡沫所密封。所以在刀盤上設(shè)置了四根泡沫管八個(gè)泡沫注入口,土艙的攪拌棒上也設(shè)置了四個(gè)泡沫主入口,螺旋輸送機(jī)前后兩端各設(shè)有四個(gè)注入口。 泡沫系統(tǒng)管

4、路圖3.泡沫系統(tǒng)主要參數(shù)及設(shè)置3.1泡沫系統(tǒng)電腦控制面板 3.2幾個(gè)主要參數(shù)及計(jì)算:泡沫膨脹率FER=泡沫流量(Q foam /液體流量( Q liquid 泡沫膨脹率標(biāo)準(zhǔn)值12:1泡沫注入量FIR=泡沫流量( Q foam /渣土流量( Q soil Q foam = FIR x Q soilQ soil = A face x V tbm其中:A face=掘進(jìn)工作面面積V tbm=盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度泡沫空氣壓力Q air = ( FER 1 x Qliquid x (Pchamber + 1 其中:Pchambe=土艙絕對(duì)壓力3.3參數(shù)設(shè)置正常設(shè)置值為半自動(dòng)模式 FER 12:1自動(dòng)模式 30

5、% - 50%泡沫 3% - 5%3.4泡沫加注原則操作手要根據(jù)地質(zhì)條件和螺旋輸送機(jī)出土口渣土的和易性情況,隨時(shí)相應(yīng)調(diào)整泡沫系統(tǒng)的幾種參數(shù)。在軟土層應(yīng)選擇5%泡沫含量的百分比,渣土應(yīng)呈牙膏狀的流體被輸送到皮帶輸送機(jī)上;遇到硬巖富水層,可以將氣和液體比例調(diào)高些,有1:14調(diào)到1:17或這者1:20,這樣較大的氣體就可以把水壓在掘進(jìn)工作面的土體里。4.泡沫系統(tǒng)的操作4.1液體供應(yīng)液體供應(yīng)是通過流量計(jì)控制自動(dòng)供應(yīng)的。4.2泡沫發(fā)生泡沫發(fā)生有三種模式:手動(dòng)半自動(dòng)自動(dòng)(泡沫加注量和掘進(jìn)速度有關(guān)4.2.1手動(dòng)操作者可以選擇使用泡沫發(fā)生器的數(shù)量,而且可以預(yù)先設(shè)置泡沫發(fā)生器的液體流量(液體、水或者膨潤(rùn)土和空氣

6、流量。4.2.2半自動(dòng)操作者可以選擇使用泡沫發(fā)生器的數(shù)量,預(yù)設(shè)FER值(泡沫膨脹率。每個(gè)泡沫流量可以調(diào)整。開始進(jìn)行管片拼裝時(shí)泡沫裝置會(huì)自動(dòng)停止工作。操作者可通過開啟啟動(dòng)開關(guān)重新啟動(dòng)裝置。4.2.3自動(dòng)模式操作者可選擇使用泡沫發(fā)生器,預(yù)設(shè)所開啟泡沫發(fā)生器吸入泡沫流量的百分比。所輸入的FER值(泡沫膨脹率和FIR值(泡沫注入量都會(huì)其作用。自動(dòng)操作模式可以按照掘進(jìn)速度自動(dòng)調(diào)整泡沫的注入量。100%的掘進(jìn)速度對(duì)應(yīng)100%的預(yù)設(shè)泡沫量,10%的掘進(jìn)速度對(duì)應(yīng)10%的預(yù)設(shè)泡沫量。由于泡沫裝置和掘進(jìn)速度相聯(lián)系在一起,掘進(jìn)停止時(shí)(即管片拼裝泡沫發(fā)生器也停止工作,掘進(jìn)開始時(shí)泡沫發(fā)生器也重新啟動(dòng)。4.3水的注入水可

7、以通過流量控制方式加注到各個(gè)注入口。4.4膨潤(rùn)土注入膨潤(rùn)土可以通過膨潤(rùn)土泵注入到各個(gè)注入口。各個(gè)注入口可分別注入膨潤(rùn)土。5.常見故障及處理方法5.1泡沫管被堵:在硬巖地層時(shí),被滾刀切削下來的巖石碎塊很容易被擠進(jìn)刀盤前的泡沫管里,如果不及時(shí)疏通就有可能使泡沫管被堵死,泡沫無法噴出。處理辦法:一旦發(fā)現(xiàn)泡沫管被堵,應(yīng)立刻進(jìn)行疏通,調(diào)高被堵泡沫管的空氣流量,用高壓氣體將被堵的巖石碎塊沖出去。為了防止泡沫管被堵,在硬巖掘進(jìn)時(shí)應(yīng)將泡沫系統(tǒng)開啟,同時(shí)噴向刀盤上的泡沫還可為刀盤和刀具降溫。5.2泡沫流量和空氣流量計(jì)量不準(zhǔn)確:應(yīng)檢查流量計(jì)是否損壞,如果損壞就應(yīng)該立即更換。5.3土艙空氣壓力過大:泡沫質(zhì)量不好,泡沫不能夠充分的滲透到渣土中,過大的氣壓會(huì)影響推進(jìn)速度;過高的氣壓通過盾構(gòu)機(jī)和巖層之間的空間作用到注漿管口,使注漿壓力增大,影響注漿效果;過高的土艙氣壓不利于土壓平衡的建立,影響刀盤頂部地面建筑物的沉降。5.4空氣流量過大或過