一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统的制作方法

本发明涉及土压平衡盾构施工，特别涉及一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统。

背景技术

盾构法凭借其安全、可靠、快速、经济、环保等优势广泛应用于各大城市地铁。土压平衡盾构越来越多地应用于城市地铁隧道施工。土压平衡盾构渣土改良在盾构施工中占有十分重要的地位。现在渣土改良材料主要有泡沫、膨润土泥浆、聚合物水溶液和水。现在土压平衡盾构施工中，只用一种渣土改良材料无法达到盾构所需的流塑性、低的内摩擦角和低的渗透率的渣土状态，一般采用两种渣土改良材料。如卵砾石地层采用泡沫与膨润土泥浆进行渣土改良，泥岩地层采用泡沫与水进行渣土改良，水大的地层采用泡沫与聚合物水溶液进行渣土改良等。

当采用两种渣土改良材料进行改良时，现在通用做法是两种材料系统一般分开布置，单独使用。一种做法是刀盘前方采用泡沫，土舱内加水或膨润土浆液；另一种做法是刀盘前方一部分管路注射泡沫，另一部分管路加水或膨润土浆液等。两种材料对渣土改良的优点不能同时在刀盘前方切削过程中起作用，导致刀盘前方的渣土无法尽快达到所需渣土状态，进而出现刀具磨损加剧、渣土搅拌不均匀、容易结泥饼、喷涌等现象。盾构施工者一直研究不同渣土改良剂的注入位置、数量，但无法完全避免出现问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统，以有效提高渣土改良速度，最大程度降低刀具磨损、结泥饼、喷涌的机率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统，包括泡沫原液储存罐和用于储存第二渣土改良剂的储液箱，其特征是：所述泡沫原液储存罐通过泡沫原液输送管路连接混合箱，混合箱与多条泡沫输送管路相连接，各泡沫输送管路与对应的高压气体输送管路相连接后接入对应的泡沫发生管路；所述储液箱与多条第二渣土改良剂输送管路相连接，各第二渣土改良剂输送管路与对应的泡沫发生管路的末端相连接，泡沫与第二渣土改良剂混合，经喷射管路连接至刀盘前方的喷口，直接均匀喷射到刀盘前方掌子面上。

本发明的有益效果是由泡沫、第二渣土改良剂混合构成双材料渣土改良剂，直接均匀喷射到刀盘前方掌子面上，同步与切削下来的渣土接触并进行改良，可有效提高渣土改良的速度，最大程度降低刀具磨损、结泥饼或喷涌的机率；可有效提高盾构施工进度，降低工程造价。

附图说明

本说明书包括如下一幅附图：

图1是本发明一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统的示意图。

图中示出部件和对应的标记：泡沫原液储存罐1、第一截止阀2、液位传感器3、第一变频螺杆泵4、第一安全溢流阀5、第一单向阀6、第一流量传感器7、第一电动开关8、混合箱9、第二截止阀10、第二变频螺杆泵11、第二安全溢流阀12、第二单向阀13、第三截止阀14、第二流量传感器15、第一压力表16、泡沫发生器17、泡沫检查窗18、压力传感器19、第三单向阀20、第四截止阀21、第五截止阀22、第一气压表23、冷凝器24、减压器25、第二气压表26、第三流量传感器27、第二电动开关28、第三气压表29、第四单向阀30、第六截止阀31、储液箱32、第七截止阀33、第三变频螺杆泵34、第四流量传感器35、第二压力表36、第五单向阀37、第八截止阀38。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1，本发明的一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统包括泡沫原液储存罐1和用于储存第二渣土改良剂的储液箱32。所述泡沫原液储存罐1通过泡沫原液输送管路连接混合箱9，混合箱9与多条泡沫输送管路相连接，各泡沫输送管路与对应的高压气体输送管路相连接后接入对应的泡沫发生管路。所述储液箱32与多条第二渣土改良剂输送管路相连接，各第二渣土改良剂输送管路与对应的泡沫发生管路的末端相连接，泡沫与第二渣土改良剂混合，经喷射管路连接至刀盘前方的喷口，直接均匀喷射到刀盘前方掌子面上。同步与切削下来的渣土接触并进行改良，可有效提高渣土改良的速度，最大程度降低刀具磨损、结泥饼或喷涌的机率。

参照图1，所述泡沫原液输送管路上顺序设置第一截止阀2、第一安全溢流阀5和第一单向阀6，于第一安全溢流阀5两端并联液位传感器3和第一变频螺杆泵4，第一变频螺杆泵4连接第一流量传感器7和第一电动开关8。所述泡沫输送管路上顺序设置第二变频螺杆泵11、第二单向阀13、第三截止阀14、第二流量传感器15和第一压力表16，第二变频螺杆泵11与第二安全溢流阀12并联。

参照图1，所述高压气体输送管上顺序设置第三流量传感器27、第二电动开关28、第三气压表29、第四单向阀30和第六截止阀31，各高压气体输送管前端并联接入由第五截止阀22、第一气压表23、冷凝器24、减压器25和第二气压表26构成的前管路。

参照图1，所述泡沫发生管路上顺序设置泡沫发生器17、泡沫检查窗18、压力传感器19、第三单向阀20和第四截止阀21。所述第二渣土改良剂输送管路上顺序设置第七截止阀33、第三变频螺杆泵34、第四流量传感器35、第二压力表36、第五单向阀37和第八截止阀38。所述喷射管路由旋转接头连接至刀盘前方的喷口。

本发明的一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统的工作过程如下：

1.渣土改良启动前，泡沫原液储存罐1储存泡沫剂，储液箱32储存另第二种渣土改良剂(膨润土浆液、聚合物水溶液或水等)。

2.刀盘旋转切削土体时，启动泡沫系统，根据所输入的泡沫系统各参数，泡沫与水的混合液经混合箱9、第二截止阀10、第二变频螺杆泵11、第二单向阀13、第三截止阀14、第二流量传感器15、第一压力表16进入泡沫发生器17。高压气体经第五截止阀22、第一气压表23、冷凝器24、减压器25、第二气压表26、第三流量传感器27、第二电动开关28、第三气压表29、第四单向阀30、第六截止阀31进入泡沫发生器17。泡沫与水混合液、高压气体在泡沫发生器17相互作用形成泡沫，经泡沫检查窗18、压力传感器19、第三单向阀20与第二渣土改良剂混合。第二变频螺杆泵11压力超过设计限值时，第二安全溢流阀12打开、回流。系统工作过程中，根据第二流量传感器15的流量与设计流量对比，程序自动调整第二变频螺杆泵11的泵送速度，达到与设计流量基本一致。根据第三流量传感器27的流量与设计流量对比，程序自动调整第二电动开关28的开启度，达到与设计流量相一致。

当混合箱9无混合液时，第一电动开关8开启，高压水经第一流量传感器7、第一电动开关8与泡沫原液混合。同时根据第一流量传感器7流量启动第一变频螺杆泵4，泡沫剂原液经泡沫原液储存罐1、第一截止阀2、液位传感器3、第一变频螺杆泵4、第一单向阀6与高压水相混合进入混合箱9。当第一变频螺杆泵4压力超过设计限值时，第一安全溢流阀5打开、回流。

3.刀盘旋转切削土体时，启动第三变频螺杆泵34，第二渣土改良剂经储液箱32、第七截止阀33、第三变频螺杆泵34、第四流量传感器35、第二气压力表26、第五单向阀37、第八截止阀38与泡沫相混合。根据第四流量传感器35反馈的流量，可以适当调整第三变频螺杆泵34的泵送速度，达到所需注入量。

4)泡沫与第二渣土改良剂相混合，经旋转接头、管路、刀盘上喷口，分多路直接喷射到开挖掌子面上，进行综合渣土改良。根据不同地质条件，选用第二种渣土改良剂。

5)根据不同地质情况，所需不同的注入量，对同步双材料渣土改良注入系统中的设备、管路等的能力、尺寸进行相应设计、配置。

以上所述只是用图解说明本发明一种用于土压平衡盾构的同步双材料渣土改良系统的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。