一种土压盾构机用泡沫注入系统技术方案

本发明专利技术公开了一种土压盾构机用泡沫注入系统，该系统包括压缩空气供应模块、泡沫剂混合模块、泡沫产生模块、泡沫输出模块；所述压缩空气供应模块和泡沫剂混合模块均与泡沫产生模块对应连接，所述泡沫产生模块与泡沫输出模块对应连接；所述泡沫剂混合模块包括多组份定量输送泵，所述多组份定量输送泵将水和泡沫剂按比例混合；所述泡沫剂包括仲烷基磺酸钠、乙二胺油酸酯、烷基葡萄糖苷、C13异丙醇酰胺、鲸蜡烷三甲基氯化铵、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯、醋酸钠。发明专利技术可以改变土的成分，保证土的流动性和减少土的透水性，使开挖面保持稳定。同时加注泡沫还可减少刀盘与土体的摩擦，降低扭矩，减少壳体与刀盘上粘土的粘着力，需的驱动功率就可减少。功率就可减少。功率就可减少。

【技术实现步骤摘要】
一种土压盾构机用泡沫注入系统


[0001]本专利技术涉及土压盾构机附属设备领域，尤其是一种土压盾构机用泡沫注入系统。

技术介绍

[0002]盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式(非盾构法)的隧道掘进机。而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为(狭义)盾构机，将用于岩石地层的称为(狭义)TBM。
[0003]盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
[0004]土压盾构机主机主要由刀盘、前盾、中盾、尾盾组成。主要适用于地下水少，渗透系数较小的粘性地层、砂性地层和砂砾地层，具有开挖推进，同步衬砌，一次性成洞等功能。广泛用于城市地铁隧道等施工领域。土压盾构机通过精确控制开挖舱的渣土排量，来保持开挖舱的土体压力，维护开挖面的相对稳定性。通过刀盘向开挖面注入泡沫、聚合物或膨润土等，改良土体的塑性、流动性和止水性，提高刀盘的开挖效率，降低刀具的磨损。不同的刀盘结构和刀具配置，能够使此类型的机器适应更广泛和更复杂的地质状况。现有的泡沫注入系统设计不合理，效果不佳，为了使盾构机进行安全稳定的工作，需要设计一种土压盾构机用泡沫注入系统。
专利技术内容
[0005]为了克服现有技术中的缺陷，提供一种土压盾构机用泡沫注入系统。
[0006]本专利技术通过下述方案实现：
[0007]一种土压盾构机用泡沫注入系统，该系统包括压缩空气供应模块、泡沫剂混合模块、泡沫产生模块、泡沫输出模块；所述压缩空气供应模块和泡沫剂混合模块均与泡沫产生模块对应连接，所述泡沫产生模块与泡沫输出模块对应连接；
[0008]所述压缩空气供应模块为系统提供高压气体，所述泡沫剂混合模块将泡沫剂和水按比例进行混合均匀送至泡沫产生模块，所述泡沫产生模块将产生泡沫，所述泡沫输出模块将泡沫产生模块产生的泡沫输送到对应的工作台面；
[0009]所述泡沫剂混合模块包括多组份定量输送泵，所述多组份定量输送泵将水和泡沫剂按比例混合；
[0010]所述泡沫剂包括仲烷基磺酸钠、乙二胺油酸酯、烷基葡萄糖苷、C13异丙醇酰胺、鲸蜡烷三甲基氯化铵、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯、醋酸钠。
[0011]所述泡沫剂混合模块包括中空腔体密闭结构的混合腔，所述混合腔下部与泡沫剂稀释液输送管对应连通，所述泡沫剂稀释液输送管的另一端与泡沫产生模块对应连通，所
述混合腔与多组份定量输送泵对应连接，在所述混合腔内对应设有搅拌器，所述搅拌器由电机对应驱动；
[0012]所述多组份定量输送泵包括一对并联设置的中空腔体密闭结构的定量输送腔，一对所述定量输送腔分别与设有进液管和出液管对应连通，所述出液管与混合腔对应连通。
[0013]在所述多组份定量输送泵包括与定量输送腔内壁贴合的活塞，所述活塞的上端与导向杆对应连接，所述导向杆的上端与丝杆装置对应连接，所述丝杆装置由定量输送电机驱动，所述定量输送电机与控制器对应电连接。
[0014]所述搅拌器包括搅拌器主轴，所述搅拌器主轴由电机对应驱动，所述搅拌器主轴与旋转叶片对应连接，所述旋转叶片包括横向叶片和纵向叶片，所述横向叶片和纵向叶片的横截面均为椭圆形，所述横向叶片的长轴与搅拌器主轴对应平行，所述纵向叶片的短轴与搅拌器主轴对应平行；
[0015]所述横向叶片和纵向叶片依次间隔设置在搅拌器主轴上。
[0016]所述设有进液管和出液管内分别对应设有进液单向阀和出液单向阀。
[0017]以质量份计，所述所述泡沫剂包括：仲烷基磺酸钠6
‑
8份、乙二胺油酸酯5
‑
7份、烷基葡萄糖苷5
‑
7份、C13异丙醇酰胺4
‑
6份、鲸蜡烷三甲基氯化铵4
‑
6份、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯3
‑
5份、醋酸钠1
‑
3份。
[0018]以质量份计，所述所述泡沫剂包括：仲烷基磺酸钠8份、乙二胺油酸酯6份、烷基葡萄糖苷5份、C13异丙醇酰胺6份、鲸蜡烷三甲基氯化铵5份、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯3份、醋酸钠3份。
[0019]以质量份计，所述所述泡沫剂包括：仲烷基磺酸钠6份、乙二胺油酸酯7份、烷基葡萄糖苷6份、C13异丙醇酰胺4份、鲸蜡烷三甲基氯化铵6份、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯4份、醋酸钠1份。
[0020]以质量份计，所述所述泡沫剂包括：仲烷基磺酸钠7份、乙二胺油酸酯57份、烷基葡萄糖苷7份、C13异丙醇酰胺5份、鲸蜡烷三甲基氯化铵4份、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯5份、醋酸钠2份。
[0021]所述泡沫输出模块在盾构机刀盘上均匀设有8个注入点，在土仓压力板上均匀设有4个注入点，在螺旋输送机上均匀设有8个注入点。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]1.本专利技术一种土压盾构机用泡沫注入系统产生的泡沫可以解决砂性土的塑流，改变土壤渗透系数、扩大土压盾构机适用渗透系数土体及粒径的范围，注入泡沫并充分搅拌，改变土的成分，保证土的流动性和减少土的透水性，使开挖面保持稳定。同时加注泡沫还可减少刀盘与土体的摩擦，降低扭矩，减少壳体与刀盘上粘土的粘着力，有利于排土机构出土，所需的驱动功率就可减少。
[0024]2.本专利技术一种土压盾构机用泡沫注入系统可以大大降低了盾构机刀盘扭矩，节约了能量，减少了损伤。
[0025]3.本专利技术一种土压盾构机用泡沫注入系统的压缩空气供应模块、泡沫剂混合模块、泡沫产生模块、泡沫输出模块可以以以模块形式安装，在使用时根据工况需求搭配使用，实现可拆分和组成，提高了系统的使用效果。
[0026]4.本专利技术一种土压盾构机用泡沫注入系统的泡沫剂中的成分配伍性好，可显著提
高整个泡沫剂体系的应用效果，使得本申请泡沫剂的发泡率大于32倍、泡沫半衰期大于35min。
[0027]5.本专利技术一种土压盾构机用泡沫注入系统所产生的泡沫无毒，在2小时后可自行分解消失，对土壤环境无污染。
[0028]6.本专利技术一种土压盾构机用泡沫注入系统在各个部位均设有多个注入点，有效减少砂土的渗透性，使整个开挖土传力均匀，工作面压力变动小，有利于调整土仓压力，保证盾构机掘进姿态，控制地表沉降；减少粘土的粘性，使之不附着于盾构机及刀盘上，有利于出土机构出土，有效避免砂土在螺旋输送机运输过程中洒落。
[0029]7.本专利技术一种土压盾构机用泡沫注入系统设有多组份定量输送泵对泡沫剂和水进行精确配比，然后由搅拌器在混合腔中强力混合均匀，使得可以对本申请产生泡沫的性能进行精准调整，更好的与实际工况贴合，提高工作效率，减小盾构机能耗和损耗。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土压盾构机用泡沫注入系统，其特征在于：该系统包括压缩空气供应模块、泡沫剂混合模块、泡沫产生模块、泡沫输出模块；所述压缩空气供应模块和泡沫剂混合模块均与泡沫产生模块对应连接，所述泡沫产生模块与泡沫输出模块对应连接；所述压缩空气供应模块为系统提供高压气体，所述泡沫剂混合模块将泡沫剂和水按比例进行混合均匀送至泡沫产生模块，所述泡沫产生模块将产生泡沫，所述泡沫输出模块将泡沫产生模块产生的泡沫输送到对应的工作台面；所述泡沫剂混合模块包括多组份定量输送泵，所述多组份定量输送泵将水和泡沫剂按比例混合；所述泡沫剂包括仲烷基磺酸钠、乙二胺油酸酯、烷基葡萄糖苷、C13异丙醇酰胺、鲸蜡烷三甲基氯化铵、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯、醋酸钠。2.根据权利要求1所述的一种土压盾构机用泡沫注入系统，其特征在于：所述泡沫剂混合模块包括中空腔体密闭结构的混合腔(1)，所述混合腔(1)下部与泡沫剂稀释液输送管(2)对应连通，所述泡沫剂稀释液输送管(2)的另一端与泡沫产生模块对应连通，所述混合腔(1)与多组份定量输送泵(3)对应连接，在所述混合腔(1)内对应设有搅拌器(4)，所述搅拌器(4)由电机(5)对应驱动；所述多组份定量输送泵(3)包括一对并联设置的中空腔体密闭结构的定量输送腔(31)，一对所述定量输送腔(31)分别与设有进液管(32)和出液管(33)对应连通，所述出液管(33)与混合腔(1)对应连通。3.根据权利要求2所述的一种土压盾构机用泡沫注入系统，其特征在于：在所述多组份定量输送泵(3)包括与定量输送腔(31)内壁贴合的活塞(34)，所述活塞(34)的上端与导向杆(35)对应连接，所述导向杆(35)的上端与丝杆装置(36)对应连接，所述丝杆装置(36)由定量输送电机(37)驱动，所述定量输送电机(37)与控制器(38)对应电连接。4.根据权利要求2所述的一种土压盾构机用泡沫注入系统，其特征在于：所述搅拌器(4)包括搅拌器主轴(41)，所述搅拌器主轴(41)由电机(5)对应驱动，所述搅拌器主轴(41)与旋转叶片对应连接，所述旋转叶片包括横向叶片(42)和纵向叶片(43)，所述横向叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞建铂，刘艳萍，彭兴强，马经哲，薛有为，韩小鹏，赵宝龙，李友坤，刘磊，赵峰刚，储瑞申，王鹏，肖勇，黄小福，鬲少煜，赵惠凯，熊建，
申请(专利权)人：中铁隧道集团三处有限公司，
类型：发明
国别省市：