流体培训-碴土改良

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1、添加泡沫的原因在土压平衡式盾构的施工中，第一要用开挖出的土料作为支撑掌子面稳定的介质，第二要便于传送，能满足以上两个特点对支撑土料有以下要求：具有良好的塑性变形，软稠度，内摩擦角小及渗透率小。由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改良。添加泡沫的作用（一）（1）对于富含水砂层，一方面止水，另一方面可以改善砂的和易性；（2）在砂性土和砂砾土地层中，添加泡沫可以起到支撑作用而且可以改善土的流动性；（3）在粘性土层，添加泡沫则可以防止渣土附着刀盘和土仓室内壁，另一方面，由于泡沫中的微细气泡可以置换土颗粒中的空隙水，因而可以到达止水效果。泡沫的具体作用在盾构掘进中，由于地层的变

2、化，未经处理进入土仓的土体通常难以减少盾构机机械的磨损。土压平获得希望的朔性流动性，因此土仓衡式盾构机在摩擦性较大土体中内容易发生“泥饼”、“堵塞”等掘进时，与土体发生作用的刀具问题，严重影响掘进效率。注入泡极易磨损，通过在刀盘上注入泡沫可调整土仓内土体塑性流动性，沫材料，可以降低土体的摩擦性，渣土具有良好的塑性流动性，不但减小刀具的磨损。能够使开挖面维持较好的支护压力，而且保证排土顺利进行。降低渣土的透水性。开挖面过高的水压力会导致盾构机螺旋降低切削渣土的内摩擦力，减少输送机出口发生地下水大量流刀盘、螺旋输送机的磨损，降低失，严重时会发生喷涌。影响刀盘扭矩，防止机器能耗过高发掘

3、进顺利进行，注入泡沫可以热而发生故障。有效降低渣土的渗透性，防止掘进中喷涌的发生。泡沫生成机理当气体通过筛板上流动的液层时，一般可以观察到由气一液两相所形成的分散系统。当气体速度在足够大的范围内变动时，这种分散系统可分为三个组成部分。最下一层主要是单个气泡分散在液相中，即在该层中所含气体不多，而以液体为主，一般称它为鼓泡层。随着上升气体速度增加，这一层的厚度就渐次相应地降低，而在某些情况下，其气速达到相当大时，这一层几乎会消失。在鼓泡层以上的一层为泡沫法中主要的一层，被称为泡沫层，它是膜状的分散系统，是由通过液层的气流，以液膜的厚度相互分开的气泡所组成。当上升气流停止时，这一泡沫层几

4、乎很快地消失，因此一般称它分运动状的泡沫层。在泡沫层的上部有大量的液滴悬浮在气流中，这一层称之为溅沫层。它在气体流速较大或液层较薄时尤为显著。泡沫注入系统泡沫系统的主要组成部分（一）动力单元：1.泡沫转运泵2.泡沫原液泵3.泡沫混合液泵泡沫混合液泵泡沫原液泵泡沫转运泵泡沫系统的主要组成部分（二）控制生成单元：1.流量计:用来测量水、泡沫和水、空气的即时流量大小和累加流量的大小；2.电动调节球阀:通过调节电动调节球阀的电位计来控制球阀的开度，从而起到调节流量的作用；3.泡沫发生器。泡沫发生器:4个主要参数注入管线数量:4条(供刀空气的流速：1～3m/s盘、螺旋机、隔板土仓)泡

5、沫原液与水的比例：泡沫注入点:18个原液3%+水：97%泡沫存储罐容量:1M3泡沫泵流量:5～300l/h土渣中的泡沫用量：泡沫泵用电机：0.75kW20%~40%（包括泡沫原液，泡沫泵压力：9bar水，空气），空气占泡沫水泵流量：133l/min的92%水泵用电机：11kW水泵压力：8bar泡沫添加剂使用用量：46.7l/m(理论值）半自动控制半自动控制：在半自动操作方式中，要求的泡沫流体QS将根据开挖仓中的支承压力注入。为此目的，泡沫泵流量将一直变化直到要求的设定值显示在指示表上。手动控制通过手动调节电动调节阀来控制流量，在这种状态下需要设置泡沫原液与水的

6、混合比。自动控制在系统自动操作中，泡沫生产可以实现，不需外部干涉，仅依据掘进速度，泡沫公式和开挖仓中的压力条件。水流量传感器，测量水量经PLC计算后变频控制泡沫泵转速保持混合比。空气流量传感器，测量标况下空气流量，热式质量流量计，利用内部加热保持在同一温度下单位时间计算空气分子数量后换算成流量。空气电动调节阀，通过阀的开度控制空气流量，扳动面板上的旋扭其实就是控制和这个阀。混合液流量传感器，利用电磁原理测量流量，混合液电动调节阀，与空气电动调节阀原理结构皆相同，唯一不同的是Kvs值。泡沫发生器，空气与混合液在里面经过多孔结构充分混合后可形成泡沫。注浆管路系统在盾构施工中，注浆

7、是十分重要的，由于刀盘开挖直径比衬砌管片的直径要大，当盾尾抽脱后就形成空隙，如这一空隙不及时填充，上面的渣土要向下沉降，最终发生波及地面的地表沉陷，严重的会危及地表建筑物的安全。因此，需及时、适量的充填管片背后与隧道洞壁之间的空隙，防止隧道的周边围岩松动和漏水，防止地表沉陷，从而达到预防地表沉降的目的。背衬注浆促使管片环的早期稳定，有利于盾构机的顺利推进。施工注浆又分为同步注浆和二次补强注浆：（1）同步注浆：注浆作业与盾构的推进作业同步进行