盾构机专用泡沫剂介绍精编版
泡沫剂对土压平衡盾构主要掘进参数的影响研究
0.697 0.751
0.681 0.765
0.642 0.675
图 2 内摩擦角与泡沫剂浓度线性关系 Fig.2 Linear relationship between internal friction angle and
foam agent concentration
由试验数据可知，泡沫剂浓度增大 1%，渣土内 摩擦角减小约 2.43°，因此通过改良参数，可以达到 盾构所需要的渣土内摩擦角大小，进一步可以找出 泡沫剂改良参数与盾构掘进参数之间的关系。
主要地层为散体状强风化花岗岩、全风化花岗岩，残 积砂质粘性土、可塑状粘土，土质均匀性差，遇水软 化、崩解、强度急剧降低，自稳性差。地质断面图见 图 1。本文试验段在残积砂质粘性土地层中进行， 试验段渣土颗粒级配见表 1。
图 1 地质纵断面图 Fig.1 Geological longitudinal profile
现代隧道技术
MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY
文章编号：1009-6582（2021）03-0176-06
泡沫剂对土压平衡盾构主要掘进参数的影响研究
DOI: 10.13807/ki.mtt.2021.03.023
泡沫剂对土压平衡盾构主要掘进参数的影响研究
张 迅 1 贺雄飞 2，3
3.2 试验参数选定
由上述分析可知，在影响盾构机主要掘进参数 的因素中，与渣土改良因素有关的主要有：（1）内部 因素，土体内摩擦角和容重、弹性模量、泊松比、粘聚 力；（2）外部因素，土体与盾壳外部的摩擦系数[15]。
在考虑土体与盾壳外部的摩擦系数基本一致的 前提下，本文主要研究土体内部因素。因土体连续 变化的非均质性，其弹性模量和泊松比测定比较复 杂，很难精确测定，且没有代表意义，用线弹性模型 分析岩土问题本身就存在一定的局限性。国内外学 者在计算岩土问题时，多根据地层特性取经验参考 值，故本文在选取试验参数时不考虑土体的弹性模 量和泊松比。同时，因本试验段地质情况为残积砂 质粘性土，含有砂质颗粒无粘性土成分，考虑到其组 分较复杂，用粘聚力衡量砂质土不太合适，故不采用 粘聚力指标。渣土的内摩擦角越大，土体之间及土 体和设备之间的摩擦力越大，导致盾构推力和刀盘 扭矩变大，推进速度变慢，出土困难，设备磨损加快； 同时，采用泡沫剂对渣土改良后，其流动性和容重都 会发生变化，容重对盾构掘进参数是否有影响也需 要进一步进行试验研究。
盾构泡沫剂产品参数标准
泡沫剂产品介绍
产品介绍：
本产品由起泡剂、稳泡剂等多种表面活性剂和其他润滑材料调制而成。
是专门针对盾构机在隧道施工中的一种辅助材料，对不同土壤的适应性强。
能使砂岩类土体得到良好的止水性和润滑作用，并具有一定的支撑作用；对粘性土发挥良好的润滑作用，减少壳体与刀盘上的粘土附着力，有效降低扭矩，改善盾构作业参数，为盾构机的正常掘进提供有力的保障。
产品性能：
1、改良土壤塑性，以提供均匀可控的支撑压力使工作面稳定；
2、增加泥土的流动性，减小摩擦系数，降低能耗；
3、使泥土均质化，调整土仓压力，有效降低扭矩，防止堵塞发生；
4、减少渗透，加强工作面的密封性。
技术指标：。
盾构机泡沫系统原理与应用总结归纳
精心整理盾构机泡沫系统原理与应用0 引言泡沫是一种调节介质，由发泡剂与水的混合液和压缩空气相混合，经泡沫发生器发泡成30～400um微细乳状泡沫，注入到掘削面和土仓，确保渣土顺利排出，保不可少的添加剂。
1 泡沫系统的组成与原理1.1成，如图???点?1个水泵，流量为133l/min?1个泡沫泵流量为5l/min?混合液控制装置?压缩空气控制装置图1 ?4个泡沫发生器?测量装置及其控制?用水冲洗时的切换装置1.2泡沫系统的原理水和发泡剂的混合是在混合液的控制装置完成。
发泡剂装在可更换的罐中，发泡剂通过定量泡沫泵供给，水通过定量水泵供给，二者混合后再通过流量控制装置供给到相关管路。
量是通过SPC22图3图2是泡沫系统参数的输入面板，其中管路1-4为泡沫系统四条管路的流量（l/min）；FER为发泡率=单条管路泡沫流量/单条管路液体流量；FIR为注入率=注入泡沫总量/开挖渣土的容积；流量为自动模式下每条管路泡沫量占总泡沫量的百分比；泡沫浓度为发泡剂在水溶液中的浓度；工作仓最大土压为泡沫系统自动停止工作时的最大土仓压力。
图3是泡沫系统参数的显示面板，泡沫系统工作状态有四种：停止、自动、半自动和手动。
泥土压力为1号土仓压力与3号土仓压力的平均值，该值如果超过工作仓最大土压，泡沫系统就停止。
混合液流量显示了混合液的流速与总流量，每环更新；压力显示泡沫管路当前压力值；空气实际值显示管路空气流量实际值；空气目标值显示管路空气流量目标值；混合液体实际值显示管路混合液体流量实际值；混合液体目标值显示管路混合液体流量目标值=每条管路流量/FER。
泡沫系统的操作方式有三种，分别是手动模式、半自动模式和自动模式。
在启用泡沫系统前，过SPC设置范围为和FIR，对注入的泡沫进行控制。
3半自动模式和自动模式为主，现在就以两个工程实例来说明泡沫系统的使用。
3.1采用半自动模式适应基岩隆起地层的推进深圳滕创瑞科技有限公司经营的泡沫所在深圳地铁三号线3102标工程刚刚通过38米长的，基岩高度最大为 3.8米的基岩隆起区。
(整理)软硬不均地层复合盾构的研究及掘进技术
4.2 不同地质的渣土改良技术(1) 在砂质黏性土和全、强、中风化泥质粉砂岩的掘进中，主要是要稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼，并降低刀盘扭矩。
一般采取分别向刀盘面和土舱内注入泡沫的方法进行渣土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。
(2) 在硬岩地段的掘进主要是要降低对刀具磨损、螺旋输送机的磨损，防止涌水，一般采取向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入含水量较大的泡沫为主。
(3) 在富水地段和其他含水地层采用土压平衡模式掘进时，主要是要防止涌水、防止喷涌、降低刀盘扭矩，一般向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土泥浆，并增加对螺旋输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成土塞效应。
(4) 在砂土地层中掘进时，主要是保持土舱内的压力平衡，以稳定开挖面，控制地层沉降，拟采取向刀盘面和土舱内注入泡沫来改良渣土。
泡沫注入量根据具体情况确定。
4.3 泡沫剂的渣土改良技术(1) 泡沫剂的使用泡沫剂通常按1%～6%进行配制，溶于水中。
也可根据开挖土体的颗粒级配、不均匀系数、掘进速度、掘进的推力和扭矩的具体情况进行调整。
(2) 泡沫剂的注入注入方式：泡沫剂的注入可选择采用半自动操作方式和自动操作方式。
注入率：在一般情况下泡沫的注入率的最小值为20%，当渣土较黏时，为防止产生泥饼或堵仓，泡沫的注入率最小不小于30%。
在实际施工过程中，泡沫的注入率要根据掘进期间对渣土的观察来做相应的调整，而影响注入率的最关键因素为土体的液限、塑限以及土体的含水量。
根据经验，土体的黏稠指数Ic= 0.5 时，土体比较容易改良。
其中黏稠指数计算公式为Ic = (wL－ws)/Ip (4)式中：wL为土体的液限，ws为土体含水量，Ip为塑性指数。
4.4 渣土改良效果分析越三区间盾构在残积土层或全风化岩层的掘进时，通过加入泡沫进行渣土改良。
掘进过程的典型特征：渣土流动性好，呈塑性状态，渣土上有明显的水的光泽，用手抓渣土时，能比较轻松的抓取；螺旋输送机出渣连续且在皮带机上铺展良好，没有产生泥饼及球状渣土；在渣土中，能明显的闻到渣土中有泡沫剂味；渣土的稠度一般为25～40 mm。
盾构常用材料技术规格书
盾构常用材料技术规格书一、砂石料技术规格书：砂料（中细）为河砂，细度模数为 3.0-2.3，平均粒径为0.5-0.25mm的砂。
应满足JGJ52-2006 《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，该河砂需符合II区中沙，含泥量、泥块含量、硫化物及硫酸盐含量、氯离子含量、坚固性需符合各强度等级普通混凝土用砂指标要求，且碱活性无潜在危害。
二、粉煤灰技术规格书：必须符合地铁现行国家、地方标准和行业标准，检测执行标准：GB1596-2005。
粉煤灰需满足以下性能指标，详细技术指标如下：三、盾构油脂技术规格书：3.1主驱动密封油脂需满足以下性能指标，3.1.1、较强的防水冲失性:3.1.2、有防水作用，同时也能防止杂质进入部件:3.1.3、良好的可泵送性:3.1.4、可生物降解，无毒无害。
详细技术指标如下：（1）密度@20℃为：1290Kg/m³；（2）挥发性@110℃，3h为：2.7％；（3）合成海水洗出量@38℃，2.8bar,5min为：1.9％；（4）斑痕宽度为： 10mm；（5）流动速率（泵送性）@100bar, 25℃为：47g/min；（6）蠕动测试保持时间（爬行时间）为：@20℃≥48h；（7）工作锥入度@25℃为：235 0.1mm；以上技术要求有冲突时，以最高技术要求为准。
油脂桶外观完整，桶壁无明显凹陷等。
3.2 润滑油脂润滑脂技术规格应符合盾构机技术文件，详细技术指标如下：（1）工作锥入度@25℃为：265～295 0.1mm；（2）稠度等级：2级；（3）滴点：≥200℃；（4）运动粘度@40℃ 220mm2/s，@100℃ 19mm2/s；（5）密度@20℃为：1000～1050Kg/m³；（6）浅黄色至褐色光滑油膏。
以上技术要求如果低于国家标准或行业标准，以国家和行业标准为准。
油脂桶外观完整，桶壁无明显凹陷等。
3.3盾尾油脂需满足以下性能指标3.3.1、能耐受高水压、防止回填浆液的浸入、不溶于水:3.3.2、对管片背面的凹凸面的延展性良好，在管片上的附着少:3.3.3、在压力泵上的泵送性良好:3.3.4、对尾刷具有防腐效果、对管片上的密封物质不产生负影响，详细技术指标如下：(1)工作锥入度@25℃为：255～265 0.1mm；(2)密度@20℃为：1250～1350Kg/m³；(3)蠕动测试保持时间（爬行时间）为：@25℃≥30min；(4)流动速率（泵送性）@100bar, 25℃为：45～50g/min；(5)合成海水洗出量@38℃，2.8bar,5min为：≤7％；(6)挥发性@110℃，3h为：3％；形状为纤维状以上技术要求如果低于国家标准或行业标准，以国家和行业标准为准。
盾构机近距离穿越地下管线与既有地铁隧道夹层施工技术研究
盾构机近距离穿越地下管线与既有地铁隧道夹层施工技术研究发表时间：2019-06-24T16:09:36.510Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：聂承庆[导读] 摘要：以某新建盾构法电缆隧道穿越既有地铁2号线为依托，对浅覆土埋深盾构近距离穿越密集地下管线与既有地铁隧道夹层施工重难点进行了相应的理论计算，制定了穿越施工方案，设定了盾构机掘进参数、采取了有效技术措施，确保了盾构机平稳、顺利的通过夹层，有效的控制了既有地铁隧道的变形及上部管线安全。
中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北省武汉市 430000摘要：以某新建盾构法电缆隧道穿越既有地铁2号线为依托，对浅覆土埋深盾构近距离穿越密集地下管线与既有地铁隧道夹层施工重难点进行了相应的理论计算，制定了穿越施工方案，设定了盾构机掘进参数、采取了有效技术措施，确保了盾构机平稳、顺利的通过夹层，有效的控制了既有地铁隧道的变形及上部管线安全。
关键词：盾构机地下管线地铁隧道施工技术Close through the underground pipeline of shield machine and interlayer existing subway tunnel construction technology researchNieChengQing（China Railway 11th Bureau Group，WuHan HuBei，China）Abstract Developed through the construction scheme，set the excavation parameters of shield machine，take the effective technical measures，to ensure the smooth of shield machine，smoothly through the interlining，effective control of the existing subway tunnel deformation and the upper pipeline safety.Keywords Shield machine underground utilities subway tunnel construction technique1 工程背景1.1 电缆隧道概况新建电缆隧道采用盾构法施工，选用海瑞克土压平衡盾构机，刀盘开挖直径4.39m，管片外径4.1m，内径3.5m，环宽1.2m。
土压平衡式盾构中泡沫添加剂的性质测定
土压平衡式盾构中泡沫添加剂的性质测定■ 赵前进1,2（1. 中南大学；2. 中国铁路昆明局集团有限公司）摘 要：泡沫、膨润土泥浆和高分子聚合物之类的土体改良剂越来越多地被用于土压平衡式盾构施工中。
其中，泡沫添加剂具有便宜、高效和适用性广的特点。
本文介绍了为测试泡沫剂的气泡尺寸和稳定性而特殊设计的试验和设备，并对用其进行的泡沫剂发泡率和稳定性试验结果进行了分析。
结果表明，运用这种设备测试出的结果可靠度高，并且由于其具有便利的优点，可广泛运用于土压平衡式盾构中泡沫添加剂的研究。
关键词：土压平衡式盾构，泡沫添加剂，气泡尺寸，稳定性，实验设备DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2020.13.42Measurement of the Foam Conditioner Used in Earth Pressure BalanceTunnelingZHAO Qian-jin1,2（1.Central South Univerdity; 2.China Railway Kunming Group Co., Ltd.）Abstract: Soil conditioners such as foams, bentonite slurries and polymers are increasingly used in Earth Pressure Balance tunneling. Compared with other conditioners, foam is cheap, effective and adaptable. To develop advanced experimental methods for a more accurate assessment of foam properties, we introduced a specially designed setup for bubble size measurement and foam stability. Results are presented and the reliability is proved, which indicate the possibility of measuring foam stability and the liquid fraction of foams with the setup.Keywords: Earth Pressure Balance tunneling, foam conditioner, foam expansion rate, foam stability, experiment setup 检测认证近年来，土压平衡式盾构法以其技术、经济上的优越性，被广泛运用到隧道工程中，尤其是在城市地铁盾构法施工中。
盾构操作及控制面板
盾构操作及控制面板一. 盾构机操作系统参数的设定以下各种参数为既定基本参数，在非特殊情况下请勿随意修改(一) 泡沫系统参数设定1. 应根据工程地质的具体情况设定泡沫的比例2. 泡沫剂的发生率等参数应根据泡沫剂供货商的要求设定，若泡沫参数在调试时设定完成后不经同意不能更改。
3. 半自动模式下，设定泡沫发生率、泡沫流量4. 自动模式下，设定百分比(二) 报警温度设定1. 各液压系统的报警温度调试时已经设定好，严禁随意更改报警温度(三) 盾构状态参数设定1. 刀盘最小转速，当刀盘小于此转速时推进系统不能工作；2. 主驱动最大工作压力，当达到此压力时刀盘自动停止转动；3. 超挖刀伸出和缩回长度，由土木工程师确定；4. 铰接油缸最小和最大行程，当达到最小行程时盾构掘进自动停止，铰接油缸应放松，当达到最小行程时，铰接油缸应收回；5. 螺旋输送机后门的最小开度；6. 螺旋输送机的最大工作压力，当达到此压力时螺旋输送机停止工作。
(四) 盾尾密封油脂参数设定1. 行程控制模式下的冲程数；2. 压力控制模式下的最大压力，阀工作等待时间，最大动作等待时间。
(五) 注浆压力值设定在土木工程师的要求下设定注浆系统的起始压力及终止压力二. 盾构机的掘进操作(一) 开机前的准备工作开机前主要检查风、水、电、液、出碴系统以及盾构的状态和参数。
1. 检查空压机运行是否正常，压缩空气管路是否泄漏；2. 检查隧道通风是否正常；3. 检查延伸水管、电缆是否正常，拖行区域是否畅通；4. 检查循环水压力、温度是否正常；5. 检查电压是否正常；6. 检查滤清器是否正常(PLC中是否有报警)；7. 检查油箱油位是否正常；8. 检查皮带机、皮带是否正常；9. 检查碴车是否已准备就绪；10. 检查油脂准备是否充足；11. 检查泡沫剂准备是否充足；12. 检查注浆系统是否已准备好并运行正常；13. 检查后配套轨道是否正常；14. 检查盾构操作面板状态：螺旋输送机前门开启、螺杆伸出，管片安装按钮应无效，无其它报警指示；15. 检查VMT导向系统工作是否正常；16. 盾构掘进所需要的相关参数，如掘进模式，土仓压力，线路数据，注浆压力等；17. 记录有关盾构掘进的参数；18. 若需要则根据土木工程师和机械工程师的指令修改盾构机参数；19. 根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式，即选择采用行程控制还是采用压力控制模式。
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盾构机专用泡沫剂介绍
“盾之构”盾构机专用泡沫剂是由多种表面活性剂、稳定剂、强化剂和渗透剂等复配而成，载体为水。
在工作过程中，泡沫剂与水混合，在盾构机刀盘、压力舱和排土器的发泡装置内，经压缩空气的作用，发出无数直径为30－400微米的气泡，同时被注入到盾构机内与开挖土混合，对开挖土进行改良，使开挖土呈“塑性流动状态”，保证盾构的顺利进行。
泡沫本身具有一定的强度，产生一定的支承作用，使开挖土的流动性提高，压力舱内土体不易堵塞，同时能降低刀盘和排土器的扭矩，利于稳定掘进。
由于微细气泡的润滑作用，可以防止开挖土粘附刀盘面板和压力舱内壁，利于正常开挖。
同时，气泡可以置换开挖土颗粒间隙中的水，提高开挖土的止水性，防止地下水位高的砂地层中“喷涌”现象的发生。
此外，由于气泡具有压缩性，可以提高改良后的开挖土的压缩性，从而抑制“结饼”问题的发生，并使开挖土压变动小，利于开挖面的稳定。
经泡沫剂改良后的开挖土，因为具有良好的流动性，使出土变得更容易。
由于泡沫从盾构压力舱排出时有一个减压过程，会自行破泡，因此不要加入消泡剂。
1.盾构机专用泡沫剂的作用
盾构机专用泡沫剂可对开挖土进行改良，其具体作用如下：
（1）泡沫有良好的润滑作用和一定的强度，可降低压力舱内土体的内摩擦角，提高开挖土的流动性，防止“闭塞”现象发生，同时降低了刀盘和排土器的扭矩，利于稳定掘进。
(2) 泡沫具有压缩性，可提高改良后的开挖土的压缩性，抑制“结饼”问题的发生。
同时开挖土压变动小，利于开挖面的稳定。
(3) 泡沫有一定的弹性和润滑作用，能降低土体的黏度，防止开挖土粘附于盾构机刀盘面板和压力舱内壁，有利于松散出土。
（4）泡沫能置换土颗粒间隙中的水，提高开挖土的止水性，防止地下水位高的砂地层中“喷涌”现象的发生。
（5）改良后的开挖土，出土容易，可用于回填，无残留、无毒害，泡沫喷射装置操作简单，泡沫对机器无腐蚀。