說      明      書

一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)

技術領域

本發(fā)明涉及土壓平衡盾構施工，特別涉及一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)。

背景技術

盾構法憑借其安全、可靠、快速、經濟、環(huán)保等優(yōu)勢廣泛應用于各大城市地鐵。土壓平衡盾構越來越多地應用于城市地鐵隧道施工。土壓平衡盾構渣土改良在盾構施工中占有十分重要的地位?，F(xiàn)在渣土改良材料主要有泡沫、膨潤土泥漿、聚合物水溶液和水?，F(xiàn)在土壓平衡盾構施工中，只用一種渣土改良材料無法達到盾構所需的流塑性、低的內摩擦角和低的滲透率的渣土狀態(tài)，一般采用兩種渣土改良材料。如卵礫石地層采用泡沫與膨潤土泥漿進行渣土改良，泥巖地層采用泡沫與水進行渣土改良，水大的地層采用泡沫與聚合物水溶液進行渣土改良等。

當采用兩種渣土改良材料進行改良時，現(xiàn)在通用做法是兩種材料系統(tǒng)一般分開布置，單獨使用。一種做法是刀盤前方采用泡沫，土艙內加水或膨潤土漿液；另一種做法是刀盤前方一部分管路注射泡沫，另一部分管路加水或膨潤土漿液等。兩種材料對渣土改良的優(yōu)點不能同時在刀盤前方切削過程中起作用，導致刀盤前方的渣土無法盡快達到所需渣土狀態(tài)，進而出現(xiàn)刀具磨損加劇、渣土攪拌不均勻、容易結泥餅、噴涌等現(xiàn)象。盾構施工者一直研究不同渣土改良劑的注入位置、數量，但無法完全避免出現(xiàn)問題。

發(fā)明內容

    本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，以有效提高渣土改良速度，最大程度降低刀具磨損、結泥餅、噴涌的機率。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

    本發(fā)明的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，包括泡沫原液儲存罐和用于儲存第二渣土改良劑的儲液箱，其特征是：所述泡沫原液儲存罐通過泡沫原液輸送管路連接混合箱，混合箱與多條泡沫輸送管路相連接，各泡沫輸送管路與對應的高壓氣體輸送管路相連接后接入對應的泡沫發(fā)生管路；所述儲液箱與多條第二渣土改良劑輸送管路相連接，各第二渣土改良劑輸送管路與對應的泡沫發(fā)生管路的末端相連接，泡沫與第二渣土改良劑混合，經噴射管路連接至刀盤前方的噴口，直接均勻噴射到刀盤前方掌子面上。

    本發(fā)明的有益效果是由泡沫、第二渣土改良劑混合構成雙材料渣土改良劑，直接均勻噴射到刀盤前方掌子面上，同步與切削下來的渣土接觸并進行改良，可有效提高渣土改良的速度，最大程度降低刀具磨損、結泥餅或噴涌的機率；可有效提高盾構施工進度，降低工程造價。

附圖說明

本說明書包括如下一幅附圖：

圖1是本發(fā)明一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)的示意圖。

圖中示出部件和對應的標記：泡沫原液儲存罐1、第一截止閥2、液位傳感器3、第一變頻螺桿泵4、第一安全溢流閥5、第一單向閥6、第一流量傳感器7?第一電動開關8?混合箱9、第二截止閥10、第二變頻螺桿泵11、第二安全溢流閥12、第二單向閥13、第三截止閥14、第二流量傳感器15、第一壓力表16、泡沫發(fā)生器17、泡沫檢查窗18、壓力傳感器19、第三單向閥20、第四截止閥21、第五截止閥22、第一氣壓表23、冷凝器24、減壓器25、第二氣壓表26、第三流量傳感器27、第二電動開關28、第三氣壓表29、第四單向閥30、第六截止閥31、儲液箱32、第七截止閥33、第三變頻螺桿泵34、第四流量傳感器35、第二壓力表36、第五單向閥37、第八截止閥38。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

參照圖1，本發(fā)明的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)包括泡沫原液儲存罐1和用于儲存第二渣土改良劑的儲液箱32。所述泡沫原液儲存罐1通過泡沫原液輸送管路連接混合箱9，混合箱9與多條泡沫輸送管路相連接，各泡沫輸送管路與對應的高壓氣體輸送管路相連接后接入對應的泡沫發(fā)生管路。所述儲液箱32與多條第二渣土改良劑輸送管路相連接，各第二渣土改良劑輸送管路與對應的泡沫發(fā)生管路的末端相連接，泡沫與第二渣土改良劑混合，經噴射管路連接至刀盤前方的噴口，直接均勻噴射到刀盤前方掌子面上。同步與切削下來的渣土接觸并進行改良，可有效提高渣土改良的速度，最大程度降低刀具磨損、結泥餅或噴涌的機率。

參照圖1，所述泡沫原液輸送管路上順序設置第一截止閥2、第一安全溢流閥5和第一單向閥6，于第一安全溢流閥5兩端并聯(lián)液位傳感器3和第一變頻螺桿泵4，第一變頻螺桿泵4連接第一流量傳感器7和第一電動開關8。所述泡沫輸送管路上順序設置第二變頻螺桿泵11、第二單向閥13、第三截止閥14、第二流量傳感器15和第一壓力表16，第二變頻螺桿泵11與第二安全溢流閥12并聯(lián)。

參照圖1，所述高壓氣體輸送管上順序設置第三流量傳感器27、第二電動開關28、第三氣壓表29、第四單向閥30和第六截止閥31，各高壓氣體輸送管前端并聯(lián)接入由第五截止閥22、第一氣壓表23、冷凝器24、減壓器25和第二氣壓表26構成的前管路。

參照圖1，所述泡沫發(fā)生管路上順序設置泡沫發(fā)生器17、泡沫檢查窗18、壓力傳感器19、第三單向閥20和第四截止閥21。所述第二渣土改良劑輸送管路上順序設置第七截止閥33、第三變頻螺桿泵34、第四流量傳感器35、第二壓力表36、第五單向閥37和第八截止閥38。所述噴射管路由旋轉接頭連接至刀盤前方的噴口。

本發(fā)明的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)的工作過程如下：

1. 渣土改良啟動前，泡沫原液儲存罐1儲存泡沫劑，儲液箱32儲存另第二種渣土改良劑（膨潤土漿液、聚合物水溶液或水等）。

2.刀盤旋轉切削土體時，啟動泡沫系統(tǒng)，根據所輸入的泡沫系統(tǒng)各參數，泡沫與水的混合液經混合箱9、第二截止閥10、第二變頻螺桿泵11、第二單向閥13、第三截止閥14、第二流量傳感器15、第一壓力表16進入泡沫發(fā)生器17。高壓氣體經第五截止閥22、第一氣壓表23、冷凝器24、減壓器25、第二氣壓表26、第三流量傳感器27、第二電動開關28、第三氣壓表29、第四單向閥30、第六截止閥31進入泡沫發(fā)生器17。泡沫與水混合液、高壓氣體在泡沫發(fā)生器17相互作用形成泡沫，經泡沫檢查窗18、壓力傳感器19、第三單向閥20與第二渣土改良劑混合。第二變頻螺桿泵11壓力超過設計限值時，第二安全溢流閥12打開、回流。系統(tǒng)工作過程中，根據第二流量傳感器15的流量與設計流量對比，程序自動調整第二變頻螺桿泵11的泵送速度，達到與設計流量基本一致。根據第三流量傳感器27的流量與設計流量對比，程序自動調整第二電動開關28的開啟度，達到與設計流量相一致。

當混合箱9無混合液時，第一電動開關8開啟，高壓水經第一流量傳感器7、第一電動開關8與泡沫原液混合。同時根據第一流量傳感器7流量啟動第一變頻螺桿泵4，泡沫劑原液經泡沫原液儲存罐1、第一截止閥2、液位傳感器3、第一變頻螺桿泵4、第一單向閥6與高壓水相混合進入混合箱9。當第一變頻螺桿泵4壓力超過設計限值時，第一安全溢流閥5打開、回流。

3.刀盤旋轉切削土體時，啟動第三變頻螺桿泵34，第二渣土改良劑經儲液箱32、第七截止閥33、第三變頻螺桿泵34、第四流量傳感器35、第二氣壓力表26、第五單向閥37、第八截止閥38與泡沫相混合。根據第四流量傳感器35反饋的流量，可以適當調整第三變頻螺桿泵34的泵送速度，達到所需注入量。

4）泡沫與第二渣土改良劑相混合，經旋轉接頭、管路、刀盤上噴口，分多路直接噴射到開挖掌子面上，進行綜合渣土改良。根據不同地質條件，選用第二種渣土改良劑。

5）根據不同地質情況，所需不同的注入量，對同步雙材料渣土改良注入系統(tǒng)中的設備、管路等的能力、尺寸進行相應設計、配置。

以上所述只是用圖解說明本發(fā)明的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結構和適用范圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請的專利范圍。

說   明   書   附   圖

圖1上半部分

圖1下半部分

權  利  要  求  書

1．一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，包括泡沫原液儲存罐（1）和用于儲存第二渣土改良劑的儲液箱（32），其特征是：所述泡沫原液儲存罐（1）通過泡沫原液輸送管路連接混合箱（9），混合箱（9）與多條泡沫輸送管路相連接，各泡沫輸送管路與對應的高壓氣體輸送管路相連接后接入對應的泡沫發(fā)生管路；所述儲液箱（32）與多條第二渣土改良劑輸送管路相連接，各第二渣土改良劑輸送管路與對應的泡沫發(fā)生管路的末端相連接，泡沫與第二渣土改良劑混合，經噴射管路連接至刀盤前方的噴口，直接均勻噴射到刀盤前方掌子面上。

    2．如權利要求1所述的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，其特征是：所述泡沫原液輸送管路上順序設置第一截止閥（2）、第一安全溢流閥（5）和第一單向閥（6），于第一安全溢流閥（5）兩端并聯(lián)液位傳感器（3）和第一變頻螺桿泵（4），第一變頻螺桿泵（4）連接第一流量傳感器（7）和第一電動開關（8）。

3. 如權利要求1所述的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，其特征是：所述泡沫輸送管路上順序設置第二變頻螺桿泵（11）、第二單向閥（13）、第三截止閥（14）、第二流量傳感器（15）和第一壓力表（16），第二變頻螺桿泵（11）與第二安全溢流閥（12）并聯(lián)。

4. 如權利要求1所述的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，其特征是：所述高壓氣體輸送管上順序設置第三流量傳感器（27）、第二電動開關（28）、第三氣壓表（29）、第四單向閥（30）和第六截止閥（31），各高壓氣體輸送管前端并聯(lián)接入由第五截止閥（22）、第一氣壓表（23）、冷凝器（24）、減壓器（25）和第二氣壓表（26）構成的前管路。

5. 如權利要求1所述的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，其特征是：所述泡沫發(fā)生管路上順序設置泡沫發(fā)生器（17）、泡沫檢查窗（18）、壓力傳感器（19）、第三單向閥（20）和第四截止閥（21）。

6. 如權利要求1所述的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，其特征是：所述第二渣土改良劑輸送管路上順序設置第七截止閥（33）、第三變頻螺桿泵（34）、第四流量傳感器（35）、第二壓力表（36）、第五單向閥（37）和第八截止閥（38）。

7. 如權利要求1所述的一種用于土壓平衡盾構的同步雙材料渣土改良系統(tǒng)，其特征是：所述噴射管路由旋轉接頭連接至刀盤前方的噴口。