[发明专利]盾构用水-醇基泡沫剂、及其制作系统和制作方法

说明书

本发明公开了一种盾构用水‑醇基泡沫剂、及其制作系统和制作方法，该制作系统包括多个注液容器、位于该注液容器下方的电动滑轨以及设于该电动滑轨上的物料桶，每个该注液容器上均设有流量计，每个该注液容器的开口处均设有注液阀，多个该注液阀以及多个该流量计均连接于一第一控制器；对应于每个该注液容器下方固定有激光对射传感器，每个该激光对射传感器的固定位置均高于该物料桶的底面低于该物料桶的顶面，该激光对射传感器包括固定于该电动滑轨一侧的激光发射端以及固定于该电动滑轨另一侧的激光接收端。本发明解决了现有技术中在高岭土土质开挖时，盾构使用水基型泡沫剂无法改善被削落土体流动性的技术问题。

技术领域

本发明涉及盾构施工领域，尤其涉及一种盾构用水-醇基泡沫剂、及其制作系统和制作方法。

背景技术

新世纪后，随着国内轨道交通事业进入新时期，各大城市地铁项目也呈现日益增加的趋势。为满足业主运营要求，开挖效率高、安全性好、经济成本低的盾构法成为了软土隧道开掘的主要手段。当盾构机掘进时，刀盘需额外安装泡沫剂系统，用于产生连续、绵密的气泡，从而降低刀盘温度和运行阻力，达到改造渣土流动性的目的。然而，受限于隧道区位和土层种类，在应用水基型泡沫剂时，常遇到高岭土组分与纯净水产生物理、化学反应，进而产生大量附着于刀盘的泥饼，极大的威胁了施工安全。基于此，这为适用于黏土地层的改进型泡沫剂和自动化制作系统提出了新需求。

根据发泡原理的不同，市面常用泡沫剂可分为物理型、化学型两个大类。相较于物理型泡沫剂，化学泡沫剂通常由水基溶液添加表面活性剂(核心组分)、增稠剂、润滑剂等制作而成，通过活性剂与其它组分的化学反应达到发泡目的。目前，泡沫剂的主要评价指标如下：首先是发泡量，即泡沫剂中有效组分可产生的泡沫总体积；其次是泡沫半衰期，即发泡泡沫重新解析为水所消耗的时间。虽然各型泡沫剂原理不尽相同，但上述指标对性能评估有重要作用。

在发泡性能评估中，常用方法有搅拌式、气流式和电导率式等。当使用搅拌法评估气泡品质，首先取用标准体积的烧杯，添加一定体积纯净水，随后将单位质量的发泡剂溶解于水中。通过电动搅拌机充分搅匀，等待发泡剂与水充分反应，最后记录下不同类型发泡剂的发泡量和半衰期等数值。相较于第一种检测方法，气流式、电导率式额外增加了泡沫流量和泡沫电阻变化的检测项，因此需补充仪器有：流量表和电阻表等。对于其它种类的检测方法，其核心检测标准未有显著变化，因此不再赘述。

随着泡沫剂研究的深入，目前市面上已经形成多类型(物理气泡、化学气泡)、多种类(起泡剂组分)的泡沫剂体系。在化学型泡沫剂中，无论组分如何变化，纯净水是占比最大的组分，通常占据85％质量以上，这也为后续施工难题埋下隐患。以郑州地区地铁盾构施工为例，该市位于黄河中下游地区，属黄河冲积平原，市内地铁隧道平均埋深约25米。此时，开掘土体以砂层与淤泥质黏土为主，高岭土组分占据了主导地位。当传统水基型泡沫剂注入掌子面，水会与高岭土中羟基相结合并产生化学反应。不仅无法改善削落土体流动性，反而在刀盘挤压力作用下与渣土固结成饼，进而增大盾构机运行阻力，降低掘进效率。

发明内容

针对上述现有技术中存着的不足之处，本发明提供了一种盾构用水-醇基泡沫剂、及其制作系统和制作方法，解决了现有技术中，在高岭土组分开挖时，盾构使用水基型泡沫剂无法改善被削落土体流动性的技术问题。

第一方面，本发明公开了一种盾构用水-醇基泡沫剂制作系统，包括多个注液容器、位于该注液容器下方的电动滑轨以及设于该电动滑轨上的物料桶，每个该注液容器上均设有流量计，每个该注液容器的开口处均设有注液阀，多个该注液阀以及多个该流量计均连接于一第一控制器；

对应于每个该注液容器下方固定有激光对射传感器，每个该激光对射传感器的固定位置均高于该物料桶的底面低于该物料桶的顶面，该激光对射传感器包括固定于该电动滑轨一侧的激光发射端以及固定于该电动滑轨另一侧的激光接收端；该电动滑轨、该激光对射传感器和该振动台均联接于一第二控制器，该第二控制器联连接于第一控制器。