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摘要：目前盾构机在地铁隧道施工应用非常广泛，泡沫作为盾构机掘进渣土改良的重要手段，其作用非常关键，泡沫系统的正常运行关系到盾构机施工是否顺利，本文通过对盾构机泡沫系统管路堵塞原因进行分析，提出一些预防措施，为盾构机现场施工提供参考。
关键词：盾构机；泡沫系统；原因；预防
一、盾构机泡沫系统简介
盾构机泡沫系统主要由泡沫泵、空气流量计、混合液流量计、泡沫发生器、观察窗、手动球阀、单向阀、压力传感器、泡沫喷头及管路组成，如图1-1。其原理为由空压机提供气源，泡沫泵提供混合液于泡沫发生器产生泡沫打至土仓以改善渣土，泡沫发生器前部存在泡沫流量计及单向阀、手动球阀，泡沫发生器后部存在空气流量计及混合液流量计。设备在使用过程中易产生泡沫管路堵塞现象，泡沫系统管路堵塞位置可大体分为刀盘部分（刀盘及回转中心）和拖车部分（拖车管路及泵站）。
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图1-1
二、泡沫系统管路堵塞原因分析
在盾构机掘进时，经常会遇到泡沫系统管路堵塞，泡沫无法注入，进而影响盾构机掘进的情况。其主要原因如下：
1. 地层 当盾构机掘进地层为砂层及软石层时，盾构机在使用过程中出现泡沫口堵塞的风险较大。
2. 掘进参数设置未及时调整 例如在掘进过程中，土仓压力过大时，泡沫系统空气减压阀设置值过低，导致泡沫未能及时打到土仓改善渣土，导致泡沫喷口堵塞。
3. 设备元器件损坏 单向阀损坏，在土仓压力过大时可导致渣土反流，导致堵塞。泡沫喷头胶皮磨损，失去防护作用，易产生堵塞；泡沫喷头脱落，无法实现功能，渣土改良效果差，导致其他喷头堵塞。
4. 检查工作不到位 泡沫具有腐蚀性，当盾构机长期使用后，存在泡沫原液及混合液箱中油漆脱落现象，如不及时发现可能会导致泡沫泵堵塞，导致泡沫无法及时送入土仓，导致泡沫喷口堵塞。另需对系统转换球阀进行严格检查，以免影响泡沫流量及压力。
5. 设计结构问题 泡沫系统中缺少滤芯（图2-1），对泡沫混合液及空气进行过滤。
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图2-1
6、掘进过程中推进速度快，泡沫喷口皮垫受力进入大量颗粒状渣土或黏土造成的堵塞。
7、泡沫质量有问题发泡效果不好容易堵塞泡沫发生器。
8、盾构机停机时，因为土压和水压的作用，背衬注浆后的注浆液在泡沫管中的回流、凝固，导致球阀堵塞。
9、部分盾构机操作人员操作不当，盾构机已经开始掘进，但泡沫系统还未打开使用，在特殊地层下结合逐渐升高的土仓压力，容易堵塞刀盘泡沫管路。
三、预防及应对措施
1. 在盾构机始发前及掘进中，认真对泡沫系统进行检查，若发现泡沫原液及混合液罐中存在杂质应当及时清理，避免造成泵堵塞；要对刀盘上喷口进行破损检查并保证一定时间的喷水，既保证实现功能，又保证对整体管路起到冲刷作用；要认真对泡沫系统球阀进行检查，以免造成球阀误开导致流量减少及压力降低。
2. 在盾构机掘进过程中，盾构操作人员应当提前了解掘进地层，提高警惕性，密切关注泡沫管路压力，若发现压力有增长的趋势，要及时加大进气量或使用膨润土管路进行疏通，避免压力过高，泡沫喷头彻底堵死；另要结合实际情况及时调整空气系统减压阀，以避免渣土反流导致堵塞；另在掘进过程中需根据实际情况，及时作出判断，对渣土进行良好改善；其次应对空气系统有所检查，避免在阴雨天气，储气罐储水较多，导致空气中水含量较大，对元器件造成损伤，进而操作人员误操作；另操作人员应规范泡沫系统操作流程，避免喷口在设备停机或设备恢复掘进时突然堵塞。
3.盾构机出洞或到达区间风井处时，要及时对元器件进行检查，磨损较大需及时进行更换，以免在下次使用时短时损坏，造成堵塞。
4.针对泡沫系统应当增加相应混合液及空气滤芯；寻找高强度回转中心密封，以便于管路疏通；泡沫喷头前部胶皮选择高强度耐磨胶皮以及后部进行盘条焊接加以固定，以防止喷头脱落。
5.在泡沫喷出口刀盘背部增加单向阀装置，防止管路进入渣土过多无法疏通（单向阀装置不是安装单向阀，是在刀盘背部安装管路口车出一个单向阀内径空间安装隔片装置，可以模仿设备上的铜制单向阀，不需要弹簧）。
6.建议刀盘背部泡沫管路增加像液压刀盘磨损压力检测管路保护套件。
7.选用合格的泡沫、保证泡沫的质量，提高泡沫发泡效果。
8.定时保证泡沫系统的管路内介质流动，使得注浆液和碴土没有停留的时间，从而保证泡沫管路畅通。
9.在进行泡沫原液添加时应保持清洁度，添加完毕及时将原液箱封盖，以免杂质进入。
10.应根据推进速度、地层情况做出判断，设置合理参数，保证渣土改良效果。
11.在使用过程如发现有堵塞倾向，应当及时给予疏通，不要造成严重堵塞。细心检查、科学预防、及时疏通。
12.在试掘进过程中对盾构机操作人员进行交底：（1）推进模式启动前一分钟左右（视地层及土压而定）打开泡沫管路，确保泡沫已打入土仓再推进。（2）若设备配备六路泡沫，而掘进过程中只需启动三路即可满足渣土改良功能，则需在掘进过程中交替使用，防止其余三路长时间不用导致堵塞。
13.在泡沫喷口后面折角处（最易堵塞位置）增加一个单向阀（图3-1），截留渣土再往上堵塞，现场疏通时也方便处理，不会造成预埋管全部堵死、疏通需要刨开更换预埋管处理，造成人员、成本的上升，且堵塞位置便于确定，方便后期作业。
14.泡沫控制系统增加自动冲洗装置，以每路压力检测为反馈信号控制每一路冲洗装置气动球阀。
15.胶结砾岩以及粉质粘土夹杂闪长岩容易堵及结泥饼，可加分散剂浸泡。
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图3-1
四、结束语
泡沫作为重要的渣土改良剂，在盾构机掘进中起着非常重要的作用，泡沫系统的稳定性关系到盾构机掘进的进度，因此，理解并掌握泡沫系统，维护好泡沫系统非常重要，提前预判、及时纠正、迅速解决，让泡沫系统为盾构机快速掘进提前稳定良好的性能。
参考文献
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