盾构机施工过程中泡沫剂的使用及配比
【摘要】目前，国内外盾构工程市场非常活跃，前景相当广阔，也形成了较成熟的结构设计计算理论和工程实践体系，但地铁盾构隧道施工的质量缺陷仍存在一些尚未得到很好解决的问题,如管片的渗漏、裂纹、错台、崩角、扭转等。本文在对盾构隧道质量缺陷的影响因素作简单分析基础上，提出了泡沫剂的作用及使用，以期在设计与施工过程中对上述缺陷加以弥补。
关键词：盾构机; 泡沫剂; 指标
【 abstract 】 at present, the shield tunnel construction market is very active, a broad prospect, but also formed a mature structure design and calculation theory and engineering practice system, but the subway shield tunnel construction of quality defects still has some has not been well settled, such as segment of the leakage, crack, wrong sets, collapse Angle, reverse, etc. In this paper the quality defects of shield tunnel of a simple analysis of the influence factors are put forward, based on the function and the use of foam agents, in order to design and construction process of the above defects to make up for.
Keywords: shield construction machine; Foam agent; index
目前，国内的地铁建设方兴未艾。在北京、上海、广州等大城市的地铁建设中已经较多使用盾构法施工，其中又以使用复合式土压平衡盾构机为多。土压平衡盾构机是指将盾构机刀盘上的圆盘滚刀和刮刀切削开挖面土体的同时，使碴土在土仓内堆积、混合并充满,并由盾构机提供推力对仓中土体施加压力,在推力作用下使仓中碴土压力和开挖面的水土压力实现动态平衡。达到既完成掘进又不会造成开挖面土体的失稳，以保持开挖面的稳定,控制地表的沉降。
在以土压平衡模式掘进时，如在砂层、砾石层，尤其是颗粒粒径较大的土层掘进施工中，由于土体粘性大、摩擦力大、透水性高和切削土的流动性差等原因，进入土仓内的土体和进入螺旋输送系统的土渣易被压实，而难于排出。为解决上述问题，在目前地铁施工现场中多使用一定浓度、压力和流量的泡沫剂加注到工作区域，在开挖过程中注入水、膨润土泥浆或泡沫剂，通过充分搅拌后，可以使土体的性能得到改良，保证土体的流动性，并减少土体的透水性，同时使得开挖面保持稳定。同时加注泡沫还可减少刀盘与土体的摩擦，降低扭矩，减少壳体与刀盘上粘土的粘着力，有利于排土机构出土，所需的驱动功率就可减少。
一．泡沫剂的使用原理
泡沫剂的作用主要来自于其中的活性剂成分。活性剂是指添加量很少就可以大大降低溶剂表面张力的物质。活性剂具有渗透、乳化、发泡、减摩等作用,这些作用都源于活性剂分子在气—液界面和液—固界面上的吸附。在气—液界面和液—固界面上,泡沫剂中的活性剂分子会形成定向排列。这种定向吸附作用,形成了定向的吸附膜,可明显降低界面间的表面张力,同时也可增加界面膜的机械强
盾构法地铁施工工艺流程 袁存防 1 前言盾构法作为目前最为安全有效、品质兼优的城市轨道施工工艺，已经被绝大多数市政工程所青睐，在21 世纪中国社会、经济高速发展的时代，全国范围内各大中型城市都倾向于城市地铁及类似的市政工程的修建，因此盾构法施工在目前国内的市场不可估量。 盾构法施工糅合了传统和现代的各项技术革新，有着固定的施工工艺流程，包含了诸多施工环节，每一个环节或工序都必须有技术含量较高的专项方案指导施工，并辅以经验丰富的管理操作人员，才能充分发挥盾构法施工的优越性，实现工程的最大收益。现将盾构法地铁施工工艺流程总结如下，各分部、分项工程施工应参考专项方案。 2 场地规划 2.1 临建设施根据项目所在地政府和业主等上级主管部门的要求，确定临建设施所需板材和样式，围挡等临建应当和项目所在地同类项目一致建设。 生活区和生产区应该严格区分，并在场地内各显著位置悬挂安全生产标语。生活区应该包括办公区和住宿区，应合理规划，办公区要划分会议室和办公室，同时还要单独确定食堂和厨房位置，绝对避免安全隐患。 生产区应该设置进出口，并用专用围栏和生活区隔断，在进出口位置悬挂安全生产标语。生产区内应该合理规划库房和材料堆放地等。 2.2 临时设施（1）碴坑碴坑设置于始发井旁边，原则是利于出渣用吊机倾倒渣土，并便于土方车外运。碴土坑 采用 C20砼，底板及侧墙厚不低于30cm。每个碴土场四周设置挡碴板，碴土场总存碴能力》1500m3。 （2）管片堆放场根据盾构施工龙门吊设置情况，管片堆放场设置在吊机轨道之间，原则是利于吊机吊放，同 时考虑管片运输车便于进场。正式管片堆放场的管片存放能力》210块（35环）。 （3）砂浆拌合站结合盾构施工列车编组情况及盾构施工预留口位置，将拌合站设置在始发井入口区域内。拌 合站包括拌合楼、砂石料场、水泥储存罐、粉煤灰储存罐及砂浆储存罐。 砂浆拌合站场地全部钢筋混凝土硬化，并施作储存罐基础。 （4）冷却塔及砂浆中转站冷却塔及砂浆中转站设置在始发井出口位置附近，用H 型钢或工字钢搭设冷却塔放置平台。 （5）通风机通风机临时设置在盾构始发井出口位置，根据掘进情况，在过站后可在车站口位置另行设置。
超高层建筑多设计为框架核心筒结构，根据高度得不同，又主要有两种：类型1：内筒为钢筋混凝土核心筒结构+外筒巨柱，巨柱与核心筒之间钢梁连接，外筒楼板为组合楼板得形式，如：广州西塔、上海环球、深圳京基100大厦、广州东塔，均为该结构形式，高度均在400米以上。 类型2：内筒为钢筋混凝土核心筒+外筒巨柱，巨柱与核心筒之间为钢筋混凝土梁连接，楼板为普通得钢筋混凝土楼板，如：重庆环球、广州高德、目前正在投标得合肥华润置地万象城得东、西塔楼。建筑高度约在200～400米。 超高层建筑得施工涉及到建筑施工领域较多得施工技术课题，主要有以下几方面： ☆选择确定合适得施工工艺流程与合理选择模板、围护架体系。 ☆高强、高性能混凝土、钢管混凝土等得施工质量控制。 ☆垂直运输设备得选择。 ☆各专业工程得合理插入施工时间。 ☆总承包方涉及得多工序、多工种交叉作业时得管理与协调。 二、工艺顺序确定 类型1：前述类型1，外框结构为钢梁得结构形式，适合核心筒墙体竖向结构先行施工，楼板等水平结构滞后施工，外框钢结构及梁板滞后核心筒结构数层进行施工。 钢梁与核心筒连接采用预埋件焊接耳板得连接形式。 核心筒内梁筋需预留套筒，楼板钢筋可采用预留胡子筋得形式，局部错位、漏埋可采用植筋。 外框楼板为组合楼板。
类型1工程实例照片核心筒领先外框数层： 压型钢板组合楼板： 核心筒外埋件及耳板：
板筋预留： 如前述类型1，核心筒先行施工得优点就是，能很好解决多工序交叉作业提供工作面问题。 核心筒墙体结构为第1个施工作业面
内筒水平结构为第2个施工作业面 钢结构柱与钢梁为第3个施工作业面 外框筒组合楼板施工为第4个施工作业面 外侧幕墙分段施工形成第5个施工作业面 下部楼层砌筑与精装工程适时插入施工为第6个施工作业面 由此，一座超高层内多道工序可以一同施工，有互相独立，互不干扰，并且提供多个施工作业面，有利于加快施工进度。 类型2：前述类型2，由于外框筒结构为钢筋混凝土结构，理论上不适合核心筒先行施工得施工工艺，理由有： (1)、外筒梁板钢筋需全部同截面断开，对结构受力性能影响较大，很难征得设计同意。 (2)、普通钢筋混凝土楼板需支模施工。结论：前述类型2得超高层结构比较适合采取内外筒一起同步施工得形式。 类型2工程实例照片 重庆环球金融中心、广州高德均为内外框筒一同施工：
海瑞克土压平衡盾构机泡沫系统故障排除（中铁十五局集团城市交通工程公司深圳6标盾构项目部） 吕善 [摘要] 泡沫系统是盾构机上很重要的一个辅助系统。本文针对盾构机上的泡沫系统工作原理进行了介绍，并对一例故障进行了详细的分析。 [关键词] 盾构机泡沫故障排除 泡沫系统是德国海瑞克公司土压平衡盾构机上的一个重要组成部分，盾构掘进时，盾构机上的泡沫装置向土仓内和刀盘前注入泡沫，改良刀盘切屑下来的渣土。使用泡沫剂的目的是改善土体的和易性，保证密封土仓内土压力的稳定和出土的顺畅，当泡沫剂和渣土混合时，还可以产生几个作用：1）在粘土块外面形成薄膜，阻止了块与块之间的粘结，降低了渣土的粘附力，防止形成泥饼；2）降低渣土的内摩擦力，减小渣土对刀盘等部件的摩擦，降低刀盘的扭矩，节省能源；3）降低土体的渗透性，形成一个不透水层，有利于开挖面的稳定；4）增强渣土的流动性，增加渣土的可压缩性，有利于维持土压平衡；5）润滑和冷却的作用。本文通过介绍泡沫系统得工作原理，来说明泡沫系统故障的判断和排除。 1．泡沫系统的组成和工作原理 1.1泡沫系统的组成 泡沫系统由泡沫剂储存箱、泡沫剂泵、水泵、水压力感应开关、
泡沫剂泵安全阀、水泵减压阀、泡沫原液流量计、水流量计、压缩空气减压阀、液体流量计、气体流量计、液体电控调节阀、气体电控调节阀、压力表、压力传感器、泡沫发生器及连接管路等组成。 1.2泡沫系统的工作原理 泡沫剂泵将泡沫剂原液从泡沫剂储存箱中泵出，并与水按操作指令要求的比例混合形成溶液。溶液的流量可以在可编程控制器PLC通过水泵出水口处的液体流量计测量，并根据这一流量来控制泡沫剂的泵送量。混合溶液被分成四路，分别通过液体流量电控阀和流量计后，被分别输送到泡沫发生器中，在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫。泡沫溶液和压缩空气的混合比例也是按盾构机的操作指令要求进行混合的。其控制的参数有泡沫剂的用量比（泡沫剂体积占混合溶液体积的百分比）、泡沫的注入率FIR（开挖面中泡沫的体积与被开挖岩土的体积比）和泡沫的膨胀率FER（泡沫的体积与形成泡沫的溶液体积比）等几项。最后泡沫沿4条管路通过刀盘旋转接头，到达刀盘正面的8个注入口，操作人员可以根据需要在控制室从4条管路中任意选择，向开挖面注入泡沫。另外，泡沫的产生和注入可根据需要以手动、半自动、自动的方式进行。其泡沫产生原理如图1所示。
盾构施工技术试题
盾构施工技术试题 一、选择题： 1、刚性挡土墙在外力作用下向填土一侧移动，使墙后土体向上挤出隆起，则作用在墙上的水平压力称为（）。 A．水平推力 B．主动土压力 C．被动土压力 2、混凝土配合比设计要经过四个步骤，其中在施工配合比设计阶段进行配合比调整并提出施工配合比的依据是（）。 A．实测砂石含水率 B．配制强度和设计强度间关系 C．施工条件差异和变化及材料质量的可能波动 3、盾构掘进控制“四要素”是指（）。 A．始发控制、初始掘进控制、正常掘进控制、到达控制 B．开挖控制、一次衬砌控制、线形控制、注浆控制 C．安全控制、质量控制、进度控制、成本控制 4、盾构施工中，（）保持正面土体稳定 A．可 B．易 C．必须 5、土压平衡盾构施工时，控制开挖面变形的主要措施是控制：（）A．出土量
B．土仓压力 C．泥水压力 6、开挖面稳定与土压的变形之间的关系，正确的描述是：（）A．土压变动大，开挖面易稳定 B．土压变动小，开挖面易稳定 C．土压变动小，开挖面不稳定 7、土压平衡式盾构排土量控制我国目前多采用（）方法 A．重量控制 B．容积控制 C．监测运土车 8、隧道管片中不包含（）管片 A．A型 B．B型 C．C型 9、拼装隧道管片时，盾构千斤顶应（） A．同时全部缩回 B．先缩回上半部 C．随管片拼装分别缩回 10、向隧道管片与洞体之间间隙注浆的主要目的是（） A．抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形 B．使管片环及早安定，千斤顶推力能平滑地向地层传递 C．使作用于管片的土压力均匀，减小管片应力和管片变形，盾构的
方向容易控制 11、多采用后方注浆方式的场合是：（） A．盾构直径大的 B．在砂石土中掘进 C．在自稳性好的软岩中掘进 12、当二次注浆是以（）为目的，多采用化学浆液。 A．补足一次注浆未填充的部分 B．填充由浆液收缩引起的空隙 C．防止周围地层松弛范围的扩大 13、盾构方向修正不会采用（）的方法 A．调整盾构千斤顶使用数量 B．设定刀盘回转力矩 C．刀盘向盾构偏移同一方向旋转 14、以下选项中，不是盾构机组成部分的是（） A．切口环 B．支撑环 C．出土系统 15、以下选项中，不是盾构法施工隧道的主要步骤（） A．在拟建隧道的始发端和到达端各修建一个工作井，盾构在始发端工作井内安装就位。 B．依靠盾构千斤顶推力将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出。C．盾构穿越工作井再向前推进
城市地铁工程盾构机水中接收施工技术 1 前言 近些年来，随着我国施工技术的飞速发展，盾构机的使用越 来越多，技术日趋成熟，已赶上发达国家的水平。但根据现有的施工工艺、盾构设备、地基处理技术水平，在深覆土、高水压的工况状态下的盾构施工风险依然无法有效规避，且一旦发生盾构进出洞或隧道管片大量泥水喷涌等重大工程险情，由于缺乏有效、迅速和绝对确保的手段进行处置，极有可能在短时间内引发灾难性的事故。因此，某城市地铁工程在临近长江地段采用的盾构机水中接收，有效的规避的风险，四次接收均一次性圆满成功。 2工程概况 该工程临近长江，地质情况为第四系松散层和白垩纪上统浦 口组基岩，松散层岩性主要为淤泥、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、 粉土、粉细砂、中粗砾砂及卵砾石混合土。岩性为泥质粉砂岩、 泥岩。根据地下水赋存条件，地下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。地面下1.5m 以下富含地下水。 3接收设计 3.1 施工原理 盾构水下接收是指为防止或控制在盾构接收过程中地下水 土从开放的洞圈中大量涌出而发生工程险情，利用接收井内外水 土压力平衡可控制渗透的机理，主动或被动将盾构接收井用水或
土回填，而后在水土压力平衡情况下再将盾构安全推入接收井的施工工艺。 3.2 水下接收的前提条件 1）盾构井的体积相对较小（小于1 万立方），当盾构井 的体积较大时必须设置临时挡土墙。避免接收时回填回灌大量的水土。 2）接收空间相对是一个封闭体，无其他与之联通的结构， 避免土方回填和水回灌时漏水漏泥。 3）附近准备好大量土源和水源（24 小时内灌满）。 由于该工程盾构井和结构相连，中间风井盾构井体积大，因 此，都需设置临时挡土墙。作用在临时挡土墙上的盾构推力经计算为 1260t 。 3.3 盾构水下接收流程 4土体加固及效果检查 4.1土体加固及效果检查 端头土体加固完成后达到龄期后，在加固范围内进行取芯，以检测加固效果。 4.2盐水循环垂直冻结 该工程接收端头均处于长江漫滩地形，地下水位高、水压力大，为了确保凿除洞门期间安全，对洞门连续墙后1.5m 土体进行盐水冻结加固。冻结孔布置采用地面垂直冻结孔进行盐水冻结。 5水中接收准备工作及掘进安排 5.1 盾构接收前盾构姿态和线形测量及洞门复核 盾构机接收前150 m地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利地从预埋钢环内进入接收井。 5.2水泥砂浆基座安装
盾构机专用泡沫剂介绍标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
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。
1.14复杂盾构法施工技术（北崇区间） 1盾构机组装调试 1.1盾构刀盘的选型 1.1.1刀盘主体结构特点 为了本工程地质条件的掘进要求，设计了辐条结构四个主刀梁和四个副刀梁 刀盘，刀盘具有下列主要特征： 1）辐条式刀盘，4根主辐条+4根副辐条+4个支腿。 2）开口率达到50%，开挖面与刀盘之间的阻碍物少，土体更容易进入土仓， 其土仓中的土体密度及压力更接近开挖面的土体密度与压力，便于土仓中土压力的控制；刀盘与开挖面之间接触面积小，渣土不易堆积在刀盘与开挖面之间，因此，刀盘不容易产生“泥饼”堵塞现象及减轻刀盘与刀具的磨损，并且能降低刀 盘切削扭矩。 3)耐磨设计，刀盘设计充分考虑了地层对刀盘具有较大的磨损性，因此， 在刀盘辐条面板及大圆环前后端面堆焊了大量的网格状耐磨硬质合金，另外刀盘外周也焊有耐磨复合钢板，大大提高了刀盘的耐磨性能，延长其使用寿命。 1.1.2刀具的设计选型及布置 本刀盘的设计充分考虑到了本标段的地质情况，配置的初装刀为1把中心鱼 尾刀、98把切刀、16把铲刀、66把焊接撕裂刀、1把仿形刀（液压控制）、8把 周边保径刀。刀具选用聊城天工公司生产的镶嵌大块硬质合金刀具。 刀盘设计具有以下特点： 1)可实现双向旋转（正/反）。 2)刀具高低搭配，焊接撕裂刀刀高为110mm，刮刀刀高为90mm，焊接撕裂刀 先行开挖松动刮刀前的土体，从而降低对刮刀及面板的直接磨损。 3)采用耐磨性能和冲击性能都非常优越的E5（日本标准）类硬质合金刀头。 4)刀具的布置在刀盘分成内、中、外3部分，刀具数量随直径的增大而增 多，刀具的磨损基本是均匀的
5)中心鱼尾刀呈倒V型结构，其作用可以切削中部位的土层；同时可以起到类似钻头钻尖的定心作用。
复杂盾构法施工技术 1.主要技术内容 复杂盾构法施工技术为复杂地层、复杂地面条件下的盾构法施工技术，或大断面（洞径大于10m）、异型断面形式（非单圆形）的盾构法施工技术。“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳，“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。由于盾构施工技术对环境影响很小而被广泛的采用，得到了迅速的发展。盾构机主要是用来开挖土砂围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。就断面形状可分为单圆形、双圆形及异型盾构。所谓盾构施工技术，是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而在不扰动围岩的基础上修筑地下工程的方法。选择盾构型式时，除考虑施工区段的围岩条件、地面情况、断面尺寸、隧道长度、随到线路、工期等各种条件外，还应考虑开挖和衬砌等施工问题，必须选择能够安全而且经济地进行施工的盾构型式。根据盾构头部的结构，可将其大致分为闭胸式和敞开式。闭胸式盾构与可分为土压平衡式盾构和泥水加压式盾构；敞开式盾构又可分为全面敞开式和部分敞开式盾构。 2.技术指标 （1）承受荷载。设计盾构时需要考虑的荷载如：垂直和水平土压力、水压力、自重、上覆荷载的影响、变向荷载、开挖面前方土压力及其
他荷载。 （2）盾构外径。所谓盾构外径，是指盾壳的外径，不考虑超挖刀头、摩擦旋转式刀盘、固定翼、壁后注浆用配管等突出部分。 （3）盾构长度。盾构本体长度指壳板长度的最大值，而盾构机长度则指盾构的前端到尾端的长度。盾构总长系指盾构前端至后端长度的最大值。 （4）刀盘扭矩。刀盘扭矩可进行简便计算： 式中：T;装备扭矩（KN2m）；D;盾构外径（m）；a;扭矩系数（土压平衡式盾构a=8～3；泥水加压式盾构a=9～5）。 （5）总推力。盾构的推进阻力组成包括：盾构四周外表面和土之间的摩擦力或粘结阻力（F1）；推进时，口环刃口前端产生的贯入阻力（F2）；开挖面前方阻力（F3）；变向阻力（曲线施工、蛇形修正、变向用稳定翼、挡板阻力等）（F4）；盾尾内的管片和壳板之间的摩擦力（F5）；后方台车的牵引阻力（F6）。以上各种推进阻力的总和（∑F），须对各种影响因素仔细考虑，要留出必要的富余量。 3.适用范围 适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 4.已应用的典型工程 2006年北京地铁10号线在穿越三元桥临楼地段，盾构双线调至净距1.70m；2010年北京地铁9号线军一东区间盾构机在湖泊下砾岩层中掘进；2003年上海率先采用双圆形盾构机施工M8线地铁区间；上海外
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SPC 2 2 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。隧道下层为花岗岩，强度高达160MPA，上层为砂层，是典型的上软下硬型地层，在这种地层中掘进需要防止坍塌和刀具磨损。盾构机在这种地层推进，必须控制好掘进参数和注入合适的添加剂。
盾构机专用泡沫剂介绍 This manuscript was revised on November 28, 2020
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。
隧道盾构机施工三维动画制作——中铁二局项目汇报演示 2013年6月7日，南京燃动数字签约中铁二局的此标段施工三维动画演示，将着重对德国海瑞克盾构机的设备优势和在不同地质条件下的施工工法做详细描述，如：施工重难点中的盾构区间玄武湖下遇孤石情况、盾构下穿玄武湖、穿越玄武湖段换刀技术、同一断面软硬不均段隧道施工、盾构机在硬岩中的掘进等难以用图片和文字表达的情景，通过三维可视化的场景再现，以唯美的视觉语言辅以专业的语音讲解使得工程施工方的汇报演示变得生动而又完美。 通过近20天紧张的沟通和制作，燃动数字的三维动画工程师和中铁二局的技术专家紧密合作，克服工期短、模型量大、施工描述复杂等问题，圆满完成了南京地铁四号线TA04标盾构区间的三维动画演示。此项目的完成将成为城市地铁盾构工程项目汇报演示的范本之一。
本次的三维动画演示涵盖：盾构区间工程概况的介绍；海瑞克盾构机的介绍；锁金村站至九华山站区间的介绍；九华山站至市政府站区间的介绍。由于该工程在施工的区段遭遇非常复杂的地质条件，因此，无论在设备配置还是技术运用等在国内同等的工程案例中都及其具有典型性。 燃动数字通过三维动画演示技术、影视级的画质和视角，细致而生动的可视化手法，逐一分段描述。
程项目采用的两台海瑞克盾构机在设计上综合了前期复合盾构的优点，对部分功能进行了革新。采用直径 6.48米的面板式刀盘，刀盘开口率增至38%，配置滚刀、刮刀、铲刀、仿形刀，所配滚刀可与软土刀具互换；同时配备2套刀具磨损检测装置、8个泡沫喷射装置以及刀盘中心高压冲洗装置。该机型所采用的主驱动具备伸缩功能，可实现刀盘独立于盾体的前后移动行程达200mm；该机所提供5350千牛米的刀盘驱动扭矩保证刀盘的切削能力、16组推进油缸为盾构机提供42,000 千牛的强劲推力。集开挖、土压传感、渣土改良与输送、管片安装、浆液填充、自动导向于一体功能配置，使盾构机能在复合地层中正常掘进。
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。
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，保持掘削面稳定，适合于靠土压支持的盾构在掘进过程中泥土粘性非常高的意外情况。由于经泡沫调节后的土壤具有良好的流动性和塑性以及防水渗透性，所以泡沫的使用扩大了土压平衡盾构机适宜开挖的土壤范围，同时大大降低了刀盘扭矩，减少了刀具的磨损。目前，土压平衡盾构机大都配备了泡沫系统，泡沫也成为渣土改良必不可少的添加剂。 1 泡沫系统的组成与原理 1.1泡沫系统由以下部件组成，如图1： ?刀盘上有8个注入点 ?土仓压力板上有4个注入点 ?螺旋输送机上有4x2个注入点 ?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。 泡沫是在泡沫发生器内用空气对液体进行搅拌混合而获得的。空气和液体的剂量是通过SPC操作单元和流量计来计量的。是否进行调整主要是根据掘进速度、支持压力和所给的配方来决定。泡沫发生系统有三种操作模式：手动、半自动和全自动。 通过控制可控制球阀，盾构机操作手通过泡沫系统的显示面板按钮或开关元件向有关注入点将泡沫注入到刀盘前端、土仓和螺旋输送机内。
图2 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，需设定泡沫浓度和工作仓最大土压。泡沫浓度可以在1-5%之间设定。 手动模式时，按下手动模式按钮，再按下想要注入泡沫管路的管路按钮，再通过SPC操作单元旋钮手动控制空气的流量和泡沫混合液体的流量，还可以在显示面板中空气实际值和混合液体实际值旁边的加减按钮控制。 半自动模式时，按下半自动模式按钮，按下想要注入泡沫管路的管路按钮。通过参数的输入面板设置每条管路的流量和FER，对注入的泡沫进行控制。FER设置范围为0-30。 自动模式时，按下自动模式按钮，按下想要注入泡沫管路的管路按钮。通过参数的输入面板设置每条管路的流量比、FER和FIR，对注入的泡沫进行控制。
一、前期施工准备阶段 地质勘察 地质单位受建设单位的委托，据设计提供的相关资料，对拟建场地通过各种勘察手段和方法对地质结构或地质构造：地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质等，做出分析评价出具详细的“岩土工程勘察报告”，为设计和施工提供所需的工程地质资料。 文物勘察 根据国家文物保护法相关规定：进行基本建设工程，建设单位应当事先报请政府文物行政部门组织从事考古发掘的单位在工程范围内有可能埋藏文物的地方进行考古调查、勘探。 考古调查、勘探中发现文物的，由省、自治区、直辖市人民政府文物行政部门根据文物保护的要求会同建设单位共同商定保护措施；遇有重要发现的，由省、自治区、直辖市人民政府文物行政部门及时报国务院文物行政部门处理。
建筑边坡与深基坑工程的设计方案评审 设计方案评审是指县级以上住房城乡建设主管部门或其委托机构依据国家、地方有关技术规范和相关的强制性条文，对建筑边坡与深基坑工程设计方案进行的安全、经济、合理等方面的技术性论证。其目的是：为加强对建筑边坡与深基工程的管理，确保建设工程及其相邻建（构）筑物和地下管线、道路的安全，土方开挖图确定后，依据国家相关规定:建设单位应委托评审组织机构对建筑边坡与深基坑工程的设计方案进行评审。 工程测量定位 是指建筑工程开工后的第一次放线，建筑物定位参加的人员是：城市规划部门（下属的测量队）及施工单位的测量人员（专业的），根据建筑规划定位图进行定位，最后在施工现场形成（至少）4个定位桩。放线工具为“全站仪”或“比较高级的经纬仪。 施工现场市政临水临电报批 建筑单位在取得建设行政主管部门批准的建筑工程许可证之后，持证明分别到电力公司、自来水公司办理临水临电审批手续。 三通一平 三通一平是指基本建设项目开工的前提条件，具体指：水通、电通、路通和场地平整。随着现场办公信息化，增加通讯、通网（五通）或通讯、通网、通邮、通气（七通） 工地围栏及大门建设 (一) 现场围档 1、施工现场实行封闭式施工。主要路段围墙不低于2.5米，一般路段的围墙不低于1.8米（用于企业宣传的围挡钢架及基础应进行专项设计）。 2、主入口处应设置大门，高度与围墙相适应，宽度不宜小于己于5米。大门内侧应设置门卫室，其内张贴门卫制度。大门外侧应当在围墙醒目处悬挂五牌一图，包括工程概况牌、管理人员名单及监督电话牌、消防保卫牌、安全生产牌、文明施工和环境保护牌和施工现场平面图。▼ 办公区、生活区搭建▼
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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，保持掘削面稳定，适合于靠土压支持的盾构在掘进过程中泥土粘性非常 高的意外情况。由于经泡沫调节后的土壤具有良好的流动性和塑性以及防水渗 透性，所以泡沫的使用扩大了土压平衡盾构机适宜开挖的土壤范围，同时大大 降低了刀盘扭矩，减少了刀具的磨损。目前，土压平衡盾构机大都配备了泡沫 系统，泡沫也成为渣土改良必不可少的添加剂。 1 泡沫系统的组成与原理 泡沫系统由以下部件组成，如 图1： 刀盘上有8个注入点 土仓压力板上有4个注入点 螺旋输送机上有4x2个注入点 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
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。 泡沫是在泡沫发生器内用空气对液体进行搅拌混合而获得的。空气和液体的剂量是通过SPC操作单元和流量计来计量的。是否进行调整主要是根据掘进速度、支持压力和所给的配方来决定。泡沫发生系统有三种操作模式：手动、半自动和全自动。 通过控制可控制球阀，盾构机操作手通过泡沫系统的显示面板按钮或开关元件向有关注入点将泡沫注入到刀盘前端、土仓和螺旋输送机内。 2 泡沫系统的操作 图2 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
盾构机施工过程中泡沫剂的使用及配比 Keywords: shield construction machine; Foam agent; index 目前，国内的地铁建设方兴未艾。在北京、上海、广州等大城市的地铁建设中已经较多使用盾构法施工，其中又以使用复合式土压平衡盾构机为多。土压平衡盾构机是指将盾构机刀盘上的圆盘滚刀和刮刀切削开挖面土体的同时，使碴土在土仓内堆积、混合并充满, 并由盾构机提供推力对仓中土体施加压力, 在推力作用下使仓中碴土压力和开挖面的水土压力实现动态平衡。达到既完成掘进又不会造成开挖面土体的失稳，以保持开挖面的稳定, 控制地表的沉降。 在以土压平衡模式掘进时，如在砂层、砾石层，尤其是颗粒粒径较大的土层掘进施工中，由于土体粘性大、摩擦力大、透水性高和切削土的流动性差等原因，进入土仓内的土体和进入螺旋输送系统的土渣易被压实，而难于排出。为解决上述问题，在目前地铁施工现场中多使用一定浓度、压力和流量的泡沫剂加注到工作区域，在开挖过程中注入水、膨润土泥浆或泡沫剂，通过充分搅拌后，可以使土体的性能得到改良，保证土体的流动性，并减少土体的透水性，同时使得开挖面保持稳定。同时加注泡沫还可减少刀盘与土体的摩擦，降低扭矩，减少壳体与刀盘上粘土的粘着力，有利于排土机构出土，所需的驱动功率就可减少。 一．泡沫剂的使用原理泡沫剂的作用主要来自于其中的活性剂成分。活性剂是指添加量很少就可以大大降低溶剂表面张力的物质。活性
剂具有渗透、乳化、发泡、减摩等作用, 这些作用都源于活性剂分子在气—液界面和液—固界面上的吸附。在气—液界面和液—固界面上泡沫剂中的活性剂分子会形成定向排列。这种定向吸附作用, 形成了定向的吸附膜,可明显降低界面间的表面张力, 同时也可增加界面膜的机械强度, 于是形成了泡沫并使泡沫能比较稳定地存在。 活性剂的润滑和减摩作用也是来自于摩擦界面上形成的这层吸附膜, 它降低了固体表面的自由能, 使得摩擦系数下降。活性剂分子不仅可以自动吸附在液体和固体颗粒的表面, 而且还可以渗入到表面细微裂缝中, 并在水力携压的作用下加速裂纹扩展, 起到渗透作用。多余的活性剂分子很快地又吸附在这些新产生的表面上, 以防止新裂缝的愈合或颗粒相互间的粘聚。这都有利于提高土体的破碎效率。 二．泡沫效用分析指标 确定泡沫剂在土压平衡式盾构掘进中的应用效果，从两方面考虑，即泡沫剂材料自身的性质及泡沫与开挖后土层混合所形成的泡沫混合土力学性质。 1. 泡沫剂自身性质泡沫剂自身的性质涉及泡沫剂的发泡率、泡沫 的稳定性等。 (1) 发泡率：发泡率，又称“泡沫倍数”，指一定质量发泡剂溶液所产生的泡沫体积与原液体体积之比，它是衡量发泡剂质量的一项重要指标。目前应用于土压平衡式盾构施工中的泡沫剂的发泡率为5?20,在同样情况下，发泡率越高，等量泡沫剂产生的泡沫越多，说明其具有高效性，但是发泡率与生成泡沫的稳定性二者是相互影响的，较
6 盾构掘进施工 6.1 盾构掘进控制技术标准及管理措施盾构掘进控制技术标准及管理措施见表3。 表3 掘进控制技术标准及管理措施
6.2 盾构机状态 6.2.1 经安全管理中心第三次检查验收后方可进行穿越房屋段的掘进施工。 6.2.2 穿越房屋段掘进施工过程中，盾构机不允许停机。 6.3 土仓压力的设定 设定土压值0P 应控制在以下范围内：（水压力+主动土压力）<0P <（水压力+被动土压力）。施工过程中根据实时地层情况调整土仓压力不能超过设定土仓压力的10%，否则必须向业主代表提出申请。 6.4 掘进速度 在盾构穿越房屋段，掘进速度宜控制在2~3cm/min ，若要超出此速度必须向业主代表提出申请。
6.5 排土控制 渣土的排出量必须与掘进的开挖量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。 6.6 渣土改良 6.6.1添加剂应选择在国内有良好信誉的并经过检测的钠基膨润土制成的泥浆和知名品牌的泡沫剂，正式推进前必须把泡沫剂使用品牌报安全管理中心审批，审批后方可使用。 6.6.2泡沫剂添加量要求如下：1/3≤粉细砂断面＜1/2时，添加量须≥10kg/环；1/2≤粉细砂断面＜2/3时，添加量须≥12kg/环；粉细砂断面≥2/3时，添加量须≥15kg/环。泡沫剂添加量要求不仅适用于控制区，同样也适用于非控制区。 6.7 盾尾刷 每次盾构始发前，无论盾尾刷的新旧程度如何，都必须重新更换3道新的盾尾刷，且选用在国内有良好信誉的进口知名品牌。预购盾尾刷品牌必须报安全管理中心审批，否则不能通过盾构机验收。 6.8 盾尾油脂 6.8.1在盾构穿越房屋段，盾尾油脂必须满足盾尾密封要求，必须使用进口或国产知名品牌盾尾油脂，禁止使用劣质油脂。 6.8.2盾尾油脂用量及质量要求：盾构出洞及进洞前20环所用油脂应不低于22元/kg，用量应≥35kg/环；控制区内必须使用25元/ kg以上的油脂，每环用量必须≥35kg；其它非控制区内所用油脂应不低于22元/kg，用量应不低于26kg/环。 6.9 盾构姿态控制与纠偏 6.9.1 苏州轨道交通2号线盾构姿态控制技术要求见表4。
盾构机主要部件组成及施工工艺
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盾构机主要部件组成及施工工艺 雷宏 盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了隧道施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。盾构施工的过程也就是这些功能合理运用的过程。 盾构在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、自动导向系统及通风、供水、供电系统、有害气体检测装置等。 1、刀盘和刀具 刀盘：根据北京地铁特殊地质条件设计。辐条式刀盘，开口率约为50%。6个刀梁。刀梁及隔板上有5路碴土改良的注入孔（泡沫、膨润土、水注入管路）。刀盘表面采用耐磨材料或堆焊耐磨材料，确保刀盘的耐磨性。刀盘具有正反转功能，切削性能相同。 刀具：中心鱼尾刀1把，先行刀36把、主切刀82把（高64把、低18把），保径刀24把；合计：143把。另配超挖刀2把。 2、盾体 盾体钢结构承受土压、水压和工作荷载（土压3bar）。 盾体包括：前盾、中盾、盾尾。 ●前盾 前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。隔板上面设人舱、球阀通道、四个搅拌器。前盾上有液压闭合装置，可以关闭螺旋输送机的前闸门。前盾的隔板上装有土压传感器。 ●中盾和盾尾 中盾又称支承环，前盾和中盾用螺栓联接，并加焊接联接。 中盾内布置有推进油缸、铰接油缸和管片安装机架。中盾的盾壳园周布置有超前钻孔的预留孔。
S180型盾构机泡沫系统管路堵塞故障的处理 S180型盾构机泡沫系统的故障主要有：泡沫剂的发散效果不佳和泡沫系统的管路堵塞两类。 泡沫的发散效果决定于泡沫加剂的物理性能、各种介质的配比要求及泡沫发生器结构，在工程施工中可以通过改善施工工艺（如发泡时间）来提高泡沫剂的发散性能和充分发挥泡沫的发散效果。 在泡沫系统管路中，较易发生堵塞的部位为泡沫管的注入端及土仓隔板上的球阀。堵塞后的球阀如图1所示。堵塞后的管路有两大特征：一是堵塞泡沫管注入端的介质多为结实了碴土；二是堵塞的球阀介质多为背衬注浆后产生的注浆液。 管路产生堵塞的原因主要是：泡沫管注入端一点一点地堆积，形成土堆，最后堵塞管路，此种情况较多；颗粒比较大的碴土直接堵塞管路，和各情况比较少；盾构机处于停机状态时，由于土压、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。 疏通管路的传统办法是：先停机，然后采用高压水冲洗泡沫管的注入端及泡沫管路安装在主机中土仓隔板上的球阀。这种做法不但增加了工作量、耽误了工期，而且给正在施工的隧道增加了大量污水。一旦注浆液在系统管路中堵塞、凝固时间较长后，疏通管路的可能性极小。 为此，我们结合商品混凝土泵及砼臂架式泵车的使用经验，引入一种以预防为主的防堵思想，对S180型盾构机的泡沫系统从原理上进行了改和造。 改造原则时，针对注浆液的凝固性和碴土的粘着性等特点，设法使泡沫系统的管路内始终有介质流动，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。 于是，在原泡沫系统中增设一条与泡沫输送管路并联的清洗回路，输送介质为工业用水。当盾构机正常掘进时，泡沫系统只输送泡沫；盾构机安装管片或停机时，泡沫系统只输送清洗水。 根据盾构机的管路布置和盾构机中的工业用水的来源情况，可以采取高压清洗或低压清洗。 由于中心回转接头的性能（如：密封、承载压力和管路通径等）不能满足高压不