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土压平衡盾构渣土改良非常重要，泡沫作为渣土改良剂的一种更为普遍，现阶段每台土压平衡盾构机都配置有泡沫系统并在盾构掘进中使用。但泡沫原液施工单位购买价格参差不齐，有的1吨12000元，有的1吨4000元，有的自己拌制成本1吨2000元不到，到底什么品牌泡沫更经济、改良效果更好？大部分人认为价格越贵效果越好，但成本高，不经济，价格越低成本低，越经济。因此在重要位置使用价格贵的泡沫，大部分不太重要位置使用价格低的泡沫，往往是泡沫价格越低越有竞争力。实际上并不是价格越低使用成本越低、越经济。同时盾构机制造厂家海瑞克、中铁装备、铁建重工泡沫系统中气体量的计算方法各有不同。根据自己的理解，现分析下泡沫的经济性、泡沫成分和泡沫中气体量的精确计算方法，供大家参考。 泡沫是由泡沫原液、水和气体构成，就向我们日常使用的沐浴露一样，通过泡沫系统，1～5%的泡沫原液与水混合成混合液，再和气体一起在泡沫发生器中生成泡沫，注入到刀盘前方切削下来的渣土中，使渣土成笔者提出的理想渣土状态（适当内摩擦角、低渗透率、高保水率和高抗水分散性的塑性状态），防止盾构掘进过程中喷涌和结泥饼，同时对刀盘、刀具和螺旋输送等有一定的润滑、防磨损作用。 施工单位购买的1吨泡沫原液价格中含卖方购买的泡沫原液原材料成本、制作成本、购买的泡沫原液桶成本、运输成本、研发成本、设备摊销成本、经营成本、利润等。此泡沫经济性是指施工单位购买泡沫原液，使用泡沫渣土改良效果相同条件下，掘进1米使用的泡沫原液成本。成本越低越经济。在假设施工单位购买的不同泡沫品牌1吨的制作成本、购买的泡沫原液桶成本、运输成本、研发成本、设备摊销成本、经营成本、利润等相同条件下，泡沫原液价格的差别只是泡沫原液原材料成本，再假设泡沫原液原材料是同样材料的前提下，那就是泡沫原液中原材料的数量不同，也就是1吨泡沫原液中原材料价格高的原材料多，价格低的原材料少。如果假设泡沫的效果相同条件下，同种价值的泡沫原液中原材料的多少决定了泡沫原液的使用量，原材料越高，盾构掘进的距离越长，越经济。 根据数据分析泡沫原液的经济性。假设泡沫原液1每吨价格12000元，泡沫原液2每吨价格4000米，除泡沫原液中原材料外每吨成本2500元，盾构掘进1米需泡沫原液原材料成本200元，那么： 泡沫原液1:泡沫原液中原材料成本9500米，可掘进47.5米； 泡沫原液2:泡沫原液中原材料成本1500米，可掘进7.5米，3桶泡沫原液2价格与1桶泡沫原液1相等，可掘进22.5米。 很明显泡沫原液1的经济性明显优于泡沫原液2。因此，泡沫原液价格并不是越低越经济。当然，国外品牌相比国内品牌利润率要求的高，加上研发摊销也高，泡沫原液原材料成本与国内品牌相比不一定成比例的多，但国外品牌品质相对稳定，这也是一优势。 同时有些地层单独用泡沫达到理想渣土状态是很不经济的，有时由于泡沫系统能力也达不到理想渣土状态。如中风化泥岩，这时需加入水、低浓度聚合物水溶液等渣土改良材料。 上文所述泡沫是由泡沫原液、水和气体构成，泡沫原液是由泡沫原液原材料和水构成，泡沫原液原材料主要是易于产生泡沫的表面活性剂，表面活性剂有许多种。笔者研究泡沫时网上就有一种泡沫原液的配方：十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12），作用：提高泡沫保质期乙二胺四乙酸钠（EDTA），作用：除垢、阻垢和软化水泡沫原液共由上述8种原材料和水组成，其实如果自己拌制泡沫有二种或三种原材料就可以了，如K12铵、A0S和AES中的二种或三种原料。当然，为了确保不污染环境，应该提倡采用无任何污染并且发泡好的原材料制作为泡沫原液。泡沫系统的原理这里就不再详细叙述了，单管单泵系统当采用半自动模式时，要输入每根泡沫管每分钟产生的泡沫量、发泡率、泡沫原液浓度等参数。现今泡沫中气体量的计算方法有两种： 
①气体量计算方法是将生成泡沫的气体压力与土舱压力相等对待，②气体量计算方法是将生成泡沫的气体认为是标准大气压下的气体，但由于生成泡沫气体的压力既不与土舱压力相等，也不是标准大气压，因此两种气体量计算方法存在偏差。 理论上测量出来的所需气体量是在当时气压和当时温度下的气体量，生成泡沫后在土舱内的气体体积应该是土舱平均压力和土舱内温度条件下的气体体积。因此，生成泡沫中所需气体量的精确计算方法应该考虑气体的压力和温度变化，应该按照理想气体状态方程公式来计算。 理想气体状态方程： 
按照理想气体状态方程可精确计算中每根泡沫管第分钟所需气体量：
当然，盾构掘进中泡沫中含有大量气体，但随着泡沫的失效，生成泡的破碎等原因，气体大量地向附近地层和出渣后隧道中散失，导致渣土的体积比原状土体积和泡沫体积之和要少很多。 笔者研究泡沫中气体量的精确计算并不是想证明原计算方法不行，只是从理论上这种计算方法更准确。技术人员不应该只局限于能用，而要结合理论让实际应用更正确。
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