盾构施工——粘土中的渣土改良方案
盾构施工——粘土中的渣土改良方案
粘土中的渣土改良方案一、基本情况近段时间源天盾构项目部在珠江新城旅游观光线的盾构施工过程中，出现掘进缓慢，刀盘结泥饼等现象，影响了施工进度。
其中先后试用了ELCO，东莞明洁和巴斯夫的麦斯特等三种品牌发泡剂，效果均不是很明显，没有解决根本问题。
经同相关人员沟通和现场了解情况，在盾构机始发阶段，有约十多环砂层，喷涌厉害，采用日本TAC高分子材料和ELCO发泡剂搭配改良渣土，解决了喷涌问题。
随后进入8号粘土层，渣土粘度大，推进困难。
在第19环（约10月12号）项目部撤下ELCO发泡剂，换上另一品牌泡沫剂，在16号晚我司接到项目部电话，告之结泥饼厉害，掘进不顺利。
17号上午我方派人到现场了解情况，盾构机已经开仓清理过泥饼，当天已经掘进到23环，25日再到现场了解情况，已经掘进到40环，平均每天2环左右，其间一直在试用另两种发泡剂，但没有根本解决问题。
二、原因分析在此过程中项目部采取各种措施来解决问题，但由于地层条件恶劣等因素，目前未能根本解决此难题。
经过多年的工程实践，我方认为如下因素会导致这种不利情况出现：1.盾构通过地层条件差，广州这种典型的复合地层对盾构施工是个极大的考验。
在这种粘土层中，经过改良剂和水的浸润，在刀盘的搅拌下，土体粘度增大，很容易粘附在刀盘上，同时由于相互之间的摩擦产生瞬间高热，使土体结焦附着在刀盘上不易除掉。
2.泡沫剂等外加剂使用不当，在不同的盾构条件下，泡沫剂的使用参数应做相应调整，包括注入率，发泡倍率，稀释倍率，流量等。
正确使用泡沫剂有利于防止结泥饼，降低扭矩，提高工作效率。
3.使用工艺不恰当，在恶劣地质条件下，刀盘转速，推进速度，螺旋剂排土速度，外加剂的配合使用都会影响施工质量。
三、产品介绍针对项目部目前出现的问题和对其影响因素的分析，我们建议采取ELCO高分子材料和发泡剂配合使用来预防和解决盾构机在粘土层中的掘进问题。
ELCO STP 401A是一种长链分子的有机化合物,可以单独使用，也可与膨润土及泡沫配合使用。
盾构工程渣土处理方案
盾构工程渣土处理方案一、渣土的分类及特点盾构工程渣土主要包括岩屑、泥沙和混凝土碎屑等，其中岩屑含量较高，通常含有不同程度的粘土和有机质。
根据渣土的特性和用途，可以将渣土分为可利用渣土和废弃渣土两类。
1. 可利用渣土可利用渣土主要指的是具有一定工程价值和环境利用价值的渣土，如砂石料、砂浆料等。
可利用渣土通常含有一定的矿物质成分，具有较好的物理和力学性质，适合作为建筑材料、地基填料和路基材料等使用。
2. 废弃渣土废弃渣土主要指的是由于成分复杂、工程价值较低或环境污染因素较大而难以利用的渣土。
废弃渣土通常含有较多的有机质、重金属和其他污染物，如果不经过处理就直接排放到环境中，容易对周围的土壤、水体和大气造成污染。
二、盾构工程渣土处理方案1. 渣土的收集和堆放在盾构工程的施工过程中，渣土的收集和堆放是整个处理流程的第一步。
施工现场应根据渣土的种类和数量合理规划渣土的堆放场所，避免对周围环境造成影响。
对于可利用渣土，应按照不同种类进行分类堆放，为后续的利用做好准备。
2. 渣土的分选和粉碎在收集和堆放的基础上，对可利用渣土进行初步的分选和粉碎处理，以提高其利用价值。
通过筛分和破碎设备对渣土进行初步处理，将其分离出较纯净的砂石料和砂浆料，并降低其颗粒大小以适应后续的利用要求。
3. 渣土的资源化利用对经过初步处理的可利用渣土，可以进行资源化利用，如利用其作为建筑材料、路基填料或土壤改良剂等。
通过再生利用渣土，可以减少对自然资源的开采压力，同时降低建筑垃圾的产生量，实现资源循环利用和减少环境污染的目的。
4. 废弃渣土的处理对于废弃渣土，应采取专门的处理措施，以减少对环境的影响。
废弃渣土可以通过固化、封存、填埋或焚烧等方式进行处理，将其中的有机物和污染物尽可能地固化或清除，以减少其对环境的潜在危害。
5. 渣土的监测和治理在盾构工程渣土处理过程中，应对渣土的质量和污染程度进行监测和评估，以及时发现问题并采取相应的措施。
土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法(2)
土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法土压盾构是一种在地下开挖的隧道工法，它采用高压土压力推进机械，利用土壤的承载力来支持和稳定隧道施工过程。
在粘土层中进行渣土改良是土压盾构施工的重要环节之一。
本文将分别从前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面进行介绍。
一、前言随着城市化进程的加快，地下空间的需求越来越大，土压盾构在建设地铁、地下管廊等项目中起着重要作用。
而粘土层是隧道施工中常见的地质条件之一，对于土压盾构施工来说，如何在粘土层中实现渣土改良是一个重要的研究课题。
二、工法特点土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法具有以下特点：1. 以渣土为基础材料进行改良，无需添加额外的辅助材料，降低了成本；2. 通过渣土的填充和固结作用，提高了粘土的稳定性和承载力，减少了盾构施工中的沉降和地表破坏；3. 渣土改良可以有效地改善粘土的工程性质，提高施工效率和施工质量。
三、适应范围土压盾构在粘土层中的渣土改良适用于以下情况：1. 粘土层地质条件较差，土体稳定性低，需要增强地基承载力；2. 盾构施工过程中需要保持地表沉降和地面破坏控制在一定范围内；3. 地下隧道工程对地表变形要求较高，需要增加隧道施工的稳定性和安全性。
四、工艺原理土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法的基本原理是通过盾构推进机械将渣土注入粘土层中，实现对粘土的填充和固结。
具体的工艺原理分为以下几个步骤：1. 与施工工法联系：根据具体施工工程的要求，合理选择渣土注入的位置和注入量，保证施工效果；2. 采取的技术措施：通过渣土的填充和固结，提高粘土的强度和稳定性，减少施工过程中的地表沉降和地面破坏。
五、施工工艺在具体的施工过程中，土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工艺包括以下几个施工阶段：1. 盾构机的准备和调试；2. 注浆管的安装和定位；3. 渣土的调配和输送；4. 注浆和固结；5. 地表处理和修复。
土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法
土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法土压盾构是一种应用广泛的隧道施工工法，可以有效地克服地层不稳定、水压较高等问题。
在特定的施工环境下，土压盾构也可以用于在粘土层中进行渣土改良施工工法。
本文将从前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面全面介绍土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法。
一、前言引入土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法的背景和意义。
二、工法特点介绍土压盾构在粘土层中渣土改良的特点，包括渣土改良的效果、施工速度快、施工安全性高等。
三、适应范围详细阐述土压盾构渣土改良施工工法适用的地质条件和范围，如粘土层的稳定性要求、水压情况等。
四、工艺原理通过对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施进行具体的分析和解释，让读者了解该工法的理论依据和实际应用。
包括土压盾构的结构和工作原理，以及渣土改良的基本原理和方法。
五、施工工艺对土压盾构在粘土层中渣土改良施工工法的各个施工阶段进行详细的描述，包括前期准备工作、渣土挖掘与处理、渣土改良、土压盾构推进等。
六、劳动组织介绍土压盾构渣土改良施工工法的劳动组织方式，包括施工人员的分工与配备、施工流程的安排等。
七、机具设备详细介绍土压盾构渣土改良施工工法所需的机具设备，包括土压盾构机、渣土处理设备等，介绍其特点、性能和使用方法。
八、质量控制对土压盾构渣土改良施工工法的质量控制方法和措施进行详细介绍，包括材料的选择与监控、施工质量的检验等，以确保施工过程中的质量达到设计要求。
九、安全措施介绍施工中需要注意的安全事项，特别是对施工工法的安全要求，包括人员安全、设备运行安全等，让读者清楚地了解施工中的危险因素和安全措施。
十、经济技术分析对土压盾构渣土改良施工工法的施工周期、施工成本和使用寿命进行分析，以便读者进行评估和比较。
十一、工程实例列举具体的工程实例，介绍该工法在实际工程中的应用和效果。
土压平衡盾构法施工渣土改良试验方案
土压平衡盾构法施工渣土改良试验方案1、试验目的(1)依据泡沫的要求(如半衰期、发泡倍率等)发出合适的泡沫，并评价泡沫的性质。
讨论气泡性能与发泡液浓度和气体流量、气体压强及液体流量的关系，为土压平衡盾构渣土改良供应合适的泡沫。
(2)依据改良土体的需求配制合适的泥浆，并试验泥浆的性能。
对试验结果与数据处理，讨论泥浆漏斗粘度、比重、PH值与纯碱、CMC、膨润土添加量的关系，为土压平衡盾构渣土改良供应合适的泥浆。
(3)在几类典型地层的盾构施工中，总结满意盾构施工土体性能所要求的土体含水量、泡沫注入率、泡沫浓度、泥浆注入率、泥浆浓度等参数指标。
(4)通过坍落度试验、搅拌试验、LCPC磨擦试验、盾构模型试验综合评价土样经过不同添加剂改良后的性能，最终得到土压平衡盾构施工优化添加剂配比方案。
(5)依据北京地区地层的土层特性，采纳合适的添加剂(如泥浆和泡沫等添加剂)进行渣土改良，并明确以下内容：泡沫稳定性及注入率对改良土流淌性的影响；不同浓度的泥浆和不同泥浆注入量对改良土体流塑性的影响；泡沫和泥浆共同改良土体各自发挥的作用以及交互作用的影响。
2、试验装置及试验步骤(1)泡沫试验川⑵本次试验装置如图1、2所示，本试验使用的盾构用泡沫的发生装置及衰落度测试仪器是由龚秋明课题组设计制造。
使用该套试验装置能快捷的制造动身泡倍率及稳定性不同的泡沫，该仪器设施经测试参数定位精确、性能稳定、试验操作便利。
试验步骤如下：①.启动空气压缩机，关闭气体开关和发泡液容器的出口开关，依据发泡溶液浓度称取肯定的水和发泡原液，将水和发泡原液注入发泡液容器并搅拌匀称；②.打开溶液罐的出口开关和液体开关，启动增压泵(保证液体布满增压泵内部)，调整液体开关使得液体流量和压强到设定值；③.待空气压缩机储气罐中气体达到8bar时，打开气体开关，调整开关使得气体流量和压强为设定值，收集生产的泡沫；④.J等衰落筒内壁用水潮湿，然后放到电子天平上，置零；⑤.招1生产出来的泡沫注入衰落筒，注满后开动秒表，关闭液体增压泵和气体开关；⑥.将装满泡沫的衰落筒放在电子天平上，读取泡沫的质量mf ;⑦.把衰落桶快速放到三角架上，然后把量筒放到三角架下方的电子天平上,置零，使衰落筒液体流出口对准量筒的中心(第6、7步为测量泡沫半衰期的关键步骤，为了提高试验的精确性，这两个步骤尽量在30秒内完成);⑧.纪录量筒内液体每增加5g时所用的时间，直至量筒内液体接近泡沫质量为止，整理数据求得泡沫的半衰期tl/2；⑨.清洗衰落桶，以备下次试验；⑩.至少进行三次平行试脸，取泡沫发泡倍率和半衰期的平均值作为最终试验值。
渣土改良工法
盾构施工中的的渣土改良工法一、前言碴土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速的一项不可缺少的重要技术手段，其主要作用是使碴土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降；使碴土具有较好的止水性，以控制地下水流失；使切削下来的碴土具有良好的塑性流动性，能够顺利快速进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土；有效防止土碴粘结刀盘而产生泥饼；可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象；可有效降低刀盘扭矩，降低对刀具和螺旋输送机的磨损。
二、工法特点1、可根据不同的地质情况以及不同的目的采取不同的技术措施来改善渣土的性质，以确保盾构安全快捷的掘进施工。
2、以信息化施工为手段，通过对通过地层的地质情况的及时、超前的预报来指导施工。
3、能有效地降低对刀具和螺旋输送机的磨损，具有良好的经济效益。
三、适用范围土压平衡盾构机，在采取土压平衡模式掘进的隧道。
四、施工工艺及流程1、总体流程2、超前地质预报a. 利用TSP202超前地质预报系统进行超前探测TSP202超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掌子面前方及周围临近区域的地质情况，其能够较准确地探测地层构造界面，同时也能准确探测到前方地层中的桩基等，其的预报距离为地质雷达的4～12倍。
隧道地震波超前地质预报原理图b. 在掌子面进行超前探测在地层复杂的地段，在采用TSP202系统进行超前地质预报的基础上，利用盾构机上自带的小型钻机进行超前钻探，依据相同压力下钻进速度的不同来判断前方地层的变化情况及位置，以进一步核实TSP202系统的超前预报结果，确认施工前方围岩物理特性，为盾构机选择正确的掘进模式及是否需要进行渣土改良提供科学的依据。
3、渣土改良方式的选择土压平衡盾构机的掘进模式（敞开式Open、半敞开式semi-open、土压平衡式EPB）根据围岩的情况进行选定，即控制土仓内的土压力。
土仓内的土压力受掘进速度和螺旋输送机的出土速度控制，为了保持开挖面的稳定性，必须控制此两个速度在适当的数值，同时确保开挖渣土的流动性和止水性。
盾构施工中土体改良的方法及应用
盾构施⼯中⼟体改良的⽅法及应⽤盾构施⼯当中⼟体改良⽅法及应⽤（李懂懂）⼟体改良⽬的：通过盾构⾃⾝的管路系统向开挖⾯注⼊⼟体改良剂，以达到润滑效果降低⼑具的磨损、改良⼟质以防治结饼等施⼯问题，使盾构掘进顺畅、⾼效。
⼟体改良要求：(1).对⼑盘前⽅的⼟体需预先及持续不断地改良(2).将⼑盘切削下来的⼟体改良成流动性好、能够及时建⽴起⼟仓内的⼟体和⼑盘外⼟体之间的压⼒平衡、维持盾构掘进过程中盾构切⼝上⽅的⼟体稳定；(3).增加⼟体的流动性，⼑盘切削进⼊⼟仓的⼟体能及时排出，减少⼟仓内泥饼的形成，不会形成颗粒的⾻架拱效应。
⼟体改良⽅法：⼀、泡沫剂改良⼀般⼟压平衔盾构机适应于内摩擦⾓⼩，渗透系数在10-6m/s以下的易塑流的粘性⼟层。
在颗粒粒径较⼤的砂层、砾⽯层中，由于摩擦⼒⼤，透⽔性⾼，在这种⼟层中施⼯难以保持开挖⾯稳定。
为解决砂性⼟的塑流性，可在开挖⼟仓中注⼊泡沫并充分搅拌，改变⼟的成分，以保证⼟的流动性和减少⼟的透⽔性，使开挖⾯保持稳定；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，在盾构机泡沫改良系统中，泡沫剂溶液浓度控制为2％~5%的情况下，针对主要地层建议采⽤以下泡沫注⼊及膨润⼟添加参数：（1）．<2-5>粉细砂层、<2-6><3-5><4-2>中砂层，泡沫发泡倍率15～25倍，泡沫注⼊率35％～45％（泡沫体积与渣⼟的体积⽐）。
（2）．<2-8><3-7><4-4>卵⽯层、<5-2>强风化泥岩，泡沫发泡倍率25~35倍，泡沫注⼊⽐45％～60％。
不同地层中泡沫剂的⽤量⼆、膨润⼟改良由于膨润⼟具有吸湿膨胀性、低渗性、⾼吸附性及良好的⾃封闭性能，所以向⼟舱内注⼊钠基膨润⼟溶液时，可以起到的主要作⽤为：增加⼟舱内⼟体的流动性，在⼑盘转动切削⼟体的过程中在掌⼦⾯形成泥膜，起到护壁作⽤，有利于保持⼟舱内⼟压平衡，从⽽避免开挖⾯的⼟体坍塌，保持掘进的持续顺利进⾏。
盾构施工——粘土中的渣土改良方案
盾构施工——粘土中的渣土改良方案一说到盾构施工，脑海中便浮现出那深深的地下通道，犹如一条巨大的蟒蛇，在泥土中缓缓前行。
而粘土，这种看似普通的土壤，却给盾构施工带来了不小的麻烦。
今天，就让我来为大家详细讲解一下如何在粘土中进行渣土改良，让盾构施工变得更加顺畅。
我们要了解粘土的特性。
粘土颗粒细腻，粘性强，水分含量高，这使得它在盾构施工过程中容易造成刀盘堵塞、土仓压力不稳定等问题。
为了解决这些问题，我们需要对渣土进行改良。
1.渣土改良材料的选择（3）水泥：可以增加渣土的强度，提高其稳定性。
2.渣土改良方法（1）直接添加法：将改良材料直接添加到渣土中，搅拌均匀。
（2）预混合法：将改良材料与水预混合，形成悬浮液，再与渣土混合。
（3）泡沫法：将改良材料与泡沫混合，形成泡沫悬浮液，再与渣土混合。
3.渣土改良工艺（1）对施工区域进行地质调查，了解粘土的性质和分布情况。
（2）根据地质调查结果，选择合适的渣土改良材料和方法。
（3）在施工过程中，实时监测渣土的性能，调整改良材料和方法的用量。
（4）加强渣土的排放管理，确保施工环境的安全。
我们来谈谈渣土改良在盾构施工中的应用。
1.刀盘堵塞的预防通过渣土改良，可以提高渣土的流动性，减少刀盘堵塞现象。
在施工过程中，要密切关注刀盘的运行情况，一旦发现堵塞迹象，及时调整渣土改良材料和方法的用量。
2.土仓压力的稳定渣土改良可以降低土仓压力的波动，提高施工效率。
在施工过程中，要实时监测土仓压力，根据压力变化调整渣土改良材料和方法的用量。
3.土体位移的控制渣土改良可以提高土体的稳定性，减少土体位移。
在施工过程中，要加强对土体位移的监测，发现异常情况及时采取措施。
4.施工安全渣土改良可以降低施工过程中的风险，提高施工安全性。
在施工过程中，要严格执行安全规程，确保施工人员的安全。
我们来谈谈渣土改良的成本和效益。
1.成本渣土改良的成本主要包括改良材料费、设备折旧费、人工费等。
在选择改良材料和方法时，要充分考虑成本因素，力求在保证施工质量的前提下降低成本。
盾构穿越复杂地质过程中的渣土改良及参数控制
盾构穿越复杂地质过程中的渣土改良及参数控制摘要：目前盾构法已在地铁施工中得到了广泛的应用，以深圳地区为例，地铁四期工程建设中90%以上的隧道采用了盾构法施工。
本文针对深圳某地铁区间穿越孤石、基岩突起、无基础民房土压平衡盾构掘进，采用泡沫、膨润土及克泥效等添加剂进行渣土改良，并根据多年在深圳地铁施工中的经验对参数进行合理控制，获得较为理想的效果，可为类似地层盾构隧道施工提供参考或借鉴。
关键词：盾构；孤石；上软下硬；民房1引言目前，我国不仅各一线城市正在修筑地铁，各二三线城市也均有地铁在建设或施工的规划。
在地铁施工中隧道施工是危险较大的施工功法，矿山法、新奥法在施工中不仅环境恶劣，而且施工速度慢，不满足城市快速发展的工期要求。
而盾构法不仅施工速度快，而且同时兼具安全性、经济性、环保性等特点。
本文针对深圳某地铁穿越孤石、基岩突起、无基础民房平衡盾构掘进，采用泡沫、膨润土及克泥效等添加剂进行渣土改良，获得较为理想的改良方案，并根据多年在深圳地铁施工中的经验对参数进行合理控制，可为类似地层盾构隧道施工提供参考或借鉴。
2工程概况深圳某地铁区间隧道总长约650米，区间最大坡度为28.34‰，隧道拱顶最小埋深为12.86m~20.18m，位于城中村下方，地表建筑物密集，主要为多层及低层房屋，局部残损破败严重，施工控制要求高。
据勘察报告可知，区间穿越地层主要为花岗岩地层，大部分为全风化和强风化花岗岩，局部为中风化和微风化花岗岩，地层中存在孤石及基岩隆起（如图1所示）。
区间详勘共钻孔49处，其中21处存在球状风化体，2处基岩隆起；孤石直径1-5m不等，基岩最大侵入隧道5.7m，长度32.1m。
微风化花岗岩饱和单轴抗压强度最大为114.2Mpa ，平均值为87.2Mpa。
根据其赋存介质的类型，区间地下水主要有二种类型：一是松散岩类孔隙水，主要赋存于第四系松散岩土层中；另一类为基岩裂隙水，主要赋存于块状强风化、中等风化带中，略具承压性。
成都盾构施工渣土改良探讨
成都盾构施工渣土改良探讨1．渣土改良盾构机通过刀盘开挖下来的渣土，经输送设备输送出来，由于各个项目地质情况的不同，导致渣土不能顺利排出，为了能够正常排出开挖的渣土、降低磨损，必须要在开挖过程中通过添加剂对渣土进行改良。
1.1 土压平衡盾构机渣土改良目的A、提高开挖土体的塑流性，保证了土料能不断地流送到螺旋输送机，防止渣土卡住刀盘及大块卵石沉入土仓底部，造成出渣困难，渣土阻塞；B、开挖室内土料具有的软稠度和良好的塑性变形，使支撑压力能规则地作用于开挖面，保证开挖面平衡稳定，控制地表沉降；C、提高渣土的抗渗性，在螺旋输送机形成土塞效应，防止发生喷涌；D、降低刀盘和螺旋输送机的负荷，减少电力消耗；E、减小刀盘、刀具及螺旋输送机的磨损与破坏，控制工程成本；1.2 改良后理想的渣土(如右图)颗粒以粉砂及粉质粘土为主具有一定的c值较小的内摩擦角及摩擦系数具有一定的流塑性饱水性，并具有较高的抗渗性2．成都地质情况成都地铁1号线一期工程盾构2标(人民北路站至天府广场站)区间段隧道主要穿越砂卵石土层，卵、砾石成分以灰岩、砂岩、石英岩等为主，呈圆形～亚圆形，粒径大小不一，分选性差。
卵石含量约68%，粒径以30～100mm为主，初探揭示最大粒径180mm，根据试验段探井和天府广场基坑揭示最大粒径达530～550mm，圆砾含量约10％，兼夹漂石，漂石最大粒径270mm。
卵石硬，最大强度可达200MPa。
卵、砾石以中等风化为主。
充填物主要为中细砂、及少量粘性土。
卵石土层顶板埋深8.2～22.0m。
表区间隧道围岩分布统计表岩层左线(m) 所占比重(%) 右线(m) 所占比重(%)<2-8>卵石土581 24.3% 614 25.5%所做的饼状图。
量。
3． 成都地质分析成都地质下进行盾构施工在世界范围内也是没有太多的实例，根据现有的资源找到了几个类似项目，如西班牙巴塞罗那、法国里昂、意大利都灵地铁等都是土压平衡机，对地质进行对比，以及该些项目如何进行渣土改良。
土压平衡盾构施工中渣土改良技术的应用
土压平衡盾构施工中渣土改良技术的应用摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，土压平衡盾构施工越来越多，在土压平衡盾构施工中，渣土改良技术的应用越来越广泛。
渣土改良效果的优劣是土压平衡盾构能否正常掘进的重要影响因素之一，不同的渣土改良方法对盾构推力、扭矩、地表沉降控制等产生不同结果。
为了进一步提高土压平衡盾构机施工的适应性，可对其渣土改良技术开展相应的研究，本文首先分析了常用渣土改良剂及特性，其次探讨了盾构机在砂卵石地层中掘进时可能出现的不利情况，最后就土压平衡盾构渣土改良精细化控制进行研究，以供参考。
关键词：土压平衡盾构；渣土改良；试验引言土仓内渣土改良是土压平衡盾构隧道工法的重要技术环节，渣土的改良效果直接影响着开挖面的稳定性和土仓内渣土的运输状态。
和易性是改良渣土的重要特性之一，反映了渣土自身的流动特征，改良渣土和易性差极易诱发刀盘扭矩大且磨损严重、千斤顶推力大、土体饼化堵仓、喷涌等问题，进而导致掌子面支护压力不足、甚至塌方等一系列事故。
因此，有必要针对改良渣土的和易特性及其评价指标进行深入研究。
1常用渣土改良剂及特性土压平衡盾构渣土改良所用改良剂多为泡沫、膨润土、聚合物等一种或几种材料的组合，并通过使用量的调整使盾构切削下来的渣土具有良好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩擦力。
如一般黏土地层中多使用泡沫剂、分散剂、水组合作为改良剂，砂卵石地层多使用膨润土作为改良剂，岩石地层多使用泡沫剂、水作为改良剂，富水砂、砂砾地层多使用膨润土、聚合物为改良剂。
2盾构机在砂卵石地层中掘进时可能出现的不利情况(1)当砂卵石地层处于无水状态时，由于沙粒相互咬，内部摩擦就会发生，土壤流动性差，土仓填土时，随着渣土量的增加刀盘扭矩随即增大，导致仓土排出不良，严重情况下，刀盘泥饼现象，直接影响盾构掘进。
(2)无水砂卵石地层中未改良渣土的流动塑性较差，造成掘进过程中刀盘扭矩增大，盾构机的推力也随及增大，刀盘刀具因摩擦阻力增大而产生较多的热量，从而加剧刀具的磨损，同时其磨损加剧影响着盾构机的工作性能和传动效率。
盾构施工渣土改良专项方案
编制依据（1）隧道施工图（2）铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）（3）公司《质量管理体系-要求》（GB/T19001-2000）一、工程概况本工程盾构区间总长度3566.5m，附属工程包括7个联络通道、2个防淹门、12个洞门。
盾构区间采用德国进口的两台直径8.84米的海瑞克土压平衡盾构机进行施工。
二、工程地质条件和水文地质条件2.1地形地貌本线地处广东省中部，沿线经过珠江三角洲海陆交互沉积平原区，地形平坦，地面高程多为0～10m，仅佛山西站附近有零星剥蚀残丘分布，高程10～20m。
区内道路纵横，水网发达，河流纵多，主要河流有汾江、东平水道、吉利涌、潭洲水道、陈村水道等，均为通航河道。
2.2工程地质条件（1）洞身地层本标段区间盾构隧道范围地层岩性按成因和时代分类主要有：第四系人工填土层<1-1>；第四系全新统海陆交互沉积层<2-1>、<2-2>、<3-1>、<3-2>、<3-3>、<3-4>、<4-1>；第四系全新统残积层<5>；白垩系下统基岩<7-1>、<7-2>、<7-3>。
在里程DK31+439~DK32+260洞身范围地层主要为上软下硬，上部为砂层或全风化或强风化砂质泥岩、砂岩W4、W3（821m）；里程DK32+260~DK34+500洞身范围地层主要为弱风化砂质泥岩、砂岩W2（2240m）；里程DK34+500~DK35+005.5洞身范围地层主要为上软下硬，上部为强风化砂质泥岩、砂岩W3，下部为弱风化砂质泥岩、砂岩W2（500.5m）。
（2）洞身地层分布统计根据目前提供的地质断面图，隧道洞身地层统计如下表所示：全风化砂质泥岩、砂岩W4：灰色，棕红色，原岩结构已经破坏，岩芯呈土状，水浸易软化崩解。
强风化砂质泥岩、砂岩W3：棕红色、深灰色，泥质、铁质胶结，裂隙很发育，岩芯呈碎块状、局部短柱状，锤击易碎。
盾构施工渣土改良专项方案
盾构施工渣土改良专项方案一、目的1.环保要求：盾构施工是一种地下工程施工方法，会产生大量的渣土，如果随意丢弃或不加以处理，会对周边环境造成严重的污染，影响生态平衡和人类健康。
因此，盾构渣土改良的首要目的是保护环境，达到环保要求。
2.资源再利用：通过对盾构渣土进行改良处理，可以使其具备再利用的条件，降低资源消耗和对原材料的需求，实现资源的高效利用。
二、方法1.分类处理：根据盾构渣土的性质和成分不同，可以采用不同的处理方法。
常见的渣土处理方法有填埋、固化、浸泡、焚烧等。
对于含有有机物的渣土，可以采用填埋的方法处理；对于有害物质含量较高的渣土，可以通过固化的方法进行处理，使其达到无害化要求；对于具有再利用价值的渣土，可以通过浸泡和焚烧的方法进行处理。
2.改良处理：对于无法直接处理的盾构渣土，可以通过改良处理的方式，将其转化为可利用的资源。
改良处理的方法有物理改良和化学改良两种。
物理改良主要是通过筛分、过滤、磁选等物理过程，将渣土中的杂质和有害物质去除，提高渣土的质量；化学改良则是通过添加化学药剂，改变渣土的结构和性质，提高其工程性能。
三、技术1.筛分技术：通过筛分设备对渣土进行分级处理，去除其中的大颗粒杂质，并按照粒径大小进行分级，以便于后续的改良处理和再利用。
2.固化技术：通过添加固化剂，将盾构渣土中的有害物质固化成无毒、无害的块状物质，以达到无害化的目的。
常用的固化剂有水泥、石灰等。
3.浸泡技术：将盾构渣土浸泡在适当的溶液中，通过浸泡溶液的化学反应，将渣土中的有害物质溶解或转化成无害物质，提高渣土的环境适应性和工程性能。
4.焚烧技术：将盾构渣土进行热处理，利用高温炉将渣土中的有机物燃烧，将有害物质转化成无害的气体和灰渣，以实现无害化处理。
盾构施工渣土改良是保护环境、实现资源再利用的重要手段。
通过合理选择和运用不同的改良方法和技术，可以有效地处理和利用盾构渣土，降低对环境的影响，实现可持续发展。
近年来，随着环保意识的增强和技术的发展，盾构施工渣土改良得到了广泛应用和推广，对推动地下工程可持续发展发挥了积极作用。
盾构施工渣土改良方法
在广州和成都的强风化 泥岩，西安的粘土地质 发生较多；
在广州的复合地质，成 都等砂卵石地质，南昌 的中粗砂地质发生较多
四、渣土改良方法
石块（除强中风化 以外的泥岩）、砂、 卵石、砾石等用 聚合型泡沫剂 强中风化以外 渣土没有粘性 的泥岩、粘土
膨润土
1、正确 选用渣土 改良材料
渣土有粘性的
分散型泡沫
聚合型泡沫剂 透水性强的地质Biblioteka 膨润土高分子聚合物
最常用的 渣土改良 材料 泡沫剂原液 2、泡沫 的使用 水
四、渣土改良方法
泡沫剂质 量 泡沫 关 键
压缩空气
合理调 配 单个泡沫的直 径为3～5mm 巴斯夫 康达特 国际知名 品牌
泡沫的合 理配比
混合液浓度
混合液中泡沫剂的百分比，通 常混合液浓度调整在3%～5%
不加 泡沫 剂
[(刀盘驱动945KW*85%)+推进75KW+螺旋输送机200KW+同步注浆 25KW+皮带机25KW+空压机55KW]*(80分钟/60) *1元/度=1577.67 元 200环换整盘刀约150万元，消耗7500.00元/环
五、经济效益
结论
土压盾构掘进针对不同地质合理地进行渣 土改良有利于地面沉降控制、减少刀具刀 盘磨损、提高掘进速度、节能增效；复杂 地质长距离掘进良好的渣土改良可避免刀 盘严重磨损后耗时几个月进行刀盘维修的 情况发生；盾构下穿建筑物时因采取了良 好的渣土改良使得螺旋输送机排土顺畅土 仓压力控制精准可避免建筑物损坏。良好 的渣土改良对于土压平衡盾构掘进的经济 效益和社会效益都是非常有益的。
盾构施工渣土改良方法
一、渣土改良的概念
改良剂 刀盘上 的喷口 刀盘 面上 减轻刀具和刀盘磨损以及 防止刀盘结泥饼
盾构法施工壁后注浆与渣土改良
盾构法施工壁后注浆由于盾构机刀盘的开挖直径大于管片外径，管片拼装完毕并脱出盾尾后，与土体间形成一环形间隙，简称施工间隙。
为了避免或减少盾构后部的沉降，在掘进隧道期间，必须回填此环状空隙。
施工间隙如果不及时得到填充，势必造成地层变形，使相邻地表的建筑物、构筑物沉降或隧道本身偏移。
因此，衬砌背后注浆是盾构法中必不可少的关键性辅助工法，合理的施工工艺选择是盾构掘进施工安全顺利的保证。
为防止地表沉降的发生，在施工间隙中注入压力灰浆，从而在很大程度上能保持地层的自然应力状态。
应力变化愈少则引起的地层变化和地面沉降也愈少。
如果对刚形成的空隙没有立即填充，盾壳的锥形，曲线掘进中的土层的位移，及超挖等因素环状空隙可能增加。
由于不能避免的衬砌对盾尾的偏心及衬砌和盾构可能的变形等，会导致衬砌环宽度的变化。
尾壳密封的设计厚度及其支撑结构和尾壳的厚度确定了环状空隙的宽度。
对当前制造的密封，理论上环状空隙的宽度约为70-120mm之间，其密封区为±20mm到±40mm.。
必须注意此值与盾构直径无关。
即对较大隧道衬砌施工公差的要求高于对小隧道衬砌的要求。
当环状空隙大于250 mm时则要灌浆。
一、壁后注（压）浆的目的1、控制地表沉降衬背注浆的最重要目的就是及时填充施工间隙，防止因间隙的存在导致地层发生较大变形或坍塌。
盾构直径大于隧道衬砌外径，当盾构向前推进，脱出盾尾的衬砌与土层之间形成的环形间隙，过了一定的时间土层会变形来填充这一空隙，使地表产生沉降，如果用合适的材料及时填充空隙，使地层有了支撑就不易产生沉降变形，所以说压浆可有效地控制地表沉降。
2、减少隧道的沉降量•如上所述，管片出盾尾，管片与土体之间产生空隙，使管片下部失去支撑，由于管片的自重，就产生了下沉，这将使原来成环良好的轴线受到影响，用具备一定早期强度的浆液及时填充施工间隙，可确保管片衬砌早期和后期的稳定。
而压浆后能使管片卧在压浆的材料上，就好象隧道有了一个垫层，也就防止或减少了隧道的沉降，保证了隧道轴线的质量，满足工程使用要求。
大直径盾构隧道施工渣土改良技术
大直径盾构隧道施工渣土改良技术大直径盾构隧道作为城市地下交通大动脉的重要组成部分，其施工对于保障城市交通发展和城市规划具有重要作用。
然而，在盾构隧道工程中，渣土的处理成为一个重要问题，如何进行渣土改良是解决这个问题的关键。
本文将就大直径盾构隧道渣土改良技术进行探讨。
一、大直径盾构隧道施工渣土特点大直径盾构隧道施工期间，不断有大量的渣土产生，一方面会给现场干扰及噪音等方面带来困扰，另一方面，也会占据大量的施工面积，严重影响工程进度。
此外，大直径隧道施工中，因为隧道位于较深地下，劈裂带比较宽，导致出土渣土物理特性复杂，很难加工和回收利用，正常的处理方式难以满足要求，所以大直径隧道渣土处理需要采用合适的改良技术。
二、液固分离法处理渣土液固分离是目前大直径盾构隧道施工渣土广泛采用的处理方式。
它是利用离心分离原理，通过对水和渣土混合液的重力场和离心力场作用，使固体和液体分离的一种物理处理方法。
此种方法能够有效地将渣土分离成水、细粒和粗粒三部分，并将水回收，细粒沉积至水底，粗粒通过输送或运输车回收。
该方法处理过的渣土细粒成份越来越少，细度趋于均一，稳定性增强，因此适合作为填筑材料使用，而且其处理过程无二次污染，符合环保要求。
三、高压水力喷射法处理渣土高压水力喷射法是一种新型的渣土改良技术，通过高压水喷射处理渣土，使其颗粒间空隙等细小空间更加友好，从而达到改良渣土性质的目的。
这种改良技术不仅具有卓越的效果，而且处理过程较快，便于施工。
但需要注意的是，在使用高压水力喷射法进行渣土处理时，需注意控制水分含量，以避免处理过度而导致处理后的材料失去稳定性，从而影响到施工质量。
四、生物降解法处理渣土生物降解法是一种环保、可持续的渣土处理技术，它通过添加生物菌群对渣土进行降解，使其发生变化，从而达到治理渣土的目的。
由于生物降解法处理的渣土呈现为一种分散、稳定的态势，并且处理过程对环境影响小，因此享有较广泛的应用。
五、总结随着城市交通持续发展以及大直径盾构隧道工程的不断推进，渣土的高效处理变得越来越重要。
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粘土中的渣土改良方案
一、基本情况
近段时间源天盾构项目部在珠江新城旅游观光线的盾构施工过程中，出现掘进缓慢，刀盘结泥饼等现象，影响了施工进度。
其中先后试用了ELCO，东莞明洁和巴斯夫的麦斯特等三种品牌发泡剂，效果均不是很明显，没有解决根本问题。
经同相关人员沟通和现场了解情况，在盾构机始发阶段，有约十多环砂层，喷涌厉害，采用日本TAC高分子材料和ELCO发泡剂搭配改良渣土，解决了喷涌问题。
随后进入8号粘土层，渣土粘度大，推进困难。
在第19环（约10月12号）项目部撤下ELCO发泡剂，换上另一品牌泡沫剂，在16号晚我司接到项目部电话，告之结泥饼厉害，掘进不顺利。
17号上午我方派人到现场了解情况，盾构机已经开仓清理过泥饼，当天已经掘进到23环，25日再到现场了解情况，已经掘进到40环，平均每天2环左右，其间一直在试用另两种发泡剂，但没有根本解决问题。
二、原因分析
在此过程中项目部采取各种措施来解决问题，但由于地层条件恶劣等因素，目前未能根本解决此难题。
经过多年的工程实践，我方认为如下因素会导致这种不利情况出现：
1.盾构通过地层条件差，广州这种典型的复合地层对盾构施工是个极大的考验。
在这种粘土层中，经过改良剂和水的浸润，在刀盘的搅拌下，土体粘度增大，很容易粘附在刀盘上，同时由于相互之间的摩擦
产生瞬间高热，使土体结焦附着在刀盘上不易除掉。
2.泡沫剂等外加剂使用不当，在不同的盾构条件下，泡沫剂的使用参数应做相应调整，包括注入率，发泡倍率，稀释倍率，流量等。
正确使用泡沫剂有利于防止结泥饼，降低扭矩，提高工作效率。
3.使用工艺不恰当，在恶劣地质条件下，刀盘转速，推进速度，螺旋剂排土速度，外加剂的配合使用都会影响施工质量。
三、产品介绍
针对项目部目前出现的问题和对其影响因素的分析，我们建议采取ELCO高分子材料和发泡剂配合使用来预防和解决盾构机在粘土层中的掘进问题。
ELCO STP 401A是一种长链分子的有机化合物,可以单独使用，也可与膨润土及泡沫配合使用。
当高分子材料与渣土混合时，这种长链分子就会附着在渣土颗粒的表面形成高分子膜，当这些颗粒相互碰到一起时，聚合物分子就将颗粒粘结在一起形成网络结构，防止水分渗透，改良渣土的和易性。
ELCO高分子材料的水溶液注入到砂层中，在地层中发生交联反应，形成凝胶体系，迅速锁住水分，以此降低高含水地层的渗透率，防止喷涌。
ELCO高分子材料的稀溶液亦可使用在粘性土中，它能够在渣土的表面形成一层韧性的高分子膜，具有极好的润滑性能，防止土仓内结泥饼，使其粘土成塑性流动，减少刀具和皮带的磨损。
在实际使用时，在沙砾层中建议按2～5‰的比例稀释，注入率为10～20％；在粘性土中建议按0.3～1‰的比例稀释，注入率为25～40％。
当与其他外加剂配合使用时，请酌量增减。
具
体使用参数参考下表。
表1：高分子材料应用实例
四、解决方案
基于以上介绍，我司推荐使用发泡剂＋高分子材料两种外加剂来预防和解决这种情况。
这种方案不仅在理论上上文有所阐述并且可行，在实际操作上也可以实施。
因为在此项目始发阶段就是采用这种方法来对付砂层的，并且经过我方考察，在盾构机的后配套台车上已经安装的泡沫桶和高分子材料桶的管路装置都在，实施这个项目不再需要继续改动。
但是，是否我们就能够安装前段对付砂层的工艺，在粘土层也加入相同比例和剂量的发泡剂和高分子材料呢？这里我方必须强调一点，在砂层中和粘土层中高分子改良剂的添加方法和比例是不相同的，否则会起不到相关作用或引起反作用。
这是因为我们ELCO高分
子材料是一种分子量很大的长链化合物，具有很强的吸水能力，在砂层中稀释浓度较高（2～5‰），使它能够吸收水分，聚集沙粒。
而在粘土层中要以很低的稀释浓度（0.3～0.5‰）来使用，否则它会吸收粘土中的水分，使渣土更干，更易结块，这是因为在粘土中主要是靠高分子的分散性和润滑性在作用于渣土的，这不同于其他的分散剂等改良剂（往往需要添加百分之十甚至更多的量）。
据此我方提供一组参数供使用参考：
表2：添加剂的使用参数
注：以上仅供参考，应根据实际情况调整发泡剂和高分子材料的比例，分别选择注入管路数目。