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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。
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。
价值工程1概述南京某城际轨道交通工程为一站两区间，盾构区间隧道穿越地层主要有黏土、粉质黏土、粉土、含砾粉质黏土、全/强/中风化泥质粉砂岩、中风化砂砾岩，中风化岩岩石饱和单轴抗压强度最大值为9.74MPa ，最小值为1.89MPa ，平均值为4.39MPa ；区间地下水水位最高为地下1.8m ，以潜水和裂隙水为主，不具有承压性。
本工程区间隧道采用复合式土压平衡盾构掘进施工，其中渣土改良技术是非常重要的步骤，结合地质情况对渣土改良进行分析研究，根据实验室配合比调节提出改进方案，可以减少盾构机的磨损、降低渣土对盾构机的附着性，同时降低能耗，可以为同类型盾构施工提供参考及借鉴。
2渣土改良的材料在沙砾土层中，如果仅采用泡沫进行渣土改良，改善切削土体的流动性能力有限，加入量太少达不到改良的作用，加入量过大反而会造成土体的严重离析，可能出现渣土无法运输和压送的情况，造成盾构无法正常掘进。
因此，在加泡沫的基础上通过增加膨润土改善土体粒状构造，吸附在土体上的气泡和膨润土可以减少土体与刀盘的直接摩擦，改善土体的塑流性，增加切削下来的土体的黏聚力，同时又能降低土体的渗透性。
渣土改良剂能较好解决以上问题，在盾构机掘进时，向开挖面、土仓等处加注改良添加剂。
目前常用的渣土改良剂包括膨润土、泡沫剂、高分子聚合物、增粘剂等，不同种类改良剂的使用范围和改良效果有很大差别。
3影响盾构出渣的原因3.1地质原因盾构区间一穿越地层以强、中风化泥质粉砂岩、粉质黏土为主。
所涉及岩层均为软岩，遇水易软化，局部软岩和粉质黏土具有较高的黏粒含量，盾构掘进中有固结泥饼的风险。
盾构区间二穿越地层以沙砾岩、强风化闪长玢岩、粉砂岩为主。
产生的松散砂土易产生渣土离析、堵塞刀盘，盾构掘进中造成运渣困难的现象。
3.2掘进土体状态土体之间的相对运动决定了土体的流动性。
在盾构施工中，土体为流态时，螺旋输送机将无法运输，会发生土体管涌的风险；土体为固态时，易发生渣土堵塞现象。
土压平衡盾构法施工渣土改良试验方案1、试验目的(1)按照泡沫的要求(如半衰期、发泡倍率等)发出合适的泡沫，并评价泡沫的性质。
研究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提供合适的泡沫。
(2)根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，研究泥浆漏斗粘度、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提供合适的泥浆。
(3)在几类典型地层的盾构施工中，总结满足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)根据地区地层的土层特性，采用合适的添加剂（如泥浆和泡沫等添加剂）进行渣土改良，并明确以下容：泡沫稳定性及注入率对改良土流动性的影响；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[1] [2]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出发泡倍率及稳定性不同的泡沫，该仪器设备经测试参数定位精确、性能稳定、试验操作方便。
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，按照发泡溶液浓度称取一定的水和发泡原液，将水和发泡原液注入发泡液容器并搅拌均匀；②.打开溶液罐的出口开关和液体开关，启动增压泵（保证液体充满增压泵部），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.将衰落筒壁用水湿润，然后放到电子天平上，置零；⑤.将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.把衰落桶迅速放到三角架上，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，为了提高试验的准确性，这两个步骤尽量在30秒完成）；⑧.记录量筒液体每增加5g时所用的时间，直至量筒液体接近泡沫质量为止，整理数据求得泡沫的半衰期t1/2；⑨.清洗衰落桶，以备下次试验；⑩.至少进行三次平行试验，取泡沫发泡倍率和半衰期的平均值作为最终试验值。
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。
土压平衡模式盾构掘进渣土改良发表时间：2017-09-12T10:06:04.927Z 来源：《基层建设》2017年第13期作者：游光文[导读] 摘要：渣土改良是盾构掘进的重要措施，在不良地质条件下通过良好的渣土改良能有效改善渣土的流塑性、增加渣土的阻水性中交天和机械设备制造有限公司江苏常熟 215500 摘要：渣土改良是盾构掘进的重要措施，在不良地质条件下通过良好的渣土改良能有效改善渣土的流塑性、增加渣土的阻水性、减小渣土摩擦性，从而减小掘进扭矩、延长刀具和刀盘使用寿命、使螺旋输送机出土顺畅降低喷涌的发生及有利于控制地面沉降，对于土压平衡模式盾构掘进非常重要。
关键词：流塑性；阻水性；摩擦性引言不良地质土压平衡模式盾构掘进时，易出现刀具和刀盘磨损严重、刀盘结泥饼、土仓压力控制困难造成地面沉降超标、螺旋输送机出土口喷涌的问题，影响盾构掘进进度，严重时造成地面塌陷建筑物损坏。
良好的渣土改良可有效地保护盾构设备，避免盾构掘进中非正常情况的发生，使盾构掘进安全可控，从而加快施工进度，提高经济效益。
正文土压平衡盾构掘进的平衡原理是以土仓内渣土的土压力来平衡刀盘前方的土体压力以实现刀盘前方地面沉降的控制，因此土仓内充满了渣土。
不同地质渣土的流塑性、粘性、摩擦性各不相同，在盾构施工中表现出来的问题也不相同，现将具有代表性地质在盾构掘进中的问题归纳如下：石英岩、花岗岩、玄武岩、砂岩等具有高石英含量，被盾构滚刀碾压破碎为棱角的石块，这些石块在刀盘前方对刀具和刀盘产生磨损，在土仓内对滚刀产生二次磨损以及对土仓隔板产生磨损，并且土仓内石块间的内摩擦角很大使得刀盘转动的扭矩很大。
如果岩层具有裂隙水，土仓内易产生水压造成螺旋输送机出口喷涌。
泥岩泥岩中含有大量的粘性物资，被盾构滚刀碾压成块和细小颗粒，细小颗粒中的粘性物资容易粘附在刀盘上逐渐在刀盘上产生泥饼，使刀盘的挖掘功能大大降低。
砂卵石具有高石英含量，在刀盘前方对刀具和刀盘产生磨损，在土仓内对滚刀产生二次磨损以及对土仓隔板产生磨损，并且土仓内石块间的内摩擦性很大使得刀盘转动的扭矩很大。
土压平衡盾构脱困技术及经验教训摘要: 为解决土压平衡盾构通过硬岩地层时被卡死的难题，以重庆地铁 6 号线土压平衡盾构施工为例，施工中采取以下脱困措施:1) 采用爆破方法破除盾体上方围岩使盾构脱困; 2) 采用抬高刀具和增大开挖直径的方法解决边滚刀磨损超限造成盾体被卡的问题; 3) 爆破脱困后，对爆破形成的空腔进行注浆回填，保证盾构施工安全。
针对盾构卡机问题，提出以下防卡措施: 1) 盾构在硬岩条件下施工，给盾构机配备扩挖刀; 2) 定期对刀盘情况进行检查。
关键词: 土压平衡盾构; 盾构卡机; 脱困技术; 爆破施工; 注浆0 引言盾构( TBM) 是目前国际上最先进的隧道施工机械，其依靠机械的强大推力和剪切力破碎岩石，使隧道掘进、出碴、衬砌、灌浆等工序平行作业，实现一次成洞。
由于国内对盾构的研究不够深入，在盾构施工过程中还有很多不尽人意的地方，像卡机就是影响和约束盾构施工的一个重要因素［1］。
针对盾构通过硬岩地层被卡，采取何种脱困措施，国内已有一些相关研究。
文献［2 －5］详细介绍了盾构穿越断层破碎带和膨胀性围岩时，由于地应力过大和软弱围岩塑性收敛变形过快等因素造成卡机，提出了加强超前地质预报、改变TBM 施工参数、人工扩挖、超高压换步和化学灌浆加固等措施解决盾构卡机; 文献［6］介绍了不良地质条件下双护盾TBM 卡机的类型，提出了5 种卡机脱困措施; 文献［7］从设备选择、地质条件和施工现场操作方面分析了卡机发生的原因，提出了化学灌浆和小导洞开挖的脱困措施。
上述文献中盾构卡机的原因大都是因地质破碎、疏松或地应力太大造成掌子面塌方或围岩变形过快使刀盘被卡，且都是山岭隧道。
目前还未有相关文献对由于盾构没有扩挖刀，边滚刀磨损超限和更换不及时，从而导致开挖直径变小以至于盾体被卡的原因进行研究，也鲜有采用爆破使盾构脱困的技术方法。
本文以重庆地铁6 号线土压平衡盾构施工为例，分析盾构在硬岩中卡机的原因，阐述采用爆破方法使盾构脱困的技术。
砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良分析摘要：盾构在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时，由于土体流塑性差，土体在土仓内无法及时排出，时常出现盾构推力、刀盘扭矩增大，推进速度极其缓慢等现象；由于土仓内土体颗粒间的传力是点对点，使支护压力不能有效施加到开挖面上，极易出现地表沉降超限、塌方等事故。
通过试验表明，采用泡沫+膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层进行改良是可行的，能够显著降低盾构的推力和扭矩以及渣土的温度。
膨润土和泡沫混合注入后在掌子面形成泥膜具有良好的保压性，能有效提高盾构机停机状态下的安全性。
关键词：盾构隧道；渣土改良；砂卵石地层1引言土压平衡盾构施工过程中，如何防止渣土在刀盘上形成泥饼、在土仓内积压、堵仓，在螺旋输送机口产生堵塞、喷涌、刀盘和刀具磨损，仍是隧道施工面临的主要难题。
在砂卵砾石地层施工，地层力学性质不稳定，砂卵石含量高，颗粒之间空隙大，无黏聚力，使得开挖土体塑流性差，盾构推力及扭矩大，刀盘。
刀具及螺栓输送机磨损严重，推进速度极其缓慢，且地层在盾构施工中稳定性较差，给施工造成困难。
如何进行有效的渣土改良，至关重要。
渣土改良的好坏，将直接影响到盾构掘进速度、开挖成本，甚至工程成败。
目前关于渣土改良性能评价主要是以室内试验研究为主的塌落度试验、搅拌试验、渗透试验、压缩试验、稠度试验、剪切试验、安定性试验等等。
2土体改良剂的选择在砂卵石地层中施工时，为避免土体的塑流性不佳而发生一系列施工问题，通常的办法就是向开挖面及土仓内注入一定比例的土体改良剂来改变土体的状态，使其达到盾构正常掘进的要求。
土体改良常用类型泡沫和膨润土最为常见。
（1）泡沫与土体的匹配关系；土压平衡盾构施工用的泡沫一般由发泡剂、稳泡剂和助剂组成。
目前盾构使用的泡沫剂绝大部分是由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配构成主发泡剂，再配以稳泡剂，所有成分按照一定比例，采取合理的混合方式形成泡沫剂产品。
适用于泡沫剂进行土体改良的地层主要有，颗粒级配相对良好的土体、平均粒径较大的土体、水量较高的土体。
