地铁盾构渣土改良研究报告
浅谈复合地层盾构施工渣土改良技术
浅谈复合地层盾构施工渣土改良技术2中铁隧道集团有限公司，河南郑州450000摘要：盾构在上软下硬复合地层中施工掘进参数不易掌握，施工风险大，容易引起地表沉降甚至塌陷。
本文以成都上部砂卵石下部中分化砂岩复合地层为工程实例，研究和分析在这一特殊的复合地层中的掘进施工技术，为类似工程施工提供指引和参考。
关键词：盾构；复合地层；渣土改良；流塑性；粘稠度；止水性前言城市地铁施工普遍采用盾构法，选用的盾构机主要是土压平衡式盾构和泥水平衡式盾构，盾构机主要适用于土体性质较均匀的地层中，如软土、砂层、砂卵石地层，成都地区盾构施工选用的盾构机为土压平衡式盾构，在成都地区盾构施工中常见的地层为泥岩地层、砂岩地层、富水砂卵石地层以及复合地层，本文以成都地铁某盾构区间盾构穿越上部为砂卵石、下部为砂岩的复合地层为依托，对该复合地层情况下的渣土改良进行进行研究，为后续类似工况下盾构掘进提供参考。
1工程概况成都某地铁盾构区间线路穿越上部为砂卵石、下部为砂岩的复合地层，上部砂卵石自稳性较差，下部砂岩强度较高，砂卵石地层为中密，一般卵石粒径30～150mm，最大粒径达360mm，砂类土和少量粘性土充填，充填物含量10%～20%。
砂岩为砂状结构，泥质胶结，巨厚层状构造，节理裂隙较发育。
岩芯呈柱状，饱和抗压强度值RC=10～15MPa，岩体完整性较好。
2复合地层掘进施工问题对于复合地层的掘进，选取什么样的掘进模式和渣土改良方法将决定施工的成败。
在成都地区富水砂卵石地层中掘进以土压平衡模式为主，可略欠压施工，渣土改良以泡沫+膨润土为主[1-2]；砂岩地层中掘进模式为敞开或半敞开模式，渣土改良以泡沫或水。
在刀盘刀具配置适应性上面，根据砂卵石和砂岩的高磨耗性上，刀盘全盘配置重型宽刃滚刀[3]。
由于成都地区砂卵石地层的特点，盾构掘进中会形成自然塌落拱，有一定的自稳能力，但是滞后沉降效应明显[4-5]。
在实际的施工中，由于地层特性不一的特点，考虑到减少地表沉降，盾构掘进采用土压平衡模式，渣土改良采用泡沫+水。
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。
土压平衡盾构在复合地层中渣土性质试验与改良技术研究
泥质粉砂岩地层地铁盾构掘进渣土改良技术研究
泥质粉砂岩地层地铁盾构掘进渣土改良技术研究摘要：盾构施工技术以其适应性强、推进速度快、干扰小等优点在世界范围内日益普及，并在地铁、市政、电力隧道施工中得到广泛应用。
而土压平衡盾构(EPB)是世界上应用最广泛的全断面隧道掘进机，面对城市地层环境复杂、管线分布密集、建筑物集中等复杂工况，能够安全、快速、精准地进行地铁施工。
在隧道施工过程中，为保障盾构施工开挖面稳定，维持土压平衡，防止出现喷涌、土仓压力波动等问题，需要对开挖面、土仓土体进行渣土改良。
土压平衡盾构渣土改良的目的是将刀盘切削土体改良成塑性流动状态，通过在开挖面、土仓等位置添加渣土改良剂提高渣土输送能力，同时对于开挖面支撑稳定、刀具切削能力亦有加强。
改良后的土体应具备低摩擦、高流动、低渗透和优良的黏稠性等性质。
基于此，本篇文章对泥质粉砂岩地层地铁盾构掘进渣土改良技术进行研究，以供参考。
关键词：泥质粉砂岩地层；地铁；盾构掘进；渣土改良技术引言近年来，由于盾构法具有掘进速度快，对周围地层扰动小等优点，因而广泛应用于地铁区间隧道施工。
然而，盾构顺利掘进的关键是使渣土保持为塑性流动状态，利于土仓内渣土建立有效土压以平衡掌子面水土压力，同时防止出现刀盘结泥饼、喷涌或土仓闭塞等问题。
由于地层原状渣土塑流性难以满足盾构顺利掘进要求，需进行渣土改良，使其具有理想的塑流性状态。
众多学者对不同地层条件下渣土改良技术进行了深入研究，依托某盾构工程，详细阐述了泥质粉砂岩地层中的改良方法与改良参数。
分析了粉质黏土和砾砂不同比例组合颗粒组分，展开室内及现场试验研究混合渣土的流动状态和渗透性。
研究结果表明，一定含量的粉质黏土可有效改善渣土塑流性及渗透性，但其含量高于70％时有结泥饼风险。
采用泡沫、膨润土泥浆及聚合物等改良剂改良砂卵石地层渣土，探明了该种地层中改良剂的添加比例，优化了改良方案，有效降低了工程成本。
1渣土改良剂地层适应性分析土压平衡盾构渣土改良剂和改良手段的选取需要根据具体施工地层条件进行确定，不同改良剂具有各自的适应条件，如分散剂和抗黏剂适用于黏性较高的黏土和泥岩地层，膨润土和聚合物适用于土体粒径较大的砂性地层，泡沫剂的适应范围较广。
盾构隧道渣土改良理论与技术研究综述
盾构隧道渣土改良理论与技术研究综述摘要：由于盾构隧道工程的内容多，需要积极探讨各种地层渣土改良技术，在掌握基本理论知识的基础上，对此工程地段地质中的粉质黏土等内容进行有效改善，保证具体的施工可以满足土压盾构施工要求，更好地配备渣土改良系统，提高盾构隧道渣土改良的质量。
关键词：盾构隧道；渣土改良理论；技术研究；综述前言：在具体的盾构施工中，经常会遇到结"泥饼"和刀具磨损等多种问题，为了保证此工程的顺利进行，需要积极采取措施对渣土进行有效改良,主要目的是确保隧道顺畅施工的基础上，完善渣土改良的方案，对不同的改良技术进行整合，从而保证盾构隧道渣土改良技术在具体施工中的有效实施。
一、盾构隧道渣土改良技术的发展现状如今，为了提高我国建筑施工的效果，在隧道开挖过程中，需要在保证施工质量的基础上，合理使用盾构法，提高盾构施工质量。
可以结合实际施工进度，对渣土的实际状态进行调整，然后通过不同技术的改良，保证施工过程的顺利性和稳定性。
在保证其施工安全的基础上，结合复杂地层，完善施工方案，结合施工现场地质情况,了解渣土的特点，然后在此基础上选择最佳的渣土改良剂，提高实际改良的效果[1]。
由于盾构的施工项目比较多，施工流程也非常复杂，所以在其中存在排渣困难和盾尾失效等问题，更会严重影响隧道施工本身的安全性以及掘进效率。
为了避免对盾构施工质量带来影响，积极开展渣土改良以及盾尾密封工作，应用不同的理论知识，解决其中的问题。
同时，还需要分析盾构隧道渣土改良理论知识，加强对不同技术的应用，同步注浆充填剂等盾构新型技术，加强对特种材料的应用，加强其与配套施工技术的联合应用，通过对此内容的分析，为复杂环境渣土的改良提供保障。
在此过程中，还需要详细剖析了国内外的盾构渣土改良理论内容，加强对技术发展动态分析的力度，总结其中的研究不足之处。
最后，还需要提出渣土改良技术，加强对水环境以及温度地控制，不断强化渣土改良效果。
土压平衡盾构渣土改良技术总结
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。
昆明地铁某区间盾构渣土改良技术试验
昆明地铁某区间盾构渣土改良技术试验2018年10月目录1. 研究背景 (1)1.1工程概况 (1)1.2 地质概况 (1)1.3 重叠下穿既有线概况 (2)1.4 施工概况 (4)1.5 渣土改良研究必要性 (6)2. 高压富水圆砾地层渣土改良技术研究 (7)2.1 改良剂选取及性能测试 (8)2.2 渣土流塑性测试 (13)2.3 渣土抗渗性测试 (27)2.4 室内试验结果总结 (29)3. 盾构渣土改良技术建议 (29)3.1 渣土改良方案及参数 (29)3.2 相关工艺建议 (32)4. 后续现场跟踪反馈机制建议 (32)5. 结论 (33)1. 研究背景1.1工程概况昆明地铁XX区间西起小菜园站，如图1.1所示，出站后沿昆石米轨线路（目前已停运）敷设，在下穿小菜园立交桥后向东南方向偏移，横穿盘龙江，在下穿万华路后约300m时区间左、右线竖向间距逐渐拉大，平面间距逐渐减小，最后以上下重叠（左上右下）的方式下穿火车北站隧道涵洞段及昆明地铁2号线（已运营），最后接入火车北站，区间隧道起讫里程为：左线ZDK8+435.252～ZDK9+966.915，全长1538.913m；右线YDK8+435.252～YDK9+966.915，全长1531.694m。
图1.1 XX区间总平面图1.2 地质概况图1.2为XX区间地质纵断面图，盾构隧道所穿越的主要土层为圆砾地层，局部地区穿越黏土和砾砂层；圆砾地层中有少量呈透镜状粉土、粉砂、砾砂层，各地层主要特点如下：（1）圆砾：灰黄、浅灰、灰褐色，稍密～中密状，饱和。
圆砾含量50%～80%，粒径2～20mm为主，最大粒径40mm，砾石成份为泥岩、砂岩、灰岩质、玄武岩等，颗粒磨圆度较好，软硬岩皆有，砂土充填为主，局部黏性土充填，为区间盾构隧道穿越主要地层。
经取样分析，粒径大于2mm颗粒含量占总质量的50%，大于20mm含量占总质量的13.78%，属Ⅱ级普通土。
（2）砾砂：灰黄、褐黄、兰灰、灰褐色，稍密～中密状，富水。
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。
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盾构渣土改良研究报告北京地铁8号线天桥站~永定门外站目录1 渣土改良研究现状 (1)1.1 渣土改良的原因 (1)1.2 渣土改良的作用及目的 (4)1.2.1 渣土改良的作用 (4)1.2.2 渣土改良要达到的状态 (4)1.3 常用的土体改良剂 (5)1.3.1 界面活性材料类 (6)1.3.2 矿物类 (9)1.3.3 高分子类聚合物 (11)1.3.4 分散剂 (13)1.3.5 水 (13)1.3.6 不同渣土改良剂比较 (13)1.4 渣土改良剂添加部位 (14)2渣土改良应用实例 (15)2.1 无水砂卵石地层 (15)2.1.1 北京地铁4号线20标 (15)2.1.2 北京地铁10号线2期 (15)2.1.3 北京地铁10号线（莲花桥—六里桥） (15)2.1.4 北京地铁4号线（动物园站—双榆树站） (16)2.1.5 北京地铁5号线试验段 (17)2.1.6 北京地铁4号线角门北路站—北京南站 (17)2.1.7 北京地铁9号线丰台东大街站—丰台北路站 (18)2.1.8 北京地铁7号线达官营站—广安门内站区间 (18)2.1.9 无水砂卵石地层渣土改良应用小结 (18)2.2 富水砂卵石地层 (19)2.2.1 北京地铁九号线六标 (19)2.2.2 成都地铁一号线 (19)2.2.3 长沙地铁2号线（体育公园—长沙大道） (20)2.2.4 富水砂卵石地层渣土改良应用小结 (21)2.3 粉质黏土、粉土层 (21)2.4 全断面砂层 (21)2.4.1 西安地铁一号线二标 (21)2.4.2 哈尔滨地铁一号线（程哈东站—南直路站） (22)2.4.3 广州地铁3号线（珠江新城站—客村站） (22)3 不同地层渣土改良剂选用 (24)3.1 软土地层 (24)3.2 砂卵石地层 (24)3.3 砂性土地层 (25)3.4 硬岩地层 (26)3.5 富水地层 (26)3.6 总结 (26)4 北京地铁八号线三期05标渣土改良 (28)4.1 工程概况 (28)4.2 工程地质和水文地质概况 (28)4.2.1工程地质 (28)4.2.2 水文地质 (31)4.2.3 纵断面工程地质和水文地质情况 (32)4.3 改良对象和添加剂的确定 (32)4.4 渣土改良试验内容 (32)4.4.1 室内试验 (32)4.4.2 现场试验 (33)4.4.3 试验方案 (33)4.5 本标段渣土改良总结 (35)1渣土改良研究现状1.1 渣土改良的原因渣土改良就是通过盾构配置的专用装置向刀盘面，土舱内或螺旋输送机内注入水、泡沫、膨润土、高分子聚合物等添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土舱搅拌装置或者螺旋输送机选择搅拌使添加剂与土渣混合，使盾构切削下来的渣土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力。
进行渣土改良的原因：1）土压平衡式盾构的基本原理通过电机驱动主轴带动刀盘旋转，在刀盘旋转的同时，安装在刀盘面上的切削刀具切入土中并将土体切割撕裂；刀盘切削的渣土通过刀盘上的开口部分挤压进入并填满土舱，土舱内的渣土在土舱壁的加压作用下与刀盘前方的水土压力保持平衡，使得开挖面保持稳定状态；同时，利用螺旋输送机将土舱内的部分渣土排出，并使得排出土量与盾构掘削土量维持平衡。
2）土压平衡盾构渣土的作用及性状土压平衡盾构维持工作面稳定的介质为渣土。
土压平衡式盾构施工中开挖出来的土体充满刀盘和隔板之间的压力仓，一方面开挖土作为支撑开挖面稳定的介质，其土性对开挖面的稳定起着决定性的作用。
另一方面，它有源源不断地由螺旋输送机向外排出，它的土性好坏直接影响着出土的顺利与否。
为维持土舱内土压力的稳定和方便渣土的排出，土舱内的渣土应该具有可塑性强、流动性好、密度低、内摩擦小、渗水性弱的特征。
如果地层是相似于淤泥质黏土层的话，只要在压力舱内通过旋转翼板搅拌，就可满足这种状态顺利进行施工。
一般来说，开挖出来的泥土不具有以上特性：在有的情况下，有的渣土流动困难，易压实固结，产生泥饼或泥团，因此要求刀盘具有较大的扭矩，以确保渣土畅流无阻；另外在透水性土层中，在水的作用下，渣土在螺旋输送机内排出无法形成有效的压力递减，土舱内的土压力难以稳定……所以土压平衡盾构自身对地层的适应范围相对较窄。
3）渣土不良带来的施工困难北京地铁盾构隧道的工程实践和国内外诸多施工实例表明，土压平衡式盾构施工成功的关键就是要将从开挖面上切削下来的土体在压力仓内调整成一种比较理想的状态，使土体的性质满足一定的基本条件后，盾构开挖和排土才能顺利地进行。
当开挖土的状态不能满足这一要求时，就会给施工带来困难，这种施工困难主要表现为以下几种：①刀具磨耗严重随着盾构法在国内地铁施工中的广泛使用，刀具磨损已经成为一个影响盾构隧道施工质量和进度的关键问题。
刀盘作为盾构机的一个关键部件，在地下掘进过程中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等，刀盘在一定转速和压力条件下进行地下挖掘，刀具要承受非常高的工作压力和温度，恶劣的工作条件会降低刀具的使用寿命。
特别是在砂卵石地层，盾构刀具往往磨损严重，容易破损、脱落，经常导致工程事故的发生，给整个工程的工期、造价带来严重的影响，甚至威胁人的生命。
这种情况在北京地铁盾构掘进中普遍存在，在北京地铁9号线06标段军事博物馆站—东钓鱼台站区间，盾构从世纪坛始发并向北掘进不到200m的检查井中发现：整个刀盘上的刀具磨损非常严重，必须重新购买，全部更换。
在北京地铁9号线02标段丰—科区间、地铁10号线二期11标西—六区间和17标段火—终区间盾构掘进几百米后发现整个刀盘上的刀具磨损非常严重，必须更换。
因此，研究如何减小盾构刀盘的磨损对延长盾构机掘进距离，提高盾构机的工作效率具有重要意义。
而选用合适的土体改良剂可以对刀具起到一定的润滑和冷却作用，并且改善土体的流塑性，使之切削成流动型，减少对刀盘面板和刀具的磨损，延长刀具的使用寿命。
②刀盘及压力仓的结饼和闭塞压力仓结饼是由于开挖土缺乏流动性，在盾构机推进压力的作用和较高的温度环境下，在压力仓内发生压密、固结排水，形成坚硬“泥饼”的现象。
通常在可塑、硬塑状的粘土类地层、粘土质砂土地层、泥岩、泥质粉砂岩、母岩为花岗岩的残积土层、全风化岩层和强风化岩层等黏土矿物含量超过25%的地层中极易形成泥饼，并且随着矿物含量的增加，相同施工设备和工艺的条件下，泥饼形成的可能性将增加。
压力舱内发生结饼后如果没有其它补救措施，则这种泥饼将不断扩散进而使整个压力舱发生堵塞，导致刀盘转矩过大，开挖困难或无法进行，引发刀盘主轴承温度过高，甚至出现主轴承损坏的严重后果。
压力舱闭塞是由于开挖土体在压力舱成拱，使盾构机不能正常出土，进而土体压实充满压力仓，而缺乏流塑性的土体又使搅拌翼的阻力上升，加大刀盘扭矩，引起施工困难。
压力舱内土体成拱后，若盾构施工继续推进，土体会进一步压缩，导致拱作用更加剧烈。
北京地铁9号线04标丰—六盾构区间和10号线二期11标西—六盾构区间采用土压平衡式盾构掘进时，由于压力舱内的结饼和闭塞等导致舱内的压力失控，造成地面隆起和扭矩上升，甚至无法掘进，必须停机开仓，采用人工丰镐破除，严重影响了施工进度。
丰—六盾构区间由于结饼不得不停机开舱处理。
然而由此引发了地面塌陷等问题，对周围环境产生了重大影响。
③土压平衡很难建立由于有些地层的塑流性较差，设定的工作压力不能顺利地传递到开挖面，不易实现连续的动态平衡，使开挖面稳定难以保持，导致地表隆沉幅度增大。
④螺旋排土器出口处的喷涌土压平衡式盾构机在砂砾层等强透水层地基施工时，开挖面过高的水压力会导致盾构机螺旋输送机出口发生地下水大量流失，严重时会发生涌水、涌砂和掌子面失稳问题，影响掘进效率。
⑤电流消耗过大和发生卡机事件由于刀具、刀盘与土体间的摩擦因数大，因此，扭矩及推力也相应的增大，造成电流消耗过大，油压增大，甚至发现机械故障的现象。
若开挖面不能保持平衡，开挖面前上方发生坍塌，或遇到卵石块较多的情况，就会发生卡机事件，使盾构机刀盘不能转动。
因此，为扩大土压平衡盾构机对地层的适应范围，必须采用土体改良技术来对开挖后的渣土进行改良，使其具有上述特性。
根据地层情况，向开挖土舱内注入泡沫、粘土或添加剂，进行强制搅拌，使渣土具有可塑性和不透水性，螺旋机排土顺畅，土舱内的压力容易控制和稳定，并减少刀盘功率消耗。
土体改良技术作为土压平衡盾构法施工的一个重要组成部分，对盾构法隧道的发展有着深远影响，纵观目前国内各盾构的使用工况，不难发现，土体改良技术的应用情况，对降低工程造价和提高工程施工进度都有着决定性作用。
1.2 渣土改良的作用及目的1.2.1 渣土改良的作用在盾构施工中尤其是在复杂地层及特殊地层盾构施工中进行，渣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，其主要作用如下：1）提高土舱内渣土的抗渗透能力，避免开挖面因排水固结而造成较大的地表沉降或坍塌事故，也可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象；2）降低土舱内渣土以及开挖面土体的内摩擦角，减少渣土对刀盘刀具的磨损，降低刀盘扭矩，提高盾构机掘进效率；3）降低土舱内渣土以及开挖面土体的黏聚力，提高土舱内渣土的可塑性，防止渣土粘附在刀盘上结成泥饼；4）提高土舱内渣土的和易性，使切削下来的渣土顺利快速进入土舱并利于螺旋输送机顺利排土；5）使渣土具有较好的土压平衡效果，使盾构机前方土压计反映的土压数值更加准确，利于稳定开挖面控制地表沉降；6）冷却，适当降低刀盘刀具的工作温度。
1.2.2 渣土改良要达到的状态为保证土舱内渣土能顺利排出，渣土需具有塑性流动状态，也即流塑性。
1）从土力学角度分析，土舱内渣土的流塑性，包括以下三个方面：①土体不易固结排水。
当推力通过隔板传递到土舱内时，如果土舱内土体迅速排水固结，就会在土舱内形成固结土饼，土水分离会影响土舱内土体的循环和排土，因此土体要保持不易固结排水的状态。
②土体处于塑性流动状态。
土舱内的土体应具有高含水率、强度较低而易于翼板搅拌的特性。
这一特性可保证土体受到挤压时向螺旋输送机内发生塑性流动而顺利完成排土，形成所谓的“挤牙膏”效应。
③土体具有不透水性。
只有压力仓的土体具有足够的不透水性，才能保证维持开挖面上的水压力，同时也能防止排土口发生“喷涌”现象。
2）压力仓内土体的塑性流动状态由以下指标进行衡量：坍落度T、抗剪强度τ、渗透系数k和压缩系数a v。
①坍落度T土舱内土体的流动性直接决定了螺旋输送机的排土状态。
如果土体的流动性较好，螺旋输送机的排土量就容易控制，从而可以较好的控制开挖面的稳定。
一般对于土舱内土体的流动性可以用坍落度来衡量，现场施工经验表明：土体的坍落度在16~20cm范围时，可认为其满足塑性流动状态的要求。