浅谈泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验
浅谈泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验
浅谈泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验摘要：泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验对于实践具有重要的作用，通过试验能够把握泥质粉砂岩土的最佳坍落度，以此推算出坍落度，并且最终还能够得出包括了含水率以及泡沫比在内的函数关系，充分考虑盾构施工的因素具有重要意义。
利用泥质粉砂岩地层涂鸦平衡盾构渣土改良试验能够为渣土改良提供具体的方法，而且控制效果更好，本文对此试验作了详细介绍。
关键词：泥质粉砂岩地层；土压平衡盾构；渣土改良；试验；实施；实践引言土压平衡盾构属于地铁施工中非常常见的工具，由于它具有施工速度快的特点，所以应用价值较高，而且从其影响来看，对于环境的影响相较于其他方法来讲更小，这也是其近年来比较火的原因。
土压平衡盾构施工需要被满足相关要求。
国内外对渣土改良作了许多的试验，研究确定了物理力学指标测定对渣土改良具有重要意义。
一、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验1、渣土级配以及渣土的含水率结合相关研究发现，影响渣土状态的因素很多，其中渣土级配最明显。
因此实践中对于渣土的级配需要把握准确，可以通过现场调研的方式获得。
调研结果显示当渣土粒径大于20㎜的时候不影响其结泥饼。
结合统计的结果选择粒径不同但是性质相同的泥质粉砂岩渣土作为试验对象。
通过实践数据可以知道，当盾构结构应用到施工中的时候，渣土的含水率仍然处于变化的状态。
本文试验的时候选择了三组渣土作为对象，分别对他们的含水率进行了测验。
2、泡沫改良剂以及渣土改良的具体试验渣土改良中常见的有泡沫改良剂，本次试验同样选其作为对象，并对比了国内外流行的改良泡沫剂。
为了更好地记录数据和参数，针对渣土改良之后的状态设定了明确的评价指标，即坍落度。
由于这种方法比较常用而且成本较低，所以应用价值较高。
坍落度这一评价指标其实包括了多个内容，其中又以渣土的和易性以及稠度为主要内容。
最佳坍落度值的确定要根据具体的情况进行。
二、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验结果1、试验结果试验的过程中详细记录试验泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良的结果，并且对于渣土的状态也作了详细的分析，并通过描述确定了样本。
泥岩地层盾构渣土改良技术研究
泥岩地层盾构渣土改良技术研究
单青红
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】依托成都轨道交通资阳线盾构工程穿越泥岩地层进行盾构防泥饼渣土改良方案研究和大量实践,分析了泥饼的形成过程和影响因素,并结合泥岩地层特性,提出了合理的渣土改良方案,包括用取改良材料、开展渣土改良试验、确定改良参数的范围,并根据现场实际情况进行修正,指出实施安全质量控制要点和掘进控制措施,可以有效预防盾构泥饼对掘进施工产生的负面影响。
【总页数】3页(P217-219)
【作者】单青红
【作者单位】中铁十四局集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U455.43
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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
太原市砂卵石地层土压平衡盾构渣土改良试验研究
太原市砂卵石地层土压平衡盾构渣土改良试验研究发表时间：2019-04-03T11:02:52.990Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第34期作者：齐春杰[导读] 为了解决太原西南环线东晋隧道盾构区间砂卵石地层渣土改良难题，采用泡沫剂、膨润土作为改良剂进行渣土改良试验中铁六局集团有限公司摘要：为了解决太原西南环线东晋隧道盾构区间砂卵石地层渣土改良难题，采用泡沫剂、膨润土作为改良剂进行渣土改良试验，主要试验包括坍落度试验和渗透试验。
通过分别配比泡沫、膨润土溶液，可得出泡沫、膨润土与水最优配比及膨化时间：泡沫浓度3%，膨润土和水质量比1：6，泥浆膨化24h。
然后用最优配比的泡沫溶液与膨润土溶液与渣土拌和，进行下一步试验，试验证明：单独用泡沫或膨润土改良砂卵石渣土效果不理想，采用混合液改良效果较好；当渣土含水率调整到15%，膨润土添加3~5%，泡沫添加10~15%（原液比例3%），改良后渣土坍落度能达到200mm左右，满足土压平衡盾构对于改良渣土和易性的要求。
关键词：土压平衡盾构；砂卵石地层；渣土改良；坍落度试验；渗透试验0引言随着城市交通的不断发展，国内外隧道建设逐渐向大深度、大断面、长距离的方向发展，“一洞双线”、“一洞多线”等不断建成。
但是大直径盾构隧道大多采用泥水平衡盾构，土压平衡盾构使用较少，国内成功案例仅限于单一地层，并且在铁路隧道建设方面尚无实例。
为保证正常掘进，渣土改良至关重要，目标是改良渣土的流塑性、提高不透水性、降低内摩擦角。
针对渣土改良的课题，国内外学者进行了大量的研究。
Stephane Quebaud[1]通过研究土压平衡盾构施工中的气泡添加剂，得出改良后的渣土渗透性和气泡添加量有直接关系；A.Bezuijen[2]设计了压力仓模型，对气泡和砂土混合后土体的渗透性、压缩性、粘滞性和孔隙水压力进行了研究；Sotiris Psomas[3]认为泡沫添加剂能减小混合砂的抗剪性，显著降低其渗透性；邱龑[4]等通过常水头试验，测定了采用泡沫剂[5~6]、膨润土[7]和聚合物改良后的富水砂性土渗透系数；相关研究还有叶新宇等对泥质粉砂岩[8]、胡长明等对砂层[9]地层进行渣土改良试验。
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。
土压平衡盾构机穿越中等风化粉砂质泥岩渣土改良技术
总551期2020年第29期（10月中）收稿日期：2020-06-28作者简介：柏春林（1995—），男，助理工程师，从事盾构施工技术管理研究工作。
土压平衡盾构机穿越中等风化粉砂质泥岩渣土改良技术柏春林（中建八局轨道交通建设有限公司，江苏南京210000）摘要：结合宁句线句容站—东句盾构井区间穿越中等风化粉砂质泥岩地层施工案例，通过分析该项目水文地质条件，针对中等风化粉砂质泥岩地层黏性高的问题，提出“分散型泡沫剂+水”作为改良剂进行渣土改良的方案。
工程实践表明：该改良剂应用在中等风化粉砂质泥岩地层的效果良好，可进一步推广应用。
关键词：中等风化粉砂质泥岩；渣土改良；改良剂中图分类号：U455.43文献标识码：B1工程概况南京至句容城际轨道交通工程施工总承包DS6-TA02标全长17.286km ，含5站（2座地下站，3座高架站）7区间1出入线及1车辆段，起点为汤山站，向东经黄梅站、宝华山站，过肖杆河转向南，过杨塘路站后，逐渐由高架转为地下，经东大街站后，在二圣路南侧设终点站句容站。
其中句容站—东句盾构井区间南起句容市汽车客运站，北至好家园小区，区间线路沿宁杭南路下方敷设，侧穿新城吾悦广场、状元新村等建（构）筑物，单线长度为0.88km ，采用盾构法施工，主要穿越中等风化粉砂质泥岩地层。
2工程地质及水文地质情况2.1工程地质场区地表普遍分布人工填土，填土以下覆盖层主要为软塑~硬塑粉质黏土，卵石混粉质黏土，局部夹少量粉土、粉砂，下伏基岩为白垩系浦口组粉砂质泥岩、侏罗系龙王山组凝灰角砾岩，岩面起伏较大，一般埋深在2.4~18.4m 。
区间隧道洞身主要穿越中等风化粉砂质泥岩地层，该地层岩体较为完整，有少量闭合裂隙发育，裂隙中充填薄层石膏，基岩质量等级为V 级，遇水易软化。
隧道上部覆土厚度11.0~18.6m ，主要为填土、粉质黏土和强风化粉砂质泥岩，填土厚度1.0~5.8m ，粉质黏土厚度0~11.2m ，强风化粉砂质泥岩厚度0.7~6.6m 。
破碎地层土压平衡盾构渣土改良实验研究
破碎地层土压平衡盾构渣土改良实验研究作者：王越来源：《消费导刊》2019年第07期摘要：对于地层中的浅埋段，在实地采取不同类型掘进参数得到不同类型的渣土进行深入研究，对在不同含水量和不同成分配比下所得到的岩质渣土和泡沫剂改良砂质的坍塌程度、塑流状混合物的含水量进行定量研究，通过得到的数据深入研究泡沫剂含量和含水量、渣土流动性的关联。
实验大量数据表明，当泡沫剂含量为40%，含水量在16%到18%时，改良成效显著，经济成本最低，收益高。
关键词：破碎地层土壤结构改良土压平衡盾构法泡沫剂含量引言：随着社会经济的進步与人类文明的发展，地面以下的空间工程也渐渐地得到了重视。
就我国当前形势而言，一线城市甚至二线城市大都通过盾构施工的方式兴建地铁工程。
但是因为不同地区的土层结构差别较大，通用的土压平衡盾构施工法场遭遇刀盘扭矩太大、姿态无法调控、掘进进程迟缓、难以出渣和地表突起、塌陷等困难。
该方法掘进时，其前端刀盘尖端旋进土壤，后隔板与掌子面间形成泥土空腔，若土体把土仓覆盖，其压力与切削面上的水、土压力大致相仿，就可以把掌子面稳定住，但前提是土壤本身具备良好的塑流性。
在施工前必须充塑渣土的流动性，才能够让土壤的塑状流动性提升，进一步使得喷涌量和刀具的磨损速度大幅度降低。
国内外学者为确保该方法的施工能够适应各种情形，进行了海量的科研探索。
A，Bezuije 等研究工作者模拟了相应的压力效应仓，向其中投入了适量气泡，对于其中混合土的压缩程度、黏着程度、渗透程度以及空隙间水压力进行了深刻探索。
张明晶等应用朱伟教授研制的发泡剂和发泡装置进行发泡进行土壤改良时发现，在一定范畴内，随气泡掺量增加，土体强度不增反减。
一、工程难点因为地层破碎、隧道埋深浅等原因，开挖土的流动性就会非常低，如果保持高温的前提下盾构机持续推进压力，就会导致土仓里排水压密、固结，生成泥饼，导致螺旋输送机管道的拥挤，大大降低刀具工作的效率：同时，如果隧道通过破碎地层，相应的裂隙水和承压水的遍布范畴及水位变动很大，在该地层作业时，螺旋机排土器的出口处出极易喷涌，这就会让渣土堆积并导致隧道积水，让掘进进度停滞不前。
土压平衡盾构施工穿越砂层渣土改良试验研究
基金项 目： 陕 西 省 科 技 攻 关 计 划 项 目（ ２ ０ １ １ ｋ ｌ ０ —２ ０ ） ； 包 头 市 科 技 计 划 项 目（ ２ ０ １ １ ｘ １ ０ ０ ６ ； ２ ０ １ ２ ｘ １ ０ ０ ２ ） 作者 简介： 胡长 明（ １ ９ ６ ３ 一 ） ， 男， 教授 ， 博 士研 究 生导 师 ， 博 士， 从 事 土 木工 程 施 工 与 管 理 研 究 ．
２ ． １ ４ 粉质粘土
工 的优化泡沫掺入比． 然而 ， 采用发泡剂作为改 良剂 虽然效果较 为理想 ， 但容 易造成 污染 ， 高效无 污染 发泡剂 又不能节 约成本． 同时对于细粒含量少 的土体 ， 透水性 高 的土 体发泡 剂改 良效 果 并不理想． 膨润土泥浆作为 另外一种 常用 的改 良剂 能够较好 的 节约成本 ， 但又没有合理的掺入比规定． 本文 针对 土压 平衡 盾 构 穿 越 砂 性 土 层 时 遇 到 的技 术 难 题， 采 用膨 润 土作 为 改 良剂 ， 进 行 室 内渣 土 改 良试 验 ，得 出
土压平衡 盾构 主要 适用于粘性 土地层开挖 ， 在穿越砂 土地层 时 ， 由于砂层 渣 土流塑性 差 ， 摩擦 系数 大 ，
强度高 ， 盾构 机推力大 大增加 ， 出土不 易 ， 刀盘 扭矩 、 螺旋输送 机扭 矩增 大 ， 降低 掘进速 度甚 至无法 推进． 同 时在砂层 中， 盾 构机 刀盘升温快 ， 刀盘及螺旋磨 损较大 ， 这些 问题导致 土压平衡盾构 在砂层 中掘进 困难． 针对以上 问题 国内外应用较多的是掺入改 良剂 ， 改善砂层特性． 朱 伟口 等对盾 构用气泡 的性 能及对开挖 土体改 良效果影响进行研究 ， 得 出 了气 泡改 良开挖土体 的主要 影 响因素 ； 宋克志［ ２ 等对泡沫技术进行 了试 验研究 ， 并进行 了现
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浅谈泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验
发表时间：2019-04-03T11:40:01.027Z 来源：《建筑模拟》2019年第2期作者：焦倓然
[导读] 泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验对于实践具有重要的作用，通过试验能够把握泥质粉砂岩土的最佳坍落度，以此推算出坍落度，并且最终还能够得出包括了含水率以及泡沫比在内的函数关系，充分考虑盾构施工的因素具有重要意义。
焦倓然
中铁五局集团有限公司城市轨道交通工程分公司
摘要：泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验对于实践具有重要的作用，通过试验能够把握泥质粉砂岩土的最佳坍落度，以此推算出坍落度，并且最终还能够得出包括了含水率以及泡沫比在内的函数关系，充分考虑盾构施工的因素具有重要意义。
利用泥质粉砂岩地层涂鸦平衡盾构渣土改良试验能够为渣土改良提供具体的方法，而且控制效果更好，本文对此试验作了详细介绍。
关键词：泥质粉砂岩地层；土压平衡盾构；渣土改良；试验；实施；实践
引言
土压平衡盾构属于地铁施工中非常常见的工具，由于它具有施工速度快的特点，所以应用价值较高，而且从其影响来看，对于环境的影响相较于其他方法来讲更小，这也是其近年来比较火的原因。
土压平衡盾构施工需要被满足相关要求。
国内外对渣土改良作了许多的试验，研究确定了物理力学指标测定对渣土改良具有重要意义。
一、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验
1、渣土级配以及渣土的含水率
结合相关研究发现，影响渣土状态的因素很多，其中渣土级配最明显。
因此实践中对于渣土的级配需要把握准确，可以通过现场调研的方式获得。
调研结果显示当渣土粒径大于20㎜的时候不影响其结泥饼。
结合统计的结果选择粒径不同但是性质相同的泥质粉砂岩渣土作为试验对象。
通过实践数据可以知道，当盾构结构应用到施工中的时候，渣土的含水率仍然处于变化的状态。
本文试验的时候选择了三组渣土作为对象，分别对他们的含水率进行了测验。
2、泡沫改良剂以及渣土改良的具体试验
渣土改良中常见的有泡沫改良剂，本次试验同样选其作为对象，并对比了国内外流行的改良泡沫剂。
为了更好地记录数据和参数，针对渣土改良之后的状态设定了明确的评价指标，即坍落度。
由于这种方法比较常用而且成本较低，所以应用价值较高。
坍落度这一评价指标其实包括了多个内容，其中又以渣土的和易性以及稠度为主要内容。
最佳坍落度值的确定要根据具体的情况进行。
二、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验结果
1、试验结果
试验的过程中详细记录试验泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良的结果，并且对于渣土的状态也作了详细的分析，并通过描述确定了样本。
在试验的过程中改良效果的确定依靠的是观察法，通过观察渣土的流动性来判断。
结果显示状态良好的渣土其坍落度值保持在17-20㎝之间。
再者前文提到了泡沫改良剂，通过试验结果可以看到当泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土的含水率较高的时候，对于它进行的改良试验中用到的泡沫改良剂较少。
当含水率较低的时候则会应用到更多的泡沫改良剂。
2、渣土改良参数范围选定
渣土改良参数范围的选定需要结合渣土改良结果进行，结果中包括了渣土的含水率以及渣土改良所需要的泡沫改良剂量，将这一组数据进行拟合，能够获得两者之间的函数关系，进而确定参数。
土压平衡的建立需要合适的条件，一般实践中如果遇到含水率较高的渣土，土压平衡的建立就会相对困难，因为盾构掘进的过程会更加复杂，进而难度加大。
但是相应的当渣土的含水率过低也会影响到盾构的掘进，同样会引发推进困难等问题，对于节省能耗也极为不利。
所以为了改良渣土最好的办法就是将其含水率控制在合适的范围之内。
可以从渣土的黏度来判断其含水率，再结合渣土即泥质粉砂岩的性质得出最后的结果。
具体试验当中还需要考虑到渣土的泡沫比问题，由于不同泡沫比情况下的渣土状态不一样，所以要注意其液塑限问题。
通过这种客观且全面的方法才能够最终得出想要的结果，并选定渣土改良参数范围。
3、渣土改良施工参数的形成
泥质砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验完成之后得出的参数要经过检验并优化，最终试验的结果对于实践才具有意义。
改良之后的参数可以应用到现场施工中，除了综合考虑到改良泡沫剂的浓度以及发泡率之外，还需要结合大气压以及盾构土仓压力。
这一环节中非常重视各项参数的准确性，因此要综合基本情况加以确定，结合精确的计算公式计算盾构施工每环渣土改良的参数范围。
结果显示当注水量保持在6.5-9.9m3的时候其泡沫剂的用量则应当在25.5到68.5L之间。
当然了为确保参数能够真正地引导实践，对于泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土的改良产生实践意义，需要在改良参数的过程中确定相应的原则，本文坚持的是注水量如果增大，那么则应当按照增大的比例缩减泡沫剂的量，最终得出的参数结果也才会有效。
三、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良精细化控制
1、渣土改良施工控制参数
泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良施工控制参数要想有效，要针对渣土改良的参数作深入细化。
一般实践中影响渣土改良参数的是盾构的工作状态，尤其是盾构在工作时的速度对于改良参数的影响较大。
所以需要综合这些因素明确渣土改良参数。
这里需要三个参数，其一是盾构每环掘进速度，其二是泡沫剂用量，其三是注水量，要明确这三者之间的关系，才能够确定情况。
2、渣土改良参数现场验证
针对渣土改良精细化控制措施的适用性需要进行验证，以确保试验的价值。
除了需要做好改良参数的统计分析之外，还要掌握参数控制前后渣土改良的状态，并将参数记录下来。
注水量如果存在了较大的浮动，往往都是因为盾构掘进速度与注水的速率之间不相适应。
而当匹配了之后注水量会开始步入稳定状态中。
试验表明当泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良的参数能够得到充分控制之后，还是应当对掘进参数加以验证。
由于改良参数范围太大了，会出现无法控制的情况，所以在应用改良剂的时候需要将其量适当减少。
如此一来盾构的掘进参数才会逐渐降低，最终实现的才是渣土改良精细化控制的目的，对于实践产生的价值才会明显。
结束语
目前我国对于泥质粉砂地层涂鸦平衡盾构渣土改良的研究还是比较重视室内，而且具体的试验当中往往会忽视施工过程中的客观因素，导致最终试验结果不够准确，无法指导实践。
对此本文作了详细的分析，在此基础之上提出了改良方案，针对系统的渣土改良措施也作了介绍。
希望今后关于土压平衡盾构渣土改良的研究更加深入，解决更多的问题。
参考文献：
[1]叶新宇，王树英，阳军生，肖超，周纯择.泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良技术[J].铁道科学与工程学报，2017，14（09）：1925-1933.
[2]崔振东，陈云峰，何勇飞.南宁泥质粉砂岩地层中土压平衡盾构掘进渣土改良技术[J].建筑技术，2017，48（07）：751-754.
[3]叶新宇. 泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验研究与应用[D].中南大学，2014.。