盾構(gòu)施工渣土改良專項方案

1、盾構(gòu)施工渣土改良專項方案盾構(gòu)施工渣土改良專項方案編制依據(jù)（1）隧道施工圖（2）鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（TZ204-2008）（3）公司質(zhì)量管理體系- 要求（ GB/T19001-2000）一、工程概況本工程盾構(gòu)區(qū)間總長度3566.5m ，附屬工程包括7 個聯(lián)絡(luò)通道、 2 個防淹門、12 個洞門。盾構(gòu)區(qū)間采用德國進(jìn)口的兩臺直徑8.84 米的海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工。二、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件2.1 地形地貌本線地處廣東省中部，沿線經(jīng)過珠江三角洲海陸交互沉積平原區(qū)，地形平坦，地面高程多為 0 10m，僅佛山西站附近有零星剝蝕殘丘分布， 高程 1020m。區(qū)內(nèi)道路縱橫，水網(wǎng)發(fā)達(dá)，河流縱多，

2、主要河流有汾江、東平水道、吉利涌、潭洲水道、陳村水道等，均為通航河道。2.2 工程地質(zhì)條件（1）洞身地層本標(biāo)段區(qū)間盾構(gòu)隧道范圍地層巖性按成因和時代分類主要有：第四系人工填土層 <1-1> ；第四系全新統(tǒng)海陸交互沉積層 <2-1> 、<2-2> 、<3-1> 、<3-2> 、<3-3> 、 <3-4> 、<4-1>；第四系全新統(tǒng)殘積層 <5>；白堊系下統(tǒng)基巖 <7-1> 、<7-2> 、<7-3> 。在里程 DK31+439DK32+260洞身范圍地層主

3、要為上軟下硬，上部為砂層或全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W4、W3（ 821m）；里程 DK32+260DK34+500洞身范圍地層主要為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W2（2240m）；里程 DK34+500DK35+005.5洞身范圍地層主要為上軟下硬，上部為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W3，下部為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W2（ 500.5m）。（2）洞身地層分布統(tǒng)計根據(jù)目前提供的地質(zhì)斷面圖，隧道洞身地層統(tǒng)計如下表所示：表 2-1隧道地層統(tǒng)計折合長度（ m）地層比例左線淤泥 <2-2>3.48%124.11盾構(gòu)施工渣土改良專項方案粉砂 <3-1>0.33%11.3細(xì)砂 <3-2>

4、;0.38%12.8中砂 <3-3>0.29%9.8粉質(zhì)粘土 (殘積） <5>0.25%8.5粉質(zhì)粘土 (沉積） <4-1>2.10%74.9全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖4.98%168.6<7-1>強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖16.98%574.9<7-2>弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖76.26%2581.8<7-3>合計100%3566.5粉砂 <3-1>3.46%123.3中砂 <3-3>0.60%19.0粉質(zhì)粘土 (殘積） <5>0.90%29.5粉質(zhì)粘土 (沉積） <4-1>1.93%68

5、.8右線全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖4.60%155.7<7-1>強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖10.8%365.6<7-2>弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖82.9%2804.6<7-3>100%3566.5合計（3）巖層特性全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖 W4：灰色，棕紅色，原巖結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，巖芯呈土狀，水浸易軟化崩解。強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖 W3：棕紅色、深灰色，泥質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)，裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、局部短柱狀，錘擊易碎。弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖 W2：棕紅色、深灰色，泥質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)，中厚層狀構(gòu)造，裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀、柱狀。（4）巖石的物理力學(xué)性質(zhì)根據(jù)我司的勘察報告，在巖樣中取樣進(jìn)行巖石

6、試驗(yàn)及原位測試，結(jié)果如下所示：巖石（弱風(fēng)化）的天然抗壓強(qiáng)度最大值為53.0MPa，最小值 3.7MPa，平均值 20.36MPa。強(qiáng)風(fēng)化巖層的推薦基本承載力為400kPa。2盾構(gòu)施工渣土改良專項方案全風(fēng)化巖層的實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值 N=1059 擊，標(biāo)貫平均擊數(shù) 36 擊。 級硬土，推薦基本承載力為 200kPa。2.3 水文地質(zhì)條件地表水地表水：線路主要經(jīng)過河涌和陳村水道，地表水系主要為陳村水道水系。地下水地下水主要是第四系土層中的孔隙水和基巖風(fēng)化裂隙水?？睖y期間測得第四系孔隙潛水地下水水位埋深在0.4 6.1m；主要接受大氣降水、地表補(bǔ)給，通過地表蒸發(fā)、人工開采、地表徑流等方式排泄。第四系孔

7、隙水主要賦存于海陸交互沉積層中的粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂中，海陸交互含水層厚度較大，分布較連續(xù)，徑流暢通，滲透性好，水量較為豐富?；鶐r風(fēng)化裂隙水主要賦存于白堊系下統(tǒng)強(qiáng)、弱風(fēng)化砂巖、泥巖及泥巖夾砂巖風(fēng)化節(jié)理裂隙中，含水層埋深和厚度差異較大，砂巖、泥巖節(jié)烈裂隙較發(fā)育，水量一般。由于巖性及裂隙發(fā)育程度的差異，其富水程度與滲透性也不盡相同，裂隙發(fā)育，連通性較好，滲透性較強(qiáng)富水較好。三、設(shè)備配置本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間采用德國進(jìn)口的兩臺直徑8.8 米的海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，渣土改良系統(tǒng)主要包括泡沫系統(tǒng)和膨潤土系統(tǒng)，同時刀盤形式對渣土能否順利進(jìn)入土倉有很大影響。3.1 泡沫系統(tǒng)泡沫系統(tǒng)主要包括泡沫劑桶、泡沫劑

8、泵、水泵、溶液計量調(diào)節(jié)閥、空氣劑量調(diào)節(jié)閥液體流量計、氣體流量計、泡沫發(fā)生器及連接管路，泡沫系統(tǒng)有8 條泡沫管，分別通往刀盤面，土倉，螺旋輸送機(jī)，其泡沫發(fā)生原理見圖3-1 ，各部件連接示意圖見圖3-2 。向盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)倉中注入泡沫發(fā)生裝置產(chǎn)生的泡沫，用于掘進(jìn)面土壤的性狀改良，掌子面土層在加入泡沫后，其塑性、流動性、防滲性都得到改進(jìn)，同時亦可減少刀具的磨損。3盾構(gòu)施工渣土改良專項方案發(fā)泡沫混水泡壓縮空圖 3-1 泡沫發(fā)生原理圖盾構(gòu)后配套刀盤盾殼壓縮空氣泡沫劑箱泡沫發(fā)生器土壓傳感器M膨潤土系統(tǒng)接口泡沫劑泵M回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)水泵水箱螺旋輸送機(jī)泡沫及膨潤土系圖 3-2泡沫及膨潤土系統(tǒng)示意圖泡沫劑罐圖 3-3泡沫原

9、液泵、水泵圖3-4泡沫劑混合系統(tǒng)泡沫系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)介紹如下：稀釋液濃度 (x)：稀釋液中所含發(fā)泡劑原液的比例4盾構(gòu)施工渣土改良專項方案FER=泡沫體積 / 稀釋液體積FIR=泡沫注入量 / 開挖土方量，即注入泡沫體積總量與盾構(gòu)機(jī)刀盤切削的原狀巖土的實(shí)方比3.2 膨潤土系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)配置有一套膨潤土注入系統(tǒng)。在確定不使用泡沫劑的情況下，關(guān)閉泡沫輸送管道，同時將膨潤土輸送管道打開，通過輸送泵將膨潤土壓入刀盤、碴倉和螺旋輸送機(jī)內(nèi)，達(dá)到改良碴土地目的。根據(jù)實(shí)際需要，可以把膨潤土箱內(nèi)裝入泥漿注入土倉內(nèi)。膨潤土只應(yīng)用在一些特殊的工程下。圖 3-5 膨潤土泵圖 3-6 膨潤土罐四、渣土改良方法4.1 渣土改良必要

10、性土壓平衡式盾構(gòu)的特點(diǎn)是用開挖出的渣土作為支撐開挖面穩(wěn)定的介質(zhì)，因此要求作為支撐介質(zhì)的渣土具有良好的塑性變形和軟稠度，以及內(nèi)摩擦角小及滲透率小等特點(diǎn)。由于一般土壤不能完全滿足這些特性，所以要進(jìn)行改良，其技術(shù)要點(diǎn)是在刀盤前部和泥土倉中注入水、膨潤土泥漿、粘土、聚合物或泡沫等混合添加材料，經(jīng)強(qiáng)力攪拌，改善開挖渣土的塑性、流動性，降低渣土的透水性。在富水含砂地層的掘進(jìn)主要是要降低對刀具磨損、降低刀盤扭矩、螺旋輸送機(jī)的磨損，防止噴涌，采取向刀盤前和土倉內(nèi)及螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泥漿或泡5盾構(gòu)施工渣土改良專項方案沫混合物的方法來改良碴土。并增加對螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入量，以利于螺旋輸送機(jī)形成土塞效應(yīng)，防止噴涌。根據(jù)

11、設(shè)計提供的地質(zhì)勘察報告可知，本項目盾構(gòu)前段區(qū)間820m左右和尾段區(qū)間 500m左右為砂層、淤泥層及全強(qiáng)風(fēng)化層，且地下水豐富，地下水位較高，且上部砂層滲透性較好，粘性較小，不易形成密閉空間，盾構(gòu)在該區(qū)段掘進(jìn)存在噴涌的風(fēng)險，且盾構(gòu)機(jī)在砂層中掘進(jìn)時對刀具磨損較快，增大了開倉換刀頻率。同時該地層屬于軟弱地層，容易塌陷，且在始發(fā)和到達(dá)段附近，隧道埋深較淺，存在土倉漏氣而保不住氣壓的風(fēng)險。因此，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，要保證出渣順暢，維持倉內(nèi)土壓（或氣壓）平衡，快速通過。4.2 渣土改良劑種類渣土改良劑能較好解決以上問題，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時，向開挖面、土倉等處加注改良添加劑，其具體功能如下：對于富含水砂層，一方面止

12、水，另一方面可以改善砂的和易性；在砂性土和砂礫土地層中，可以起到支撐作用而且可以改善土的流動性；在粘性土層，可以防止渣土附著刀盤和土倉室內(nèi)壁，另一方面，由于改良劑中的微細(xì)氣泡可以置換土顆粒中的孔隙水，因而可以達(dá)到止水效果。目前常用的渣土改良劑包括膨潤土、泡沫劑、高分子聚合物、增粘劑等，不同種類改良劑的適用范圍和改良效果有很大差別，具體見下表4-1 。表 4-1各種改良劑特點(diǎn)及適用范圍膨潤土泡沫劑高吸水性樹增粘劑脂（聚合物）特 PH值PH 值PH 值 7.5 PH 值性7.57.310.0 粘度：7.510.0，粘8.0 粘0.710.0 粘度： 2度:0.003 2.0Pa ·s度：

13、0.510Pa·s0.2Pa ·s15 Pa ·s適 砂砂粘土砂固結(jié)粘土粗土6盾構(gòu)施工渣土改良專項方案用 (卵)礫石(卵)礫石砂礫地層粗砂地范 地層地層層圍特 制漿和輸送和使在粘性軟土停止開征 輸送設(shè)用便捷，消 層有時會因挖時，有備需較泡后渣土粘土變硬而時會堵大的空能恢復(fù)原出現(xiàn)堵塞塞。間來狀態(tài)4.3 泡沫劑的應(yīng)用在實(shí)際操作過程中，通過調(diào)整螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)整土倉內(nèi)土壓力，而在不同地層和操作條件下，渣土的類別和性質(zhì)都不一樣，必須加入外加劑來改良渣土。土壓平衡盾構(gòu)成功的關(guān)鍵是要將開挖面開挖下來的土體在土倉內(nèi)調(diào)整成一種“塑性流動狀態(tài)”。1、發(fā)泡劑的使用量參數(shù)主要取

14、決于三個參數(shù)：稀釋液濃度 (x) 、發(fā)泡倍率 (FER)、注入率 (FIR) 稀釋液濃度 (x)稀釋液中所含發(fā)泡劑原液的比例，一般取值為2%5%。 發(fā)泡倍率 FERFER=泡沫體積 / 稀釋液體積，一般取值為815 注入率 FIRFIR=泡沫注入量 / 開挖土方量。即注入泡沫體積總量與刀盤切削的原狀巖土的實(shí)方比，通常取值 2045%。表 4-2不同地層中注入率土層FIR粘土20 35砂、粘土混合物25 357盾構(gòu)施工渣土改良專項方案砂、礫石性土30 45砂性土35 60巖石100%2、 泡沫用量計算泡沫流量Q：Q=A*V*FIR（ 1）FF泡沫總流量，以L/min 為單位，式中，A=隧道開挖面

15、積， A=3.14*(8.84/2)*(8.84/2)=61.3m 2；V=盾構(gòu)推進(jìn)速度；FIR= 注入率。 稀釋液流量 QL： QL =Q F/FER=A*V*FIR/FER（2）泡沫劑原液加水稀釋后的混合物，通常按照25% 的比例進(jìn)行，以L/min為單位 ;式中，V 盾構(gòu)推進(jìn)速度；FIR 注入率；FER 發(fā)泡倍率。則：原液流量 Q QL *x（x=稀釋液濃度） 壓縮空氣流量 QA：QA=QF-QL =A*V*FIR*(P+1)*(1-1/FER)（ 3）即注入壓縮空氣的流量。式中 P=空氣支持壓力（相對壓力，一般P=0.2 0.3MPa）3、本工程泡沫劑用量計算根據(jù)本工程實(shí)際情況確定以下參

16、數(shù)：盾構(gòu)機(jī)開挖直徑R=8.84m，故 A=61.3m2 ；盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度取V=0.03m/min 。稀釋液濃度 x=3% ；注入率 FIR=35% ；發(fā)泡倍率 FER=10空氣支持壓力 P0.3MPa按照公式（ 1）: Q F=A*V*FIR求得泡沫流量 QF=643.7 L/min ；8盾構(gòu)施工渣土改良專項方案按照公式（ 2）: Q L =A*V*FIR/FER求得稀釋液流量QL =64.4L/min ；按照公式（ 3）: Q A= A*V*FIR*(P+1)*(1-1/FER)求得壓縮空氣量QA=2.317m3/min ；原液流量 Q=QL *X= 64.4L/min*3%=1.932 L

17、/min掘進(jìn) 1 米所需時間： 1/0.03=33.33 min每米用量為：每環(huán)用量為：4、中控室電腦顯示操作：圖 4-1 F2泡沫顯示圖9盾構(gòu)施工渣土改良專項方案圖 4-2 F2 泡沫顯示圖圖 4-3泡沫參數(shù)調(diào)整4.4 膨潤土的使用膨潤土漿液對土體的改良作用主要體現(xiàn)在較好的潤滑及降低抗剪強(qiáng)度，漿液中的膨潤土摻量、膨潤土漿液的注入率均對土體改良效果產(chǎn)生影響。一般情況下漿液中膨潤土摻量越高，則漿液的質(zhì)量性能越好，相應(yīng)的改良作用也較明顯；漿液注入章越高，則相應(yīng)的改良作用也越大。但摻量不宜過大，否則會造成土體的分層離析，不利于盾構(gòu)開挖而的穩(wěn)定。具體產(chǎn)摻入量和注入量要根據(jù)現(xiàn)場地層條件和膨潤土品質(zhì)進(jìn)行試

18、驗(yàn)，以確定最佳配比。盾構(gòu)施工用膨潤土必須保證膨潤土的質(zhì)量，嚴(yán)禁膨潤土泥漿中含有硬質(zhì)顆粒，以防損壞中心回轉(zhuǎn)體或卡死刀盤泡沫管路中的止回閥。4.5 兩種改良方式適用地層適合使用膨潤土改良的地層，（ 1）細(xì)粒含沙量少的土體，膨潤土泥漿能夠補(bǔ)充砂礫土中相對缺乏的微細(xì)粒含量，提高和易性，級配性，從而可以提高止水性；（ 2）透水性高的土體，在高透水性土體中膨潤土泥漿較易滲入，并形成具有氣密性的泥模，可有效改善渣土噴涌。本工程中，里程 DK32+260DK34+500 洞身范圍地層主要為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖 W2（2240m），用膨潤土泥漿對渣土進(jìn)行改良較為適合。適合使用泡沫改良的地層，（1）泡沫更適合于顆

19、粒級配相對良好的土體，在級配良好的土體中，泡沫和土體顆粒結(jié)合得更完整和致密，容易形成更多封閉的空間（ 2）泡沫更適合平均粒徑較大的土體（3）泡沫更適合含水量較高的10盾構(gòu)施工渣土改良專項方案土體。本工程中，前面800m左右和尾段 500m左右上部為砂層、淤泥層及全/ 強(qiáng)風(fēng)化砂巖和泥巖，使用泡沫劑改良能取得較好效果。五、防噴涌措施本盾構(gòu)區(qū)間附近河涌、水道較多，地下水豐富且水位較高，根據(jù)地質(zhì)剖面圖可知，線路洞身地層前 800m左右主要為砂層、淤泥層及全 / 強(qiáng)風(fēng)化砂巖和泥巖，中間，尾段 500m左右上軟下硬地層，上部為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖，下部為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖。砂層滲透系數(shù)大，難以形成封閉空

20、間，較易發(fā)生噴涌。噴涌的發(fā)生不但影響正常施工排土和壓力艙壓力的控制，嚴(yán)重時會過多的將開挖面和管片四周的土、砂帶出，造成地表沉降、塌陷，管片漏水、移位等施工事故。5.1 噴涌產(chǎn)生原因地層條件、水壓、掘進(jìn)參數(shù)是噴涌發(fā)生的決定因素，在砂層、砂卵石等敏感地層，地下水的通路沒有阻斷，泡沫劑或膨潤土易稀釋，土體改良效果差，未能有效改變土體的滲透性在水流量大或水力梯度大的情況下，極易發(fā)生噴涌。在中風(fēng)化或者微風(fēng)化巖層中，若裂隙水發(fā)育，后方水路又未封閉，土倉內(nèi)土體由于水流的影響難以改良時，也經(jīng)常會發(fā)生噴涌現(xiàn)象。高壓力的水體穿越土倉和螺旋輸送機(jī)形成集中滲流帶動土倉內(nèi)的土顆粒一起涌動，較大水流量的滲流經(jīng)過土倉和螺旋

21、輸送機(jī)后其壓力水頭沒有遞減到接近于零的范圍。滲流夾帶土顆粒在輸送至螺旋輸送機(jī)出口的一瞬間，由于前方是臨空的隧道內(nèi)部，處于無壓狀態(tài)，滲流水便在忽然降低的壓力下帶動正常輸送的砂土噴涌而出。5.2 防止噴涌措施（1）嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù)，注重同步注漿，裂隙水發(fā)育的情況下，要分段做止水環(huán)，避免水路連通；（2）認(rèn)真分析勘探資料，在隔水層缺失的地層掘進(jìn)要嚴(yán)格控制土倉壓力，以免噴涌發(fā)生后土壓難以建立，引起地面的塌陷；（3）避免停機(jī)后開啟螺旋輸送機(jī)閘門引發(fā)的噴涌，在停機(jī)時要嚴(yán)格判斷土倉壓力顯示的是土壓還是水壓；11盾構(gòu)施工渣土改良專項方案（4）做好施工工序安排，減少盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待的時問，從而減少土倉內(nèi)的積水；（5

22、）控制每環(huán)的出渣量，在停機(jī)時適當(dāng)建立土倉內(nèi)的土壓，使之大于停機(jī)處地層的水土壓力，必要時可通過泡沫管路向土倉內(nèi)適當(dāng)加入壓縮空氣。5.3 噴涌發(fā)生時的處理措施（1）分析噴涌原因?qū)τ诼菪斔蜋C(jī)的噴涌現(xiàn)象，首先應(yīng)確認(rèn)螺旋輸送機(jī)噴涌的原因：水量增大導(dǎo)致渣土過稀不能在螺旋輸送機(jī)形成堵塞效果？則嘗試加快速度，使渣土變得濃稠，渣土被土倉內(nèi)較大氣壓壓出而且螺旋輸送機(jī)內(nèi)不能形成堵塞效果？則嘗試檢查泡沫發(fā)生效果，是否由于泡沫在壓力狀態(tài)下壽命過短或注入泡沫量過大。土倉內(nèi)渣土的水量不能控制？則應(yīng)首先通過管片二次注漿確定切斷水從管片后部匯流所致，再嘗試以泡沫會膨潤土方式隔阻掌子面來水（2）在螺旋輸送機(jī)停止旋轉(zhuǎn)并且螺旋輸送

23、機(jī)后艙門開度無論如何調(diào)節(jié)仍無法滿足渣土出土量控制時，應(yīng)嘗試反向旋轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)出渣，避免所出渣土過量。（3）控制螺旋出土器的轉(zhuǎn)速， 可以保證掘進(jìn)中遇到突發(fā)性地下涌水的時候，能使螺旋機(jī)中的碴土有效地形成“土塞”，以便在封堵涌水的同時，還能將土倉中的碴土帶出，繼續(xù)掘進(jìn)。不會出現(xiàn)帶式螺旋從螺旋芯部不受控制地涌水的情況。（4）螺旋出土器出料口可以用滑動閘門關(guān)上，然后向土艙內(nèi)注入添加劑進(jìn)行土壤調(diào)節(jié)后，再打開滑動閘門出土。滑動閘門靠液壓油缸控制，具有停電時自動關(guān)閉的緊急功能，以防出現(xiàn)噴涌的時候恰逢停電，造成不可預(yù)料的事故。六、防結(jié)泥餅措施泥餅是盾構(gòu)刀盤切削下來的細(xì)小砂土顆粒、碎屑在土倉內(nèi)重新聚集而成的半固結(jié)

24、和固結(jié)狀的塊狀體，泥餅的存在加重了盾構(gòu)機(jī)刀盤和刀具的負(fù)荷，常常使掘進(jìn)參數(shù)出現(xiàn)突變，使施工效率大大降低。6.1 泥餅的成因（1）地層原因12盾構(gòu)施工渣土改良專項方案隧道穿越的復(fù)合地層多為全 / 強(qiáng)風(fēng)化的泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖，這幾類巖層富含粘土礦物顆粒，在刀具的切削和刀盤的沖擊作用下，巖塊變成碎屑和粉末狀，這些碎屑粉末狀的粘土顆粒是形成泥餅的基礎(chǔ)材料。本盾構(gòu)區(qū)間在始發(fā)段和尾段上覆土為砂土和淤泥質(zhì)土，巖層為全 / 強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，較易形成泥餅。（2）盾構(gòu)機(jī)刀盤和刀具的影響盾構(gòu)刀盤和刀具設(shè)計制造缺陷會導(dǎo)致施工掘進(jìn)中泥餅的產(chǎn)生，刀盤中心區(qū)開口率是泥巖和砂巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)中結(jié)泥餅的重要因素。刀盤內(nèi)的攪

25、拌棒及幅條型式、數(shù)量也是泥餅產(chǎn)生的因素。刀具布置不合理會導(dǎo)致切削下的砂土塊度不均、滾刀磨損，進(jìn)而降低掘進(jìn)和排土效率，使其產(chǎn)生泥餅。本區(qū)間盾構(gòu)機(jī)刀盤開口率為 26%，開口率較低，在掘進(jìn)過程中要采取有效措施防止泥餅形成。（3）施工控制因素除地層地質(zhì)和刀盤刀具設(shè)計制造缺陷外，施工過程中操作手的行為也是刀盤結(jié)泥餅的一個不可忽視的因素，歸結(jié)為以下幾條 :a) 未能正確判斷復(fù)合地層下的盾構(gòu)掘進(jìn)模式在土壓平衡模式時土倉內(nèi)土壓設(shè)定值過高，導(dǎo)致切削下來的渣土不能順利通過螺旋機(jī)排出，在土倉內(nèi)堆積擠壓，密實(shí)度和密度越來越大，最終形成泥餅。b) 掘進(jìn)施工中砂土改良不到位為改善切削砂土的和易性( 干稀度、流動性 ) ，

26、通常在刀盤和土倉內(nèi)加入水、膨潤土和泡沫劑，泡沫劑是一種化學(xué)物質(zhì)，它對砂土有膨化、潤滑和降低附著力的作用，對降低砂土和刀盤刀具溫度也起主要作用。施工過程中因經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場判斷失誤，對加入的改良劑的濃度配比、注入壓力、注入量等掌握不準(zhǔn)，導(dǎo)致砂土得不到很好改良，促成泥餅產(chǎn)生。c) 盾構(gòu)機(jī)械維護(hù)保養(yǎng)問題因系統(tǒng)冷卻水溫度偏高，或是刀盤高速旋轉(zhuǎn)后與周圍土體介質(zhì)摩擦生熱，使土倉內(nèi)溫度升高，對泥餅有燒結(jié)促成作用。設(shè)置在刀盤面板上的注入孔時常被堵塞，無法適時按量加入泡沫劑，砂土和易性得不到有效改良。13盾構(gòu)施工渣土改良專項方案6.2 防結(jié)泥餅施工措施設(shè)計上，在土倉內(nèi)設(shè)置土壓力傳感器，及時反映土倉內(nèi)泥土粘附情況，預(yù)防

27、泥餅的形成。刀盤內(nèi)側(cè)( 土倉側(cè) ) 設(shè)有攪拌棒，隨刀盤一起轉(zhuǎn)動，可加速土體流動及對螺旋機(jī)喂料，減少泥餅的形成。在施工中將采取如下措施：(1) 粘性土地層砂土的土體改良在粘性土地層中的土壓平衡盾構(gòu)施工區(qū)段，為了降低土體間的粘聚力、減少土倉中土體壓實(shí)結(jié)密的可能性、減少掘削土體與盾構(gòu)機(jī)刀盤及結(jié)構(gòu)間的粘著力，應(yīng)改善土體的和易性，保證土倉內(nèi)土壓力的穩(wěn)定性和出土的順暢。在施工過程中，應(yīng)及時觀察所排土體的情況，分析土體粘性和含砂粒比例的情況，及時添加適量的土體改良劑泡沫，進(jìn)行土體改良，以減小土體粘性度和粘著力。(2) 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的設(shè)定在粘性土地層中的土壓平衡盾構(gòu)施工區(qū)段，土壓力的設(shè)定以理論的土壓力為基礎(chǔ)，

28、并作適當(dāng)降低，具體可根據(jù)實(shí)際操作作調(diào)整。但在施工過程中必須觀測分析盾構(gòu)穿越地層的特性，在推進(jìn)過程中應(yīng)充分了解施工速度、盾構(gòu)掘進(jìn)性能、泥土溫度之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系及其對泥餅形成的影響?？刂坪猛七M(jìn)速度，減少泥餅產(chǎn)生的機(jī)率。(3) 土壓力傳感器的設(shè)置在土倉內(nèi)不同高度設(shè)置土壓力傳感器，通過兩個固定高度點(diǎn)的土壓力差可測出土體的表觀密度； 在感覺有泥餅生成前應(yīng)用500×10-6 /700 ×10-6 漏斗法對土樣的粘度進(jìn)行測量，當(dāng)粘度指標(biāo)大于12s 時應(yīng)在注入泡沫劑和膨潤土方面加強(qiáng)，改良砂土的和易性。(4) 控制循環(huán)水溫度嚴(yán)格控制土砂密封溫度，其密封溫度與刀盤的冷卻程度有很大關(guān)系，循環(huán)水是刀盤冷卻系統(tǒng)的主要介質(zhì)。當(dāng)外界氣溫高于30、隧道內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的功能較差時，隨著單環(huán)掘進(jìn)時間的增加，土倉內(nèi)的溫度很容易上升，因此應(yīng)控制冷卻水的溫度，必要時需使用冰水。(5) 快速均衡施工14盾構(gòu)施工渣土改良專項方案盾構(gòu)施工要求“連續(xù)、快速、穩(wěn)定”，長時間的停機(jī)會導(dǎo)致土倉內(nèi)土壓逐步升高、流動性減弱、刀盤及刀具板結(jié)泥餅的可能性增加；掘進(jìn)速度太慢，生成泥餅的可能性越大。(6) 定期開艙、清艙盾構(gòu)施工中的開艙檢查好比人的體檢一樣，要定期進(jìn)行