渣土改良

随着盾构施工配套技术逐步完善，盾构施工渣土的管理与改良越来越引起人们的注意。在掘进过程中, 渣土的流动性、止水性、流塑性对盾构的掘进效率及经济效益影响很大， 同时也影响盾构机的使用寿命。如何防止渣土在刀盘上形成泥饼、在土仓堵仓, 螺旋输送机处产生堵塞、喷涌，仍然是盾构施工中的难题。

1.1 盾构机具有的渣土改良设备

为改善土体的流塑性和开挖面的稳定性， 有效的开挖面稳定辅助支撑装置主要由三个部分组成：泡沫系统、膨润土装置、土仓压力控制系统。

（1）泡沫装置

泡沫装置主要由活性剂泵、水泵、空压机、泡沫发生器、管路及阀件等组成，安放在后方台车上。

泡沫装置首先按一定比例将活性剂和水分别由活性剂泵和水泵泵入泡沫发生器，然后在在泡沫发生器中进一步和压缩空气进行混合生成泡沫，其中一部分通过四条独立的管道将泡沫经过盾构机前部的中心回转接头输送到刀盘，其余部则经过各自的管道进入土仓和螺旋输送机对碴土进行改良。

泡沫的加入具有手动和自动多种控制方式，并可根据实际需要实现泡沫混合比例、加注数量和加注点的不同选择。

（2）膨润土装置

膨润土装置主要由注浆泵、储浆箱、管道、自动阀门等组成。安放在后方台车上。膨润土由膨润土泵泵出，经管道通到前面的密封土仓和螺旋输送机内，对碴土进行改良。膨润土的注入可实现手动控制和自动控制。

（3）土仓压力控制系统

土仓压力控制系统主要有土压传感器等元件组成。土压传感器安装在土仓里。土仓里面的土压力通过传感器反映到显示屏上，操作人员通过观察显示屏了解土仓里的压力变化，从而做出相应的调整。

1.2 不同地层渣土改良剂的选择

在盾构机掘进时，向开挖面、土仓等处加注改良添加剂，其具体功能如下：

①对于富含水砂层，一方面止水，另一方面可以改善砂的和易性；

②在砂性土和砂砾土地层中，可以起到支撑作用而且可以改善土的流动性；

③在粘性土层，可以防止渣土附着刀盘和土仓室内壁，另一方面，由于改良剂中的微细气泡可以置换土颗粒中的孔隙水，因而可以达到止水效果。

如何进行渣土的改良对盾构施工来说至关重要。渣土改良效果的成功与否，将直接影响到盾构机的掘进速度、掘进模式、掘进成本, 严重时也可以影响到工程的成败。