推力 14000~21000KN，刀盘扭矩 1600KN · m~3400KN · m;
[0072] (3)549-690环:该段处于富水全砂地层，掘进速度70~80mm/min，膨润土衆液注入 速度80~350L/min，注入量4~7m3/环，泡沫剂注入量40~60L/环，推力15000~21000KN，刀 盘扭矩3000KN · m~4100KN · m。
[0073] 渣土改良步骤如下：
[0074] 1.渣土改良剂的类型
[0075]渣土改良剂的类型如表1所示。
[0076] 表1渣土改良剂的类型 [0077]
[0078] 2.渣土改良剂的选择
[0079] 根据富水砂层掘进中渣土改良所面临的问题，在本工程盾构施工中，采用了钠基 膨润土浆液和泡沫剂作为渣土改良剂，局部有遇水囊、喷涌等情况时采用高分子聚合物替 代膨润土作为渣土改良剂，，渣土改良效果较好。
[0080] 1)膨润土浆液
[0081] 膨润土在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性 和润滑性，它和水、泥、砂等物质的掺合物有可塑性和粘结性。膨润土在水化时，钠离子连接 各层薄片，同时挤占与之接触的土颗粒之间的间隙，积聚于土壤与泥水的接触表面，形成不 透水的可塑性胶体，从而形成泥膜。在富水砂层的盾构机掘进中使用，可提高砂土的含泥 量，补充土体的微细颗粒组分，使土体的内摩擦角变小，增加开挖土体的流动性和不透水 性，主要作用如下：
[0082] a.降低土体的渗透系数，使其具有较好的止水性，以控制地下水流失。
[0083] b.可有效提高土体的保水性，防止渣土离析、沉淀板结。
[0084] c.使渣土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降。
[0085] d.使土体具有较低的内摩擦角，降低刀盘扭矩，减少对刀具和螺旋输送机的磨损。
[0086] e.使切削下来的渣土顺利快速进入土仓，并利于螺旋输送机顺利排土，提高掘进 速度。
[0087]膨润土浆液的水土比直接影响到渣土改良的效果，同时还要综合考虑盾构施工中 渣土改良的成本和膨润土浆液的栗送性能。经过大量试验和施工生产中的实际应用，采用 宣化冀强工贸公司产金灿辉牌膨润土，采用水土比为14:1的膨润土，与渣土样以体积比1:3 的比率拌合，改良效果较好，所述膨润土浆液配比和用量如表2所示。
[0088] 表2膨润土浆液配比与用量表 [0089]
[0090] 2)泡沫剂的应用
[0091 ]本工程盾构机配备有泡沫注入系统，泡沫发生器自动运行，4根独立管路分别把泡 沫注入不同位置，一般以注入刀盘前部和土仓内为主，管路上有一段是透明的，可供观察。 [0092]在泡沫发生器工作的过程中，可以设定泡沫剂与水混合的比例，在正常掘进状态 下，一般不需要对该值做过多的调整，在许可的范围内，通常取值为3:100;只有在扭矩长时 间过大，而单靠调整流量又难以降低扭矩或遇喷涌、流砂的情况下，才调整为6:100。
[0093]泡沫注入系统有三种控制方式:分别为自动、半自动及手动。在正常掘进状态下， 若使用自动状态，泡沫的用量比较大。由于盾构掘进沿线土质情况时有变化，而采用手动控 制就可以节省泡沫的用量，因此，在掘进过程中，一般要求盾构驾驶员采取手动控制方式， 主要根据刀盘的扭矩、千斤顶的顶力以及出土的情况三项参数来调整泡沫注入系统的流 量。当观察到出土的含水量过高时，应马上适当调整泡沫的注入量，本工程在砂土地层中的 泡沫用量为合众双国产泡沫40~50kg/环（1.2m)，在含有粉质粘土薄夹层地段泡沫用量15 ~25kg/环（1·2m)。
[0094] 3)高分子聚合物的应用
[0095] 在遇水囊、喷涌、流砂地层时，通过手动控制调整泡沫浓度至6:100,同时通过膨润 土注入系统往土仓内注入聚合物对高含水量的渣土进行改良。加大泡沫混合液浓度是为了 提高发泡倍率，发泡倍率越高半衰期越长，稳定性越好，样能更好地填充砂土间的孔隙，起 到止水的作用。
[0096]由于高分子聚合物溶液具有较强的粘连性，能够非常好的吸纳住土体水分，通过 刀盘削切及螺旋的搅拌，完全改变砂土渗透系数，将土体与水合一性得到充分改良，杜绝了 由于土仓压力过高而出现的喷涌现象，打开闸门后可以看到排渣塑流性的良好状态。
[0097]本工程聚合物是北京合东双产的高分子聚合物，经试验，得出的配合比如表3所 不。
[0098] 表3聚合物改良剂配合比
[0099]
[0100] 聚合物先与水拌合，拌合均匀后通过膨润土注入系统注入土仓，拌合过程中先在 膨润土储存罐中加好水，再按比例通过人工均匀的撒入聚合物，充分搅拌，使其快速溶解， 防止聚合物结成团或粘结在储存罐壁上。通过聚合物混合液的的注入使流态的渣土到达理 想状态，渣土坍落度可达160~200mm，不离析，不泌水，解决了螺旋机喷涌的问题。
[0101] 3.膨润土浆液同泡沫剂配合使用
[0102]在富水砂层掘进中，若只使用膨润土做渣土改良剂，刀盘扭矩会很大，推进困难； 只使用泡沫剂渣土，会使土仓内水土比变大，加大喷涌风险，改良效果也并不理想；在富水 砂层中掘进，为达到理想的渣土改良效果，需配合使用膨润土浆液同泡沫剂。
[0103] 4.渣土改良效果
[0104] 本工程盾构左线采用以上渣土改良技术，取得非常好的经济效益和社会效益，盾 构推进顺利，盾构机姿态控制良好，刀盘、刀具磨损较小，如，左线出洞后仅更换了5把周边 先行刀和2把注浆保护刀，日最高掘进速度达到21环，取得良好的经济效益和社会效益。
[0105] 5.材料与设备：
[0106]无缝钢管用于膨润土浆液输送管；钠基膨润土用于膨润土浆液制作；泡沫剂用于 泡沫制作；高分子聚合物用于防止喷涌，备用;设备包括膨润土搅拌站，用于膨润土浆液制 作;储浆罐用于膨润土浆液存储；制浆栗用于浆液强制循环膨化，栗送运输;盾构机用于盾 构隧道施工。
[0107] 6.本发明的技术效果和质量控制表现为如下几个方面：
[0108] 1)渣土改良以膨润土浆液为主，泡沫剂为辅。以掘进速度和出渣稠度为主要依据， 适时调节膨润土掺入量和膨润土浆液注入量；以刀盘扭矩和螺旋机出渣情况为依据，适时 调整泡沫剂掺量和注入量。
[0109] 2)膨润土泥浆要达到良好的改良效果，要求:一是保证膨润土材料的质量稳定;二 是严格按照配合比拌制，并保证膨润土膨化时间，如，采用55KW大功率泥浆栗对膨润土进行 强制循环膨化，取得较好效果;三是对全断面砂层每环注入量8~10m3，即注入体积为富水 砂层总体积的20 %~28 %，使砂层含泥量达到15 %以上。
[0110] 3)泡沫剂的配合比和注入量应根据刀盘扭矩大小和螺旋机出渣的具体情况确定， 若刀盘扭矩偏大，则适当加大泡沫混合液浓度或注入量;反之则需减小泡沫剂混合液浓度 或注入量。每环泡沫混合液的注入体积约为富水砂层总体积的4%~6%。
[0111] 4)当发生轻微喷涌时，可通过控制螺旋输送机闸门的大小和严格控制排土量等措 施，进行解决;当发生严重喷涌时，采用高分子聚合物替代膨润土，可有效防止喷涌的发生。
[0112] 5)控制好盾构机姿态、膨润土注入量、泡沫注入量，建立好土压平衡，针对不同地 层以及地表沉降反馈信息，及时调整土仓压力。
[0113] 7.效益分析
[0114] 1)经济效益
[0115] 直接经济效益：本工法与其他单独添加膨润土或泡沫的工法相比，土体改良效果 好，掘进速度明显加快，正常掘进时平均掘进速度50~70mm/min，日掘进环数平均在14环以 上，相应的盾构掘进施工耗材。包括膨润土、泡沫、润滑油脂、盾尾油脂、电费节约676元/环， 共计1405环，节约工程成本约94.98万元。
[0116] 间接经济效益:本发明实例工程与其他相邻类似工程相比，工期提前2个月，节约 管理费约50万元。
[0117] 2)社会效益
[0118] 本工法与其他类似盾构工程相比，依靠良好的土体改良效果，盾构姿态控制良好， 地面沉降控制在规范允许范围内，盾构隧道线性控制良好，盾构隧道渗漏水点较少，受到了 业主和监理单位的一致好评。该施工方法的成功应用，为今后类似地层条件下地铁盾构区 间隧道的施工提供了借鉴经验，对推动我单位盾构施工技术的发展，具有重要的现实意义。
[0119] 应用实例：
[0120