富水粉细砂地层盾构施工泡沫改良渣土试验研究

依托南通地铁2号线盾构隧道,针对富水粉细砂地层盾构施工,采用泡沫对掌子面切削渣土进行改良,通过室内试验研究了渣土含水率和泡沫外掺量对改良渣土性能的影响,确定了最佳渣土改良参数取值范围,通过现场试验验证了改良参数的有效性。研究结果表明:泡沫改良可有效增加粉细砂渣土的流动性和黏稠性,且渣土含水率越高,达到最佳改良状态对应的泡沫外掺量越低;随泡沫外掺量的增加,改良渣土不排水剪切强度逐渐降低,不同含水率渣土存在一临界泡沫掺量值,泡沫掺量小于该临界值时,泡沫的加入对渣土内摩擦角基本无影响;改良渣土渗透系数随泡沫外掺量的增加而降低,随含水率的增加而增加。根据试验结果,确定实际工程中最佳渣土改良参数范围:渣土含水率为32.5%左右,泡沫掺量范围为15%~20%。并通过计算得到现场施工中盾构渣土改良参数:每环注水量为4.2 m^(3)左右,泡沫剂掺量为16.0~21.2 L。现场试验结果表明,渣土改良后盾构施工掘进速度得到显著提高,且盾构开挖对周围环境的影响也明显降低。