渣土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土舱和螺旋输送机内注入添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土舱搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与渣土混合，其主要目的就是要使盾构切削下来的渣土具有良好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩擦阻力，提高推进速度，避免砂卵石地层盾构施工常见问题（刀盘、螺旋机扭矩大，推进速度慢，卡刀盘、螺旋机，超方，螺旋机喷涌等现象）的发生。改良剂主要有泡沫、膨润土等，两种改良剂性能指标如表8-4所示。

表8-4　膨润土、泡沫剂改良剂的性能指标

根据国内外成功的施工经验，本工程采用膨润土浆液和泡沫剂双重改良，改良效果明显低于单独改良，显著降低了刀盘、螺旋输送机的油压及盾构推力，提高了推进速度，减小了刀盘扭矩，减缓了砂卵石地层对盾构设备的磨损及提高了设备的使用寿命。

通过试验对膨润土浆液发酵效果进行统计：在工地试验室对钠基膨润土进行了膨化试验，分别做了4组配比试验，分别为1∶0.4、1∶0.3、1∶0.25、1∶0.2，其中发现在25 min发酵试验中，1∶0.3配比稠度为53 s，改良效果相对较好。按照此配比进行膨润土发酵施工，折合膨润土用量为8包/t（m3），发酵膨胀率为1.3。

泡沫：分为巴斯夫和华裕两种，在始发阶段、重大危险源及重要管线地段、出洞阶段使用巴斯夫泡沫，正常阶段使用华裕泡沫，对比如表8-5所示。

表8-5　泡沫参数对比（铁建重工机器）

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①通过注入发酵好的膨润土浆液，在刀盘前方形成了一层泥膜，建立起泥土压力，为土体结构提供水平推力，有利于形成拱结构。

②发酵好的膨润土浆液和泡沫使开挖面土体的强度和刚度得到加强，提高了开挖面土体的竖向抗力，对开挖面土体起到了支护作用，降低了开挖面土体失稳的可能。

③砂卵石地层颗粒松散，无黏聚力，颗粒之间的传力方式为点对点，向开挖面土体添加膨润土浆液后，发酵好的膨润土浆液包围在颗粒周围，形成了一层泥膜，增加了颗粒之间的黏聚力，使得颗粒之间的传力得到扩散，改善了土体的受力状况。另外，泡沫的体积极小，混合泡沫后泥浆扩散性得到增强，可以在刀盘的搅拌下迅速渗透到土层中，将砂卵石颗粒包裹起来，降低了土体的密实度，改善了土体的流塑性。

④利用泡沫优良的润滑性能，改善土体粒状构造，同时吸附在颗粒之间的气泡可以减少土体颗粒与刀盘系统的直接摩擦。同时可以降低土体的渗透性，又因其比重小，搅拌负荷轻，容易将土体搅拌均匀，从而做到既能平衡开挖面土压，又能提高渣土的流塑性和止水性，保证连续向外顺畅排渣。同时泡沫具有可压缩性，对土压的稳定也有积极作用。

成都6号线土建3标段在富水砂卵石地层的掘进主要是针对降低刀具和螺旋输送机的磨损、降低刀盘扭矩、防止喷涌、防止卡刀盘和卡螺旋输送机等问题，采取向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入膨润土、泡沫混合物的方法来改良渣土，并增加对螺旋输送机内的注入量，以利于螺旋输送机形成土塞效应，防止喷涌。渣土改良过程中根据膨润土、泡沫改良效果及时进行配比调整。渣土优化改良，避免了刀盘扭矩大，推进速度慢，刀盘、螺旋输送机卡死，超方等现象的发生。渣土改良效果如图8-16所示。

图8-16　渣土改良效果