1前言
泥水平衡盾构以其广泛的土层适应性及优良的沉降控制等特点，大量应用于过江隧道及地铁建设.泥水平衡盾构通过调节泥浆性能和压力仓泥浆压力实现对掘进过程中开挖面的稳定控制和地层的适应性.因此泥浆性能对泥水盾构施工安全和稳定至关重要.泥浆作为泥水平衡盾构机的重要组成部分，有着泥水平衡盾构机的“血液”的美誉，一方面是因为泥浆形成泥膜，减小渗透区域，使得开挖面稳定：另一方面是在环流系统中，泥浆能够有效的将开挖出来的渣土运输到工作井外.在泥水盾构施工中，为满足施工要求，泥浆应与施工地层相匹配，以达到最佳成膜质量.渗透性高的地层如砾砂地层，泥浆极易穿透地层直接渗出，无法形成泥膜.在特殊地层，如泥岩地层，由于泥岩地层特殊性，泥岩遇水崩解，崩解物为粘性土颗粒，容易造成开挖面不稳定及施工效率低在粘土地层应用泥水平衡盾构时，由于粘土地层溶于水导致泥浆粘度增加，造成泥浆环流效率低，影响施工效率高、低两种渗透性复合而成的复合地层，如果泥浆配置不合理容易造成泥浆颗粒直接透过高渗透地层孔隙渗出而无法及时形成有效支护力.因此针对不同地质条件调配相适应的泥浆性能，有效降低施工风险，是泥水盾构施工的关键.
南宁市轨道交通5号线02标段工程秀灵路-明秀路区间，盾构掘进区间为上
层为富水圆砾砂层，下层为泥岩层，且泥岩层占比较高.泥水盾构掘进该区间时，刀盘结泥饼率增高，出渣温度过高，泥浆粘稠度过高，弃浆量增大，施工进度、地面沉降控制与环境保护面临巨大压力.针对上述问题，项目组联合多家科研单位，开展数值模拟分析、室内与现场试验，选取添加剂甲基硅酸钾，依据不同地层复合比，优化泥浆配比，确定外加剂添加量，合理控制掘进速度，经过现场施工验证与经验累积形成本工法，提高了施工效率，节约了生产成本，极大的减少对环境的污染，取得了较好的经济效益与社会效益.“上软查新，此工法部分核心技术内容，填补了国内相关空白，发明专利1项“一种
复合地层泥水盾构泥浆高效循环配比（发明专利受理号：202010168584.9）”、实用新型专利4项“一种泥水盾构泥浆混合调制装置（实用新型专利受理号：201922382315.8）”、“一种盾构法施工中同步注浆罐快速冲洗装置（专利号：ZL201720468193. 2)”、“一种盾构机泥浆管延伸作业用快速定位连接装置（实用新型专利受理号：202020227035.X）”、“一种立式运浆车抽浆装置（专利号：ZL201820355052. 4)"，发表国家核心期刊论文2篇，获批2020年安徽省工程建设QC小组活动成果一等
奖1项.
2工法特点
2.1经比选多种外加剂，选取甲基硅酸钾作为泥浆外加剂，可有效降低泥浆粘稠度，确保泥浆高效循环使用
经试验选取甲基硅酸钾能有效抑制泥岩遇水前解，降低泥浆粘稠度，提高泥浆循环利用率的同时保障开挖面稳定.
2.2掘进过程中，圆砾层与泥岩层厚度占比不同，适时调整泥浆配比，减少刀盘结泥饼量，降低泥浆粘稠度，提高环流效率
在泥水盾构掘进泥岩圆砾复合地层时，针对不同复合地层复合比加入不同质量甲基硅酸钾，能够有效降低出浆比重及出浆粘度，提高泥浆循环利用率.地层复合比（泥岩与圆砾层厚比值）为1、0.75、0.5、0.25对应每1kg泥浆添加甲基硅酸钾质量分别为67g~75g、50g~54.1g、41.7g~45.8g、37.5g~41. 7g.
2.3减少泥浆弃浆量，提高施工效率，保证开挖面稳定，节能环保
加入甲基硅酸钾后的泥浆，循环流动性好，保障了开挖面稳定与掘进速度，避免了因泥浆粘稠度增加引起的过高弃浆量的问题，节约了工程造价，减
少了废弃泥浆对环境的污染.
3适用范围
此工法适用于上软下硬、泥岩或粘土占比较高的复合地层大直径泥水盾构施工.
4工艺原理
泥水平衡盾构施工过程中，在气体压力作用下，泥浆通过渗透作用在开挖面地层形成泥膜，形成支护压力，实现平衡开挖面土压力作用.本工法主要解决在泥岩圆砾复合地层对于泥岩遇水崩解作用和渗透性差异较大地层、弃浆量大、泥浆不能循环利用等问题情况下进行安全快速的盾构施工.对于泥岩遇水崩解、弃浆量大等问题可以采用泥浆改性方式进行处理，再进行施工.对于泥岩圆砾复合地层成膜可以通过优化泥浆配合比参数的方法进行施工.对于刀盘结泥可以采取改善其力盘配置及渣土改良等方法进行施工.
附作用，避免水分子进入粘土矿物层间，起到抑制粘土水化作用（2）有机硅酸 甲基硅酸钾抑制和防塌性能可归因于两方面协同作用（1）钾离子的镶嵌吸盐能在泥岩表面形成类似于疏水膜的物质，利用“疏水膜-化学抑制”协同作用，阻正水分子的进入，同时形成致密膜结构能够封堵泥岩微裂隙，增强岩层胶结强度，提高防坍塌作用.
泥浆改性及配合比设计要点：一般采用室内渗透试验的方式进行设计.根据围岩地质条件和施工条件进行室内渗透试验，针对不同地层复合比优化泥浆配合比参数.通过超前地质预报等勘察手段，将施工地段按照地层复合比进行组合，实现施工过程中对泥浆配合比进行转换.
5施工工艺流程及操作要点
图5-1工艺流程与操作要点
5.1泥岩圆砾复合地层泥浆处理原则
5.1.1.根据地层复合比情况调整
泥岩圆砾复合地层泥水盾构掘进过程中泥浆，其特征在于：该泥浆主要有膨润土、水和外加剂组成外加剂主要为甲基硅酸钾，对于不同泥岩圆砾复合地层而言，复合比不同甲基硅酸钾添加量及膨水比不同.膨水比0.15：1~0.3：1，甲基硅酸钾浓度范围4.1%～7.5%.通过勘测手段（超前地质预报）确定下一环圆研泥岩占比，根据占比提前调整泥浆配比.
5.1.2.泥浆外加剂选择
通过利用泥浆改性的方法，针对泥岩圆砾占比不同的情况，提高泥水盾构环流效率，减小因泥岩特殊性质而发生的环流系统堵塞.
好的抑制其遇水崩解作用，还具有优良的防坍場能力，在泥水盾构机掘进泥岩地 比选多种外加剂，甲基硅酸钾效果明显.甲基硅酸钾对泥岩地层不仅具有良层时，有望避免施工面因泥岩遇水崩解发生塌失稳的复杂事故.
5.1.3.渣土应用
通过泥水分离系统分离出来的渣土一部分将添加至泥浆里作为泥浆的一部分.添加情况可根据现场实际情况添加.添加时需要对泥浆进行基本性能检测，确保泥浆指标在合理范围.
5.2施工准备
明不良地质作用分布、发育程度等方面.查明场地范围内岩性、分布范围、查明 盾构施工前充分利用钻孔、原位测试、王工试验、物探等综合勘察工作.查对工程有影响的地表水体以及与地下水的水力联系、分析工程周边环境与工程的相互影响等问题、提出环境保护措施的建议.
5.3泥浆制备
根据泥岩圆砾复合地层泥浆处理原则，按照泥浆配比要求进行泥浆配置.对其施工顺序是：配置一基本性能检测一施工一出浆粘度及比重检测.
5.3.1钻孔探边
详勘及岩溶专项勘察钻孔揭示泥岩圆砾复合地层占比，需要钻孔探边.采用施工勘探（超前探测）采用钻探的方法用于需进一步确定泥岩圆砾地层的发育深度及影响范围详细勘探及岩溶专项勘察中未能准确判断的地质异常点及需进一步确认的地质异常点.
5.4盾构掘进
5.4.1掘进开始标准
当盾构机所跨越的泥岩圆砾复合地层泥浆处理完毕后，应对配置泥浆取样，检查其基本性能指标，以泥浆比重及粘度为指标，需取泥浆性能是否与地层相匹配.当其性能符合盾构机掘进标准，才可进行掘进.
5.4.2掘进参数的选取
1.掘进速度
