盾构相关小知识（8）：盾构渣土松散系数探讨

1、松散系数定义

松散系数实际上是指原状土或岩经破碎后破碎土体间空隙增加，导致体积增大。

2、盾构渣土的松散系数

盾构渣土松散系数有的人也是以出渣实际体积与开挖原状土体积的比值来定义的，但盾构渣土的松散系数与原定义的松散系数不同。

3、盾构渣土体积增大原因

为了判断盾构掘进是否超方，需要判断出渣体积和重量是否在正常范围，需要从理论上分析出渣的方量与重量，在砂卵石地层和软岩地层盾构掘进中准确判断更重要。

以前总是从实际测量中分析砂卵石松散系数是1.15～1.2，泥岩地层是1.5～1.6，但并未给出理论支持。

盾构掘进实际上是在开挖土体中加入泡沫、水或膨润土泥浆后形成的渣土，如果经改良的渣土为流塑状态，实际上改良的渣土颗粒间是无空隙的。

4、盾构渣土理论方量与理论重量

中铁二院有人提出盾构出渣方量是开挖原状土体积加上加入泡沫、水和膨润土泥浆体积，我认为从理论上是说得通的。

假设开挖原状土为饱和状态，土颗粒间无空隙，改良后的渣土为流塑状态，土颗粒间无空隙，那么实际出渣的方量应该是开挖原状土体积+改良加入的泡沫液体、水或膨润土泥浆的体积和，实际出渣的重量应该是开挖原状土的重量+改良中入的泡沫液体重量、水重量或膨润土泥浆重量。

当然，实际出渣方量有时会多些，因为改良的渣土中会含有泡沫气体量，或者盾构掘进中后方有水侵入，尤其是渣土改良中加入聚合物时方量会更大，主要原因是渣土内的泡沫气体更难溢出。所以，出渣方量是否超方的判断要综合分析。

5、盾构掘进出渣方量与称重的分析

综上所述，盾构掘进出渣方量与称重要双重控制。将每环加入泡沫液体、水或膨润土泥浆量要统计，与开挖原状土相加，并折合成标准长度进行对比分析。由于方量是人为测量，称重是由龙门吊计量，相对而言，渣土称重更准确。

成都含泥的砂卵石出渣方量（松散系数1.25）要大于不含泥的砂卵石（松散系数1.16）出渣方量，主要原因是加水量增加了。