硅酸盐通报 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (8): 2724-2736.DOI: 10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0046
雷正辉1(
), 赵成军1, 李永骝1, 闫虹伏2, 冯天佑2, 陶仁成2, 季秋玲3, 高梓聪3, 马玉玮3()
收稿日期:2026-01-13
修订日期:2026-03-30
出版日期:2026-08-15
发布日期:2026-09-01
通信作者:
马玉玮，博士，教授。E-mail：yuwei_ma@gzhu.edu.cn作者简介:雷正辉（1979—），男，高级工程师。主要从事地铁建设管理工作。E-mail：leizhenghui@gzmtr.com
基金资助:
LEI Zhenghui1(), ZHAO Chengjun1, LI Yongliu1, YAN Hongfu2, FENG Tianyou2, TAO Rencheng2, JI Qiuling3, GAO Zicong3, MA Yuwei3()
Received:2026-01-13
Revised:2026-03-30
Published:2026-08-15
Online:2026-09-01
摘要：
随着城市轨道交通的快速发展，盾构渣土的高效处置已成为制约隧道工程可持续发展的关键问题。利用盾构渣土制备壁后注浆材料，不仅可实现渣土的就地资源化利用，显著降低注浆成本，也符合国家对于建筑固废“减量化、资源化、无害化”的政策导向。本文系统阐述了盾构渣土的来源、分类及现场减量化处理工艺，重点综述了利用盾构渣土制备壁后注浆材料的研究进展与工程应用情况。研究表明，经分级处理后，渣土中的粗颗粒可替代细骨料提供骨架支撑，细颗粒具备替代膨润土的潜力；通过优化固化剂体系、调控粒径分布与水固比，可有效提升渣土利用率，改善浆液的流动性、稳定性和抗压强度。工程实践表明，渣土基注浆材料在控制沉降、管片上浮和防渗等方面表现良好，但仍面临渣土成分差异大、缺乏标准规范及长期性能数据不足等挑战，未来需加强标准化与耐久性研究。
中图分类号:
雷正辉, 赵成军, 李永骝, 闫虹伏, 冯天佑, 陶仁成, 季秋玲, 高梓聪, 马玉玮. 盾构渣土的现场处置技术及制备壁后注浆材料的研究进展[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(8): 2724-2736.
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图1 盾构渣土
Fig.1 Shield muck
| Muck type | Classification standard （by penetration index） | Characteristics description |
|---|---|---|
| Gravel and sand | Composed of coarse particles： cobbles， gravel， sand | Large particle size， low water content， poor fluidity |
| Sandy gravel soil | qc>800 kPa | Primarily composed of sand and sandy soil， high strength |
| Hard clay | 400 kPa<qc<800 kPa | Mainly consists of sandy soil， silt， and partial clay |
| Clay | 200 kPa<qc<400 kPa | Water content 40%~80%， relatively high viscosity |
| Sludge | qc<200 kPa | Mud-like soil， predominantly composed of clay and silt particles |
| Slurry | Fluid state， flowability>300 mm， water content>3 times liquid limit | Liquid flow state， difficult to settle and separate |
表1 盾构渣土分类标准一（参考日本《建设发生土利用技术手册》［17］）
Table 1 Classification standard I for shield muck （with reference to the Japanese “Construction generated soil utilization technology manual”［17］）
| Muck type | Classification standard （by penetration index） | Characteristics description |
|---|---|---|
| Gravel and sand | Composed of coarse particles： cobbles， gravel， sand | Large particle size， low water content， poor fluidity |
| Sandy gravel soil | qc>800 kPa | Primarily composed of sand and sandy soil， high strength |
| Hard clay | 400 kPa<qc<800 kPa | Mainly consists of sandy soil， silt， and partial clay |
| Clay | 200 kPa<qc<400 kPa | Water content 40%~80%， relatively high viscosity |
| Sludge | qc<200 kPa | Mud-like soil， predominantly composed of clay and silt particles |
| Slurry | Fluid state， flowability>300 mm， water content>3 times liquid limit | Liquid flow state， difficult to settle and separate |
| Muck type | Classification standard （by particle size and liquid-plastic limit indices） |
|---|---|
| Boulder soil | Boulder mass>75% of total mass |
| Mixed boulder soil | 50% of total mass<boulder mass≤75% of total mass |
| Boulder-mixed soil | 15% of total mass<boulder mass≤50% of total mass |
| Gravel and sand | Boulder mass≤15% of total mass， coarse-grained mass≥50% of total mass， fine-grained mass<5% of total mass |
| Gravel/sand with fines | Boulder mass≤15% of total mass， coarse-grained mass≥50% of total mass， 5% of total mass≤fine-grained content<15% of total mass |
| Fine-grained gravel/sand | Boulder mass≤15% of total mass， coarse-grained mass≥50% of total mass， 15% of total mass≤fine-grained content<50% of total mass |
| High liquid limit clay （CH） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP≥0.73 （WL-20）， IP≥7， WL≥50% |
| Low liquid limit clay （CL） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP≥0.73 （WL-20）， IP≥7， WL<50% |
| High liquid limit silt （MH） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP<0.73 （WL-20）， IP<7， WL≥50% |
| Low liquid limit silt （ML） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP<0.73 （WL-20）， IP<7， WL<50% |
表2 盾构渣土分类标准二（参考《土的工程分类标准》GB/T 50145—2007E［18］）
Table 2 Classification standard II for shield muck （with reference to “Standard for engineering classification of soil” GB/T 50145—2007E［18］）
| Muck type | Classification standard （by particle size and liquid-plastic limit indices） |
|---|---|
| Boulder soil | Boulder mass>75% of total mass |
| Mixed boulder soil | 50% of total mass<boulder mass≤75% of total mass |
| Boulder-mixed soil | 15% of total mass<boulder mass≤50% of total mass |
| Gravel and sand | Boulder mass≤15% of total mass， coarse-grained mass≥50% of total mass， fine-grained mass<5% of total mass |
| Gravel/sand with fines | Boulder mass≤15% of total mass， coarse-grained mass≥50% of total mass， 5% of total mass≤fine-grained content<15% of total mass |
| Fine-grained gravel/sand | Boulder mass≤15% of total mass， coarse-grained mass≥50% of total mass， 15% of total mass≤fine-grained content<50% of total mass |
| High liquid limit clay （CH） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP≥0.73 （WL-20）， IP≥7， WL≥50% |
| Low liquid limit clay （CL） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP≥0.73 （WL-20）， IP≥7， WL<50% |
| High liquid limit silt （MH） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP<0.73 （WL-20）， IP<7， WL≥50% |
| Low liquid limit silt （ML） | Fine-grained mass≥50% of total mass， IP<0.73 （WL-20）， IP<7， WL<50% |
图2 盾构渣土减量化处理
Fig.2 Reduction treatment for shield muck
图3 盾构渣土现场处理图
Fig.3 On-site treatment diagram of shield muck
图4 壁后注浆材料的类别与主要成分
Fig.4 Types and main compositions of backfill grouting materials
| Type | Consistency/ mm［ | Consistency loss over time/ （mm·h-1）［ | Flowability/ mm［ | Flowability loss over time/（mm·h-1）［ | Bleedingrate/ %［ | Stratification/ mm［ | Setting time/ h［ | Apparentdensity/ （kg·m-3）［ | Compressivestrength/ MPa［ | 28 d land‑waterstrengthratio/%［ | Stone rate/%［ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3 d | 28 d | |||||||||||
| Cement-based | 100~130 | ≤10 | ≥160 | ≤20 | ≤3.5 | ≤6 | 10~24 | ≥1 800 | ≥0.5 | ≥2.5 | ≥65 | ≥95 |
| Slaked lime-based | 90~130 | ≤10 | — | — | — | — | ||||||
表3 同步注浆材料典型性能指标
Table 3 Typical performance indicators of synchronous grouting materials
| Type | Consistency/ mm［ | Consistency loss over time/ （mm·h-1）［ | Flowability/ mm［ | Flowability loss over time/（mm·h-1）［ | Bleedingrate/ %［ | Stratification/ mm［ | Setting time/ h［ | Apparentdensity/ （kg·m-3）［ | Compressivestrength/ MPa［ | 28 d land‑waterstrengthratio/%［ | Stone rate/%［ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3 d | 28 d | |||||||||||
| Cement-based | 100~130 | ≤10 | ≥160 | ≤20 | ≤3.5 | ≤6 | 10~24 | ≥1 800 | ≥0.5 | ≥2.5 | ≥65 | ≥95 |
| Slaked lime-based | 90~130 | ≤10 | — | — | — | — | ||||||
图5 骨料为砂的样品的28 d SEM照片：（a1） 500 μm， （a2） 10 μm， （a3） 5 μm， （a4） 1 μm；骨料为黏性粉砂的样品的28 d SEM照片： （b1） 500 μm， （b2） 10 μm， （b3） 5 μm， （b4） 1 μm［47］
Fig.5 SEM images of sample with sand aggregate at 28 d： （a1） 500 μm， （a2） 10 μm， （a3） 5 μm， （a4） 1 μm； SEM images of sample with cohesive silty sand aggregate at 28 d： （b1） 500 μm， （b2） 10 μm， （b3） 5 μm， （b4） 1 μm［47］
图6 渣土同步注浆使用段地表沉降和管片环竖向姿态［58］
Fig.6 Surface settlement and vertical attitude of segment ring during muck synchronous grouting［58］
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