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盾构施工用无害可降解型泡沫剂

编制说明

一、目的和意义

目的：我国盾构用泡沫剂研究工作起步较晚,河海大学朱伟等研

制了盾构用泡沫剂;中国地质大学王卫华通过多种阴离子表面活性剂

进行复配得到一种盾构泡沫剂,并在实验室研究了该泡沫剂与渣土改

良的效果;山东大学李树忱等研究了泡沫剂的实验室半衰期测定方法

与施工现场渣土改良的应用。随后国内多所院校和企业对盾构用泡沫

剂及其性能进行了大量研究工作。目前,国产盾构用泡沫剂的综合性

能指标与进口产品相当,个别指标甚至超越了进口产品,且价格仅为

进口产品的30%~60%,获得了施工单位的认可。

目前市场上常用的盾构泡沫剂产品主要原材料均来自石油衍生

物,属于化石能源材料,不能降解,在盾构渣土中影响植被的正常生长,

对环境造成“二次污染”。因此,近年来盾构施工过程中产生的渣土

已逐步成为一类新型固体废弃物,受到了国家环保部门的关注。随着

国家生态文明建设和“双碳”政策的提出,政府部门提出了关于“盾

构泡沫剂应对周边环境无危害”的要求。

意义：本标准针对当前盾构泡沫剂应对周边环境无危害的要求，

进行相关标准建设，总结国产泡沫剂替代进口产品的经验基础上，结

合泡沫剂生产、使用10年以上的实践，首次制定盾构施工用无害可

降解型泡沫剂标准，填补了行业标准空白，制定了环保型泡沫剂关键

技术指标，提出了泡沫剂的安全和环保要求。

二、工作简况

任务来源：随着“一带一路”、交通强国和西部大开发等国家战略

的实施，国家基础设施建设仍处于高速发展阶段。截至2023年底，

共计46个城市在实施城轨交通线网建设规划，建设规划线路总长

6118.62公里，共5个城市的新一轮城轨交通建设规划或建设规划调

整方案获批，获批项目中涉及新増线路长度约550公里，新増计划投

资额约4500亿元。城市轨道交通工程是支撑城市发展、服务国家经

济建设的重要基础设施。盾构法施工技术凭借其机械化程度高、安全

可靠、施工效率优越等特点，已成为现代城市隧道建设卓有成效的施

工方法。

值得注意的是，我国北京、上海、广州和南京等城市地铁隧道建

设中儿乎全部采用了盾构法施工，且除少数特殊标段使用泥水式盾构

外，其它盾构类型绝大部分都采用了复合型的土压平衡式盾构。土压

平衡式盾构法，以其技术和经济上的优越性，已经成为隧道建设的主

流。而土压平衡盾构掘进过程中常遇到粘土、砂土及卵砾石地层，其

流塑性较差，难以满足盾构正常掘进的需求。因此，土压平衡盾构用

添加剂的市场需求量很大，其中泡沫类添加材以其优点明显而成为目

前最先进的土体改良剂并有望成为用量最大的土压平衡盾构用添加

剂。

泡沫剂是应用范围最广泛的一种渣土改良剂，不同地层条件下的

渣土改良均需要搭配泡沫剂开展。泡沫剂通过压缩空气法生成致密的

泡沫，在渣土中引入泡沫后形成泡沫改良土，能够显著改善渣土的流

塑性。然而，我国盾构用泡沫剂的研究工作一直较为滞后。国内土压

平衡式盾构隧道所使用的泡沫剂多为进口（法国、德国和日本），造

价较高，且国内自主开发的泡沫剂技术尚未完全成熟，鲜有规模生产

投入使用。目前，隧道领域的学者在泡沫改良土宏观力学特性方面进

行了大量的研究工作，通过开展室内流塑性评价试验，分析泡沫改良

参数对渣土流塑性的影响规律。但受限于试验手段的不足，对泡沫剂

改良后开挖土性质的研究只是偏重其所针对的问题，并未对泡沫剂及

气泡开展全面的研究工作。

到目前为止，在该领域还没有得到被国内外专家学者广泛认可的

衡量泡沫剂性能的统一指标和标准，同时也缺少这方面的研究。为推

动盾构施工用泡沫剂的使用，制定盾构施工用泡沫剂的产品标准成为

行业的当务之急。盾构施工用无害可降解型泡沫剂的制定：第一，可

明确盾构施工用无害可降解泡沫剂的定义及范围；第二，可规定统一

的技术标准，规范市场；第三，可延长盾构施工用无害可降解泡沫剂

产品产业链，提高综合利用水平和经济效益，更有利于盾构施工用无

害可降解泡沫剂的进一步开发利用；第四，盾构渣土作为工程建筑的

废弃物，可通过资源综合利用，实现工业和农业的循环经济链，体现

碳资源的循环利用，符合当前国家“碳达峰”、“碳中和”的战略的

持续推进。

2017

编制和协作单位：根据《深化标准化工作改革方案》