近年来,随着城市化进程加快,城市交通也日渐拥堵,为了解决城市交通拥堵市民出行的难题,越来越多的跨海越江隧道工程开始修建,大型泥水盾构在这些跨海越江隧道得到了广泛的应用。尤其是跨海盾构隧道,由于穿越地层条件较为复杂,施工难度大,风险高,为了能够安全地完成施工作业,需要在开挖面处形成一层致密的泥膜用以维持开挖面的稳定,为此研究适应工作地层的泥浆配比,从而能够渗透成膜维持开挖面稳定,是一项非常有意义的课题。本文依托青岛地铁8号线跨海隧道工程,在分析掌握泥膜形成的微观机理以及泥膜与维持开挖面稳定关系的基础上,针对海水环境下高渗透性砂土地层,采用单一因素控制变量法和对比分析法,开展了泥浆配制试验和泥浆渗透成膜试验,对泥浆特性及其对泥浆渗透成膜的影响规律进行了研究,取得了以下研究成果:(1)揭示了泥浆成膜的微观机理以及泥膜形成与维持开挖面稳定之间的关系,泥浆压力作用于泥膜平衡了开挖面处的水土压力从而支护了开挖面稳定;(2)开展了大量室内泥浆配制试验,以膨润土、羧甲基纤维素(CMC)、碳酸钠和粘土颗粒为制浆材料,以泥浆比重、泥浆粘度和滤水量作为泥浆的特性参数,采用单一因素控制变量法,逐一研究不同制浆材料对泥浆特性的影响,着重研究了海水条件下的泥浆特性,为跨海盾构工程泥浆渗透试验的研究奠定了试验基础;(3)设计研制了能够在高压条件下有良好气密性能的泥浆渗透成膜试验装置。依据该试验装置可以较好地模拟泥水盾构机中的泥浆在泥水压力作用下渗入地层形成泥膜的渗透成膜过程,试验结果表明:泥浆比重是影响滤水量的主要因素,在海水泥浆中提高膨润土含量可以提高泥浆比重从而有效降低滤水量;较高的泥浆粘度有利于泥浆在孔隙较大的高渗透性地层中形成泥膜,且成膜效果较好;(4)针对海水环境和高渗透性砂土地层的特点,在大量泥浆配制试验和渗透成膜试验的的基础上,综合考虑泥浆与工作地层的适应性和经济成本,提出了适应该地层的泥浆最优配比(质量比)为m(膨润土):m(CMC):m(碳酸钠):m(海水)=100:3:6:700。图[39]表[16]参[64]