一般土压平衡盾构机适用于内磨擦角小、易塑流的粘性土层。但是盾构在穿越流塑性差、含水量高、渗透系数大的砂性土层时，存在土体受扰动发生液化、推进速度慢、刀盘形成“干饼”等一些技术难题。针对土压平衡盾构穿越砂性土遇到的种种困难，国内外有关专家对此进行一定的研究:日本开发了以泡沫作为填加材料，来改善砂土流动性和止水性的泡沫盾构工法。

对非粘透水性土层可以通过注射泡沫进行改良处理。粒状结构中的气泡可以降低土浆密度，减小颗粒摩擦，使土浆混合物在较宽的形变范围内有最理想的弹性，以利于控制开挖面支撑压力。由于化学的和物理的粘着力的作用，加入适当泡沫的土料可以变得非常粘着，完全可以用带式输送机进行输送。

泡沫的90%都是空气，而空气在几天后就会全部逃逸，土料可以恢复原来的稠度，盾构在掘进时通过对土压进行控制，在对开挖出土料的储置或进一步利用上这是一个显著的优点，而且不需要复杂昂贵的分离设备。加泡沫技术用于含水土层里还可抵抗较高的地下水压，它的发展可使土压平衡式盾构机也可用在原先只适于泥水式盾构机的土层中。泡沫混合物在使用后几天内化学物质会完全生物分解，基本不存在环境污染的问题。

作为砂性土体的改良剂，泡沫剂与土体搅拌混合，具有如下性能:

发泡系统由泡沫发生器、空压机、储料罐和各种管道泵组成，将发泡剂、聚合物与水混合后，加入压缩空气将液体膨胀产生泡沫，通过刀盘上的4个注入口注入开挖仓内。

在泡沫装置中，泡沫原料与水混合后形成混合液，然后将混合液与压缩空气一起送入起泡器(泡沫枪)，在起泡器内混合液在压缩空气的作用下体积膨胀形成泡沫，从起泡器流出的泡沫被注入土体，从而对土体进行改良。泡沫呈白色流液状，外观类似剃须泡沫，其气泡平均直径约0.2 mm左右，但强度较好，受到挤压后会被压缩而不易破碎。细小的气泡进入土体后，充满在土体颗粒的间隙中，并将土体颗粒包围，从而起到以下几个作用:

气泡将土体颗粒包围后，起到轴承作用，润滑性加大，能有效地降低刀盘和螺旋机的转矩，减少刀具的磨损;

由于泡沫中的气泡具有较强的压缩性，能减少土舱压力的波动，较好地建立土压平衡，维持开挖面的稳定;

对于黏性大的黏土，能降低其黏性，使其不易黏附在刀盘和土舱壁上，产生堵舱现象;对于内摩擦角大、流动性差的砂土，能增加其塑流动性;

由于气泡填充了土体颗粒间的空隙，使得渗透系数减小，止水性能提高。泡沫经过2-3h后会自行消泡，土体恢复原状。由于泡沫原料无毒无害，所以不会污染环境。

使用了泡沫以后，土压平衡式盾构对土质的适应范围得以扩大，其设备造价低、控制操作容易、使用场地小、弃土处理方便等优点有了更大的发挥余地。