王傳銀 陳宏達(dá) 蔡煒凌 萬(wàn)中正 劉 楊 楊 植 孫 哲 劉 碩 王漢勛 張 彬

(①中鐵四局集團(tuán)第三建設(shè)有限公司， 天津 300163， 中國(guó))

(②中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院， 北京 100083， 中國(guó))

0 引 言

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國(guó)城市化進(jìn)程也得以迅猛發(fā)展，由于地上空間的有限性，地下空間的開(kāi)發(fā)與利用是拓展城市空間、緩解“大城市病”的突破口，地下綜合管廊作為連接城市內(nèi)部的“血管”，極大地提升了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市地下空間的利用率，其研究和應(yīng)用日益受到重視。本文以北京市通州區(qū)暢和西路(兆善大街—潞陽(yáng)大街)大斷面綜合管廊6標(biāo)段工程為背景，對(duì)無(wú)水砂層中頂管用改良劑的性能和最優(yōu)配比展開(kāi)研究。研究區(qū)頂管上跨北京地鐵6號(hào)線，下穿運(yùn)河?xùn)|大街，工期緊，沉降控制標(biāo)準(zhǔn)高，其穿越的無(wú)水砂層為典型的不穩(wěn)定地層，土體流動(dòng)性差、內(nèi)摩擦角高，黏聚力低、壓縮性低，易出現(xiàn)“閉塞”、“噴涌”和“結(jié)餅”等不良現(xiàn)象，影響施工進(jìn)度。為保證頂管施工的順利進(jìn)行，將掌子面切削下來(lái)的渣土改良至“流動(dòng)性好、低內(nèi)摩擦角、一定黏聚力、適中壓縮性”的塑性流動(dòng)狀態(tài)至關(guān)重要。

為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)渣土改良技術(shù)的材料開(kāi)展了大量研究。Quebaud et al. (1998)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)比了泡沫劑的優(yōu)劣，并提出一些評(píng)價(jià)改良效果優(yōu)良情況的物理指標(biāo)。Kusakabe et al. (1999)根據(jù)試驗(yàn)分析得出泡沫劑對(duì)粗粒土改良的注入率經(jīng)驗(yàn)公式。Sotiris(2001)認(rèn)為泡沫可有效地改良砂土的抗剪強(qiáng)度和滲透率。Kupferroth(2001)提出評(píng)價(jià)泡沫性能的指標(biāo)應(yīng)該為發(fā)泡率和半衰期。且泡沫注入率對(duì)土體滲透系數(shù)、坍落度影響較大(Bezuijen et al.，1999； Peila et al.，2009)。Vinai et al. (2008)提出塑流性好的渣土的土壓順著螺旋輸送機(jī)遞減。Vinai et al. (2007)提出泡沫改良劑可降低螺旋輸土機(jī)扭矩。Borio et al. (2010)和 Peila(2014)研究在不同泡沫注入率條件下，水力梯度對(duì)土體滲透系數(shù)的影響。Zumsteg et al. (2012)研究不同類(lèi)型渣土和不同壓力對(duì)泡沫改良渣土的影響。泡沫添加膨潤(rùn)土或聚合物可進(jìn)一步改良砂卵石地層(Barzegari et al.，2014； Langmaack et al.，2016； Zhao et al.，2018)。唐益群等(2005)研究在原位添加肥皂水和泡沫劑對(duì)砂層的影響。張立泉(2012)提出泡沫劑和膨潤(rùn)土混合對(duì)砂卵石地層改良效果更好。許愷等(2012)通過(guò)試驗(yàn)得出泡沫劑改良效果優(yōu)于肥皂水。張禮華等(2014)開(kāi)發(fā)了一種土壓平衡盾構(gòu)用性能較為優(yōu)良的新型泡沫劑。郭彩霞等(2015)認(rèn)為泡沫和膨潤(rùn)土混合明顯降低盾構(gòu)的扭矩。邱龑等(2015)對(duì)富水砂層中改良后的土樣進(jìn)行電鏡掃描微觀分析。Quebaud et al. (1998)、林鍵(2006)和閆鑫等(2010)利用攪拌試驗(yàn)?zāi)M盾構(gòu)的刀具和刀盤(pán)，從土體的黏附性和攪拌性等性能參數(shù)角度評(píng)價(jià)渣土改良的效果。段宏偉等(2015)通過(guò)添加橡膠顆粒改良砂土的壓縮特性。呂璽琳等(2019)通過(guò)混合黏土和砂研究土體剪切性。王章瓊等(2018)通過(guò)添加石灰改良砂土壓縮性和抗剪強(qiáng)度。

由于地層的復(fù)雜性，宋克志等(2005)、叢恩偉(2008)、姜厚停等(2010)和胡長(zhǎng)明等(2017)深入研究了砂卵石地層的盾構(gòu)施工中渣土改良，許前衛(wèi)等(2010)對(duì)均質(zhì)地層的盾構(gòu)施工深入研究，周慶國(guó)(2018)深入研究了復(fù)合地層的渣土改良，莫振澤等(2018)深入研究了富水粉砂地層的渣土改良，為不同地層的盾構(gòu)施工提供了理論指導(dǎo)。針對(duì)于不同地層，坍落度為80～250mm時(shí)，認(rèn)為土體流動(dòng)性較好(Jancsecz et al.，1999； Williamson et al.，1999； Boone et al.，2005； Pena， 2007； Vinai et al.，2008； Peila et al.，2009； 喬國(guó)剛等， 2009； 姜厚停等， 2013； Ye et al.，2016)。

綜上所述，目前對(duì)于盾構(gòu)施工中渣土改良技術(shù)方面的研究較多，但對(duì)于大斷面矩形管廊頂管法施工中改良劑應(yīng)用方面的研究相對(duì)較少，施工現(xiàn)場(chǎng)所用改良劑的配料、配比及用量更多地依賴(lài)于工程經(jīng)驗(yàn)，這樣不僅降低施工效率，還會(huì)浪費(fèi)大量材料(李培楠等， 2016)。而且相比于盾構(gòu)，矩形頂管一般截面較大，刀盤(pán)覆蓋率較低，對(duì)渣土改良的要求更高。本文通過(guò)設(shè)計(jì)改良劑性能試驗(yàn)和渣土改良試驗(yàn)，獲取適合于該地層的改良方案，為無(wú)水砂層中進(jìn)行頂管施工時(shí)渣土改良方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 改良劑性能試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原土物理力學(xué)性質(zhì)

在施工現(xiàn)場(chǎng)取原樣，采用敞口薄壁取土器(李高山等， 2019)，對(duì)土樣展開(kāi)顆粒級(jí)配試驗(yàn)、含水率試驗(yàn)和相對(duì)密度試驗(yàn)研究，判定該土樣為無(wú)水中密砂土(表1)。

表1 土樣物理力學(xué)性質(zhì)

粒徑比對(duì)砂力學(xué)性能影響較大(劉方成等， 2019)。通過(guò)篩分法分析原土顆粒級(jí)配，土樣不均勻系數(shù)約2.500，曲率系數(shù)約0.910，粒徑0.10～0.50的顆粒占比90%，其余顆粒粒徑占比總和小于10%，土樣為不良級(jí)配，滲透性能差(蘇立君等， 2014)。

1.1.2 改良劑材料

泡沫劑起潤(rùn)滑土體和增加土體抗?jié)B的作用，環(huán)保但價(jià)格較高(Thewes et al.，2010； 楊志勇等， 2017)，不符合工程實(shí)際。單獨(dú)使用聚丙烯酰胺效果一般(郭付軍等， 2017)，本文選擇微量聚丙烯酰胺配合適量鈉膨潤(rùn)土泥漿作為改良劑溶液(表2)。

表2 改良材料作用

鑒于此，原土優(yōu)化方向有兩個(gè)，一是通過(guò)添加膨潤(rùn)土來(lái)增加原土較細(xì)顆粒占比(Vinai et al.，2007； Peila et al.，2009)，二是通過(guò)添加PAM提高土體抗?jié)B性能。

1.2 改良劑性能試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 黏度試驗(yàn)

膨潤(rùn)土泥漿黏度通過(guò)1006型泥漿黏度計(jì)測(cè)定，針對(duì)于該地層，用黏度為20～50s的泥漿(宋克志， 2009)。本試驗(yàn)為預(yù)試驗(yàn)，設(shè)置10組試驗(yàn)和1組清水對(duì)照試驗(yàn)，試驗(yàn)范圍膨潤(rùn)土濃度4%～13%，膨潤(rùn)土濃度梯度為1%，每組試驗(yàn)做3次，結(jié)果取平均值，以獲得合適的膨潤(rùn)土泥漿濃度范圍。

改良劑黏度通過(guò)ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定，通過(guò)公式可計(jì)算出改良劑的表觀黏度、塑性黏度、動(dòng)塑比、動(dòng)切力、靜切力等相關(guān)性能指標(biāo)。

1.2.2 濾失試驗(yàn)

濾失試驗(yàn)一般用API濾失儀，性能指標(biāo)為API濾失量，一般濾失量越小越好。

1.3 改良劑性能指標(biāo)分析

1.3.1 膨潤(rùn)土泥漿濃度范圍確定

圖1為純膨潤(rùn)土泥漿在不同濃度下的黏度，隨著膨潤(rùn)土濃度的增加，泥漿黏度整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。0%膨潤(rùn)土濃度為對(duì)照組，低于6%膨潤(rùn)土濃度的黏度接近，并小于20s，適用于土體質(zhì)量?jī)?yōu)良的地層。當(dāng)膨潤(rùn)土濃度小于10%時(shí)，隨著濃度的增加，膨潤(rùn)土泥漿的黏度增長(zhǎng)平緩，最高黏度為51s。當(dāng)膨潤(rùn)土濃度大于10%時(shí)，膨潤(rùn)土泥漿的黏度增長(zhǎng)迅速，泥漿黏滯性過(guò)強(qiáng)，流動(dòng)性差，在施工中難以泵送。因此， 6%～10%的膨潤(rùn)土泥漿濃度比較適合本次渣土改良范圍。

圖1 不同膨潤(rùn)土泥漿濃度的黏度

1.3.2 表觀黏度指標(biāo)的影響

表觀黏度可定性分析非牛頓體的流動(dòng)性好壞，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：AV為表觀黏度(mPa·s)；φ600為黏度計(jì)600r·min-1下的穩(wěn)定讀數(shù)。

增加表觀黏度可提高土體的黏聚力，降低土體的內(nèi)摩擦角，有利于土體切削面成膜和土體的穩(wěn)定。無(wú)水砂層地質(zhì)條件過(guò)差，須適當(dāng)提高表觀黏度，但表觀黏度過(guò)高，不利于制備、攪拌和運(yùn)輸土體，甚至導(dǎo)致運(yùn)輸管道堵塞，從而增加機(jī)械功率和工程成本，因此須嚴(yán)格控制表觀黏度范圍。

圖2為改良劑在不同配比之下的表觀黏度，表觀黏度隨膨潤(rùn)土泥漿濃度增加而增加，這是由于膨潤(rùn)土吸水膨脹，顆粒間隙減小，PAM吸水增稠。一般鉆井液的表觀黏度為15～30mPa·s，為了較大程度增加渣土黏聚力和降低內(nèi)摩擦角，本試驗(yàn)表觀黏度范圍取40～65mPa·s。當(dāng)表觀黏度低于40mPa·s時(shí)，為T(mén)1和T6試驗(yàn)組，分層現(xiàn)象明顯，其中T1試驗(yàn)如圖3a 所示，說(shuō)明PAM濃度較低，并未充分發(fā)揮其吸附性能，膨潤(rùn)土濃度低，顆粒間隙大，懸浮性、攜巖性能差，不適合作為改良劑。當(dāng)表觀黏度高于65mPa·s時(shí)，為T(mén)4、T9、T14、T5、T10、T15試驗(yàn)組，凝塊現(xiàn)象明顯，流動(dòng)時(shí)拉絲嚴(yán)重，其中T15如圖3b 所示，這說(shuō)明改良劑黏附性過(guò)強(qiáng)，流動(dòng)性能差，施工中難以泵送，不適合作為改良劑。

圖2 不同配比下改良劑的表觀黏度(T1～T15為改良劑試驗(yàn)組配比)

圖3 T1、T15試驗(yàn)現(xiàn)象

1.3.3 塑性黏度指標(biāo)的影響

塑性黏度在物理意義上反映當(dāng)膠體因剪切速率改變被破壞的難易程度，即黏滯性的大小，計(jì)算公式如下：

PV=φ600-φ300

(2)

式中：PV為塑性黏度(mPa·s)；φ300為黏度計(jì)300r·min-1下的穩(wěn)定讀數(shù)。

圖4為改良劑在不同配比下的塑性黏度，對(duì)比圖2，塑性黏度受PAM影響較大。在膨潤(rùn)土泥漿濃度為6%和8%時(shí)，PAM濃度對(duì)塑性黏度影響較大。膨潤(rùn)土泥漿濃度為7%時(shí)，各個(gè)PAM濃度的塑性黏度變化不大，泥漿較穩(wěn)定。T6、T13試驗(yàn)組黏度超過(guò)27.5mPa·s，塑性黏度高，黏滯力大，施工中輸送渣土困難，不適合作為改良劑。

圖4 不同配比下改良劑的塑性黏度

1.3.4 動(dòng)切力和動(dòng)塑比指標(biāo)的影響

動(dòng)切力實(shí)質(zhì)是流體顆粒間形成的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)力的表現(xiàn)，反映了流體攜帶、包裹巖屑的能力，計(jì)算公式如下：

(3)

式中：YP為動(dòng)切力(Pa)。

動(dòng)切力較小時(shí)，攜巖屑性能差，渣土沉淀滯留土倉(cāng)內(nèi)； 動(dòng)切力較大時(shí)，黏附性強(qiáng)，泵送壓力過(guò)高，機(jī)械功率大幅增加。

圖5為改良劑在不同配比下的動(dòng)切力，動(dòng)切力隨膨潤(rùn)土泥漿濃度增加而增加。

圖5 不同配比下改良劑的動(dòng)切力

動(dòng)塑比以動(dòng)切力與塑性黏度的比值表示，計(jì)算公式如下：

(4)

若流體動(dòng)塑比過(guò)小，塑性黏度大，動(dòng)切力小，剪切稀釋性弱，包裹、攜巖效果差，渣土顆粒沉淀滯留土倉(cāng)內(nèi)； 反之，泵送壓力增加。

圖6為改良劑在不同配比下的動(dòng)塑比。一般情況下，鉆井液的動(dòng)塑比在0.36～0.48Pa/mPa·s，為了防止渣土顆粒沉淀滯留土倉(cāng)內(nèi)，增加包裹、攜巖效果，本試驗(yàn)表觀黏度范圍取40～65mPa·s。T3試驗(yàn)組動(dòng)切力過(guò)大，動(dòng)塑比過(guò)大，泥漿輸送困難； T6試驗(yàn)組動(dòng)塑比過(guò)小，包裹、攜帶巖屑性能差，因此均不適合作為改良劑。

圖6 不同配比下改良劑的動(dòng)塑比

1.3.5 靜切力指標(biāo)的影響

靜切力既反映流體中較大固體顆粒的沉淀速率，也反映了懸浮較小固體顆粒的能力，初切力和終切力計(jì)算分別如下：

(1)初始靜切力

(5)

式中：G10s為10s靜切力(Pa)；φ3i為靜止10s后黏度計(jì)3r·min-1下的最大讀值。

(2)最終靜切力

(6)

式中：G10min為10min靜切力(Pa)；φ3f為靜止10min后黏度計(jì)3r·min-1下的最大讀值。

若靜切力過(guò)高，顆粒位于溶液上層，泥漿攪拌困難；若靜切力較低，在停工期間，較大顆粒迅速下沉，會(huì)引起事故，因此須嚴(yán)格控制靜切力范圍。

圖7為改良劑在不同配比下的靜切力，對(duì)于同一PAM濃度，初切力和終切力變化保持一致。T3試驗(yàn)組取得小范圍區(qū)間的峰值，靜切力過(guò)高，性質(zhì)不穩(wěn)定。T2、T4、T5、T9、T10、T14和T15試驗(yàn)組靜切力范圍較大，數(shù)值較高，不適合作為改良劑。T1、T6、T7、T8、T11、T12、T13試驗(yàn)組靜切力范圍適合，且T12數(shù)據(jù)和現(xiàn)象最優(yōu)。

圖7 1.0g·L-1、1.5g·L-1、2.0g·L-1 PAM下改良劑的靜切力

1.3.6 濾失量指標(biāo)的影響

鉆井液的濾失量一般要求10～20mL之間，鑒于無(wú)水砂層的特點(diǎn)，濾失量的要求較為嚴(yán)格。圖8為改良劑在不同配比下的濾失量，PAM為1.5g·L-1時(shí)，濾失量隨膨潤(rùn)土濃度的增加而整體下降，性能良好。而PAM為1.0g·L-1和2.0g·L-1時(shí)，濾失量整體隨膨潤(rùn)土濃度增加而下降，但膨潤(rùn)土濃度在7%時(shí)，濾失量出現(xiàn)區(qū)間范圍峰值，其中膨潤(rùn)土濃度為7%，T2試驗(yàn)組濾失量最高為14mL，因此不合適作為改良劑。

圖8 不同配比下改良劑的濾失量

基于以上改良劑性能分析得出，T7、T8、T11、T12試驗(yàn)組的改良劑性能優(yōu)良，對(duì)應(yīng)的改良劑配比膨潤(rùn)土:PAM:水分別為70︰1.5︰1000、80︰1.5︰1000、60︰2︰1000、70︰2︰1000。

2 渣土改良效果試驗(yàn)研究

2.1 渣土改良試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文從坍落度、抗剪強(qiáng)度和壓縮系數(shù)等指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)無(wú)水砂層大斷面矩形管廊的渣土改良的效果(魏康林， 2007； 姜厚停等， 2013)。

2.1.1 坍落度試驗(yàn)

本次坍落度試驗(yàn)依據(jù)實(shí)情參考GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》開(kāi)展試驗(yàn)。坍落度試驗(yàn)改良劑注入比由0%至40%，以5%為梯度，每種改良劑配比共設(shè)置9組注入比，每組試驗(yàn)做3次試驗(yàn)，結(jié)果取各組數(shù)據(jù)的平均值。

2.1.2 直剪試驗(yàn)

本次直剪試驗(yàn)依據(jù)實(shí)情參考JTG3430-2020《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》粒徑小于2mm的砂類(lèi)土的快剪試驗(yàn)方案。采用的儀器是南京土壤儀器廠生產(chǎn)的ZJ型應(yīng)變控制式直剪儀，每組按50kPa、100kPa、200kPa、400kPa加載。

2.1.3 壓縮試驗(yàn)

本次試驗(yàn)依據(jù)實(shí)情參考JTG3430-2020《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中的T0138-2007快速固結(jié)試驗(yàn)。采用的儀器是南京土壤儀器廠生產(chǎn)的GZQ-1A型全自動(dòng)氣壓固結(jié)儀，每組按50kPa、100kPa、200kPa、400kPa、800kPa加載。

2.2 渣土改良效果分析

2.2.1 坍落度試驗(yàn)分析

通過(guò)坍落度試驗(yàn)定性評(píng)價(jià)土體流動(dòng)性和初步判斷改良劑注入比范圍。

圖9是在坍落度隨改良劑配比和注入比的變化曲線。對(duì)于不同配比的改良劑，坍落度整體隨著改良劑注入比的增加而先降低后增加，土樣坍落度整體處于120～180mm的范圍。注入比為0%時(shí)，坍落度達(dá)到180mm，說(shuō)明土體流動(dòng)性差。隨著注入比增加至5%時(shí)，坍落度降落幅度大，改良劑改良土體的作用顯著，流動(dòng)性明顯改善。T12與T7和T11、T8試驗(yàn)組的坍落度分別在注入比為5%、10%和15%時(shí)處于曲線的谷底。當(dāng)注入比大于30%時(shí)，出現(xiàn)形狀不規(guī)則的現(xiàn)象，如圖10a 所示，凝結(jié)塊體較大說(shuō)明土體黏滯性過(guò)強(qiáng)； 或者一邊崩塌一邊無(wú)變化，如圖10b 所示，說(shuō)明土體和易性差。當(dāng)改良劑注入比過(guò)高時(shí)，適得其反，土體因黏滯性過(guò)高而流動(dòng)性變差。

圖9 坍落度隨改良劑注入比的變化曲線

圖10 注入比大于30%時(shí)坍落度現(xiàn)象

綜合評(píng)價(jià)，當(dāng)改良劑注入比為10%～20%時(shí)，坍落度處于120～150mm，土體整體改良效果較好，坍落情況如圖11 所示，對(duì)應(yīng)的改良劑配比和注入比分別為T(mén)1110%、T1115%、T1120%，T710%、T715%、T720%，T125%、T1210%、T1215%，T810%、T815%、T820%。

圖11 坍落度120～150mm的試驗(yàn)現(xiàn)象

2.2.2 直剪試驗(yàn)分析

土體的抗剪強(qiáng)度直接影響著土體的切削和機(jī)械使用壽命(王浩杰等， 2019)。若土體抗剪強(qiáng)度較高，會(huì)使土體不易切削，刀盤(pán)扭矩較大，施工成本高。土體內(nèi)摩擦角過(guò)大不僅增大土體與機(jī)械的摩阻力，而且易拱進(jìn)使土壓實(shí)充滿(mǎn)土倉(cāng)形成“閉塞”。本次直剪試驗(yàn)通過(guò)黏聚力和內(nèi)摩擦角等指標(biāo)評(píng)價(jià)渣土的改良效果。

圖12為T(mén)11、T7、T8、T12等4組配比的改良劑在不同注入比下的黏聚力。不同配比的改良劑，原土黏聚力(對(duì)照組)為0kPa，改良后的土體黏聚力增加明顯。其中T815%試驗(yàn)組黏聚力最大為9.3kPa。

圖12 渣土改良黏聚力c指標(biāo)曲線

圖13為T(mén)11、T7、T8、T12等4組改良劑配比在不同注入比的內(nèi)摩擦角。對(duì)于原土內(nèi)摩擦角(對(duì)照組)為35.3°，改良后的土體內(nèi)摩擦角均降低明顯。其中T815%試驗(yàn)組，內(nèi)摩擦角最小為28.8°。

圖13 渣土改良內(nèi)摩擦角φ指標(biāo)曲線

綜合圖12 和圖13 可以得出，改良劑在降低土體內(nèi)摩擦角的同時(shí)，也增大了土體顆粒之間的黏聚力。原狀砂土的黏聚力為0kPa，內(nèi)摩擦角為35.3°。其中改良土體效果最優(yōu)的為膨潤(rùn)土:PAM:水=70︰2︰1000，注入比為15%，此時(shí)黏聚力增加了9.3kPa，內(nèi)摩擦角降低了6.5°。

2.2.3 壓縮試驗(yàn)分析

土體的壓縮性直接影響著開(kāi)挖面的穩(wěn)定性和土體的保水性。在頂管掘進(jìn)的過(guò)程中，若土體壓縮性較小，不均勻土層、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)功率變動(dòng)等會(huì)發(fā)生些微擾動(dòng)，這使土體變形較大，引起開(kāi)挖面的失穩(wěn)； 若壓縮性較大，會(huì)引起土體固結(jié)排水形成“結(jié)餅”。對(duì)于砂性土層，壓力在100～200kPa時(shí)，土體的壓縮系數(shù)大于0.1MPa-1，且不大于0.2MPa-1，保證壓縮性適中。

圖14為T(mén)11、T8、T7和T12試驗(yàn)改良劑配比在不同注入比下的壓縮系數(shù)。壓縮系數(shù)整體隨著改良劑注入比的增加而逐漸增加。其中改良土體效果最優(yōu)的為膨潤(rùn)土:PAM:水=70︰2︰1000，注入比為15%，此時(shí)壓縮系數(shù)為0.190MPa-1。

圖14 渣土改良?jí)嚎s系數(shù)指標(biāo)曲線

綜合坍落度試驗(yàn)、 直剪試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)渣土改良效果可得， 當(dāng)膨潤(rùn)土:PAM:水=70︰2︰1000， 注入比為15%時(shí)，坍落度為150mm，黏聚力為9.3kPa，內(nèi)摩擦角為28.8°，壓縮系數(shù)為0.190MPa-1，相較于原狀土，坍落度降低了30mm，黏聚力增加了9.3kPa，內(nèi)摩擦角降低了6.5°，壓縮系數(shù)增加0.090MPa-1，此時(shí)土體達(dá)到流塑性狀態(tài)，適合于該工程地層土體的改良。

3 結(jié) 論

本文以北京通州區(qū)暢和西路某大斷面矩形頂管工程為背景，通過(guò)開(kāi)展改良劑性能試驗(yàn)和渣土改良效果試驗(yàn)，得到以下結(jié)論：

(1)通過(guò)改良劑性能試驗(yàn)，采用表觀黏度、塑性黏度、動(dòng)切力與動(dòng)塑比、靜切力、濾失量等性能指標(biāo)，確定了膨潤(rùn)土:PAM:水為60︰2︰1000， 70︰1.5︰1000， 70︰2︰1000 和80︰1.5︰1000的4種性能優(yōu)良的改良劑配比。

(2)改良劑溶液濃度過(guò)大會(huì)降低改良劑性能； 改良劑注入比過(guò)大會(huì)降低土體和易性，影響正常施工。適量膨潤(rùn)土配合微量PAM降低了膨潤(rùn)土泥漿的濃度，提升渣土改良效果的同時(shí)，降低了工程成本。

(3)基于已確定的4種性能優(yōu)良的改良劑配比，從坍落度、黏聚力、內(nèi)摩擦角和壓縮系數(shù)4個(gè)方面分別評(píng)價(jià)了其改良效果，其中膨潤(rùn)土:PAM:水配比為70︰2︰1000，注入比為15%時(shí)，改良效果最佳。