土壓平衡盾構(gòu)通用型渣土改良技術(shù)研究

摘 要：為解決城市地鐵土壓平衡盾構(gòu)施工中經(jīng)常出現(xiàn)的結(jié)泥餅、噴涌等重大安全隱患問(wèn)題。本文對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境下的渣土滲透系數(shù)、內(nèi)摩擦角、渣土保水率和渣土抗水分散等進(jìn)行試驗(yàn)研究，并系統(tǒng)分析改良后渣土內(nèi)摩擦角變化、抗剪強(qiáng)度變化、不同壓強(qiáng)下渣土含水量變化、改良后渣土滲透系數(shù)變化以及抗水分散性變化。本文提出低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺溶液和5000分子量聚丙烯酸鈉溶液具有良好的渣土改良效果，能適應(yīng)所有盾構(gòu)施工地層，其中聚丙烯酰胺是最好的改良劑，針對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境提出了土壓平衡盾構(gòu)通用型最優(yōu)改良方案及改良劑最佳配比。

關(guān)鍵詞：城市地鐵；渣土改良；通用型；土壓平衡；盾構(gòu)施工

中圖分類(lèi)號(hào)：U 45" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

土壓平衡盾構(gòu)廣泛應(yīng)用于城市地鐵施工中，我國(guó)各地城市地鐵所處的水文地質(zhì)及穿越的地下環(huán)境極其復(fù)雜多變，因此盾構(gòu)在掘進(jìn)中會(huì)出現(xiàn)掘進(jìn)姿態(tài)難以控制、刀盤(pán)磨損嚴(yán)重、盾構(gòu)扭矩過(guò)大、刀盤(pán)泥餅、隧道超挖、地表沉降過(guò)大等一系列復(fù)雜問(wèn)題。因此，很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)研究，例如：劉霆宇等[1]進(jìn)行土壓平衡盾構(gòu)改良渣土坍落度試驗(yàn)，吉力此且等[2]針對(duì)大粒徑卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工提出了渣土改良最優(yōu)方案，崔燦[3]針對(duì)富水砂層土壓平衡盾構(gòu)渣土改良進(jìn)行試驗(yàn)研究，并提出了相應(yīng)改良方案，王樹(shù)英等[4]針對(duì)富水礫砂地層提出了渣土改良措施，黃逢源等[5]針對(duì)富水復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)渣土改良進(jìn)行試驗(yàn)研究，齊飛等[6]對(duì)土壓平衡盾構(gòu)砂卵石渣土改良效果進(jìn)行研究等。目前渣土改良的研究成果主要針對(duì)某一特定的地質(zhì)環(huán)境，不具有通用性，因此為了找到可適用于不同地質(zhì)環(huán)境的土壓平衡盾構(gòu)渣土改良最佳方案，本文對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境下的渣土進(jìn)行改良試驗(yàn)研究，并提出了不同地質(zhì)環(huán)境下的土壓平衡盾構(gòu)改良試驗(yàn)理論及最優(yōu)改良方案的相關(guān)參數(shù)，為類(lèi)似工程研究、設(shè)計(jì)以及施工提供借鑒。

1 試驗(yàn)材料

為了解決土壓平衡盾構(gòu)施工中渣土可能結(jié)泥餅或者噴涌的問(wèn)題，本試驗(yàn)在渣土合適塌落度區(qū)間內(nèi)對(duì)不同改良劑配比進(jìn)行改良，并選出最佳的渣土改良劑及其配比，以此使改良后的渣土既能防結(jié)泥餅又能防噴涌，從而更好地滿(mǎn)足施工現(xiàn)場(chǎng)要求。

純砂：主要礦物組成為石英、云母、長(zhǎng)石等，經(jīng)實(shí)測(cè)內(nèi)摩擦角為35.9°。

砂卵石：卵石體積占比30%的砂卵石，砂卵石主要礦物組成為石英、云母、長(zhǎng)石等，經(jīng)實(shí)測(cè)內(nèi)摩擦角為38.6°。

粉碎的泥巖：試驗(yàn)所用的泥巖是經(jīng)過(guò)粉碎后細(xì)化的泥巖，泥巖內(nèi)摩擦角為45.8°，松散體黏聚力為18.7kPa。

砂卵石＋泥巖（復(fù)合地層）：盾構(gòu)施工開(kāi)挖面一半砂卵石一半泥巖，它是兩種土樣的結(jié)合，所選用泥巖內(nèi)摩擦角為45.8°，松散體黏聚力為18.7kPa，砂土內(nèi)擦角為38.6°。

聚丙烯酰胺：聚丙烯酰胺為陰離子型絮凝劑，少量摻入后即可對(duì)渣土起到增稠、保水等作用，按分子量可分為低分子量型、高分子量型。

聚丙烯酸鈉：將聚丙烯酸鈉作為陰離子增稠劑和保水劑。采用5000分子量的聚丙烯酸鈉。

CMC：羧甲基纖維素（CMC）。

膨潤(rùn)土：膨潤(rùn)土為蒙脫石礦物。選用鈉基膨潤(rùn)土。

水：選用的水為四川省成都市的自來(lái)水。

2 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)過(guò)程

2.1 試驗(yàn)方法

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)及工程經(jīng)驗(yàn)，滲透系數(shù)、內(nèi)摩擦角、渣土保水率和渣土抗水分散對(duì)渣土結(jié)泥餅指標(biāo)和噴涌指標(biāo)影響最大，因此對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)。

2.1.1 渣土滲透系數(shù)測(cè)定方法

渣土的滲透率：通過(guò)滲透系數(shù)反應(yīng)，滲透系數(shù)越大則透水性越強(qiáng)，由于渣土改良后滲透率都會(huì)降低，因此采用變水頭法（砂卵石、泥巖，泥巖和砂卵石混合）測(cè)定渣土的滲透系數(shù)，從而判斷其滲透率。

2.1.2 渣土內(nèi)摩擦角測(cè)定方法

可以通過(guò)抗剪強(qiáng)度線(xiàn)的斜率求得渣土的內(nèi)摩擦角，因此可采用直接剪切試驗(yàn)求得內(nèi)摩擦角。

2.1.3 渣土保水率測(cè)定方法

測(cè)定渣土的保水率包括2個(gè)參數(shù)指標(biāo)：同種坍落度條件下不同改良方法渣土的含水率；同種坍落度、對(duì)渣土施加壓力相等（渣土水要流失）、一定時(shí)間條件下，渣土中剩余的含水率與渣土水的流失率。用烘干法測(cè)定土的含水率。

2.1.4 渣土抗水分散性測(cè)定方法

通過(guò)自制的抗沖刷性能測(cè)試裝置（圖1），測(cè)量渣土經(jīng)過(guò)不同流速的水沖刷后的殘余質(zhì)量。該水槽設(shè)置了一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口，并在進(jìn)水口設(shè)置微型水泵以控制水流速度。在水流穩(wěn)定后，將500g渣土直接倒入離出水口約30cm的槽底。在出水口的水流不再渾濁后，測(cè)定留在槽底的渣土質(zhì)量，其與初始渣土質(zhì)量的比值則為漿液的沖刷質(zhì)量殘留率。將流速分別控制為0.1m/s、0.2m/s和0.3m/s。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)過(guò)程主要包括確定合理塌落度區(qū)間，配制渣土改良劑，配制泡沫劑，混合攪拌均勻后進(jìn)行直剪試驗(yàn)，保水率試驗(yàn)，變水頭試驗(yàn)。

2.2.1 確定合理塌落度區(qū)間

土壓平衡盾構(gòu)安全快速施工的關(guān)鍵是土倉(cāng)內(nèi)的土體能夠形成“流塑性狀態(tài)”，即開(kāi)挖后的土體具有較好的和易性、較低的剪切性以及較大的抗?jié)B性，使掌子面能夠保持穩(wěn)定且渣土能夠順利排出。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定合理塌落度區(qū)間為10～15cm。改良后，泥巖的塌落度為12cm。

2.2.2 配置渣土改良劑

試驗(yàn)采用的渣土改良劑有1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺溶液、5000分子量聚丙烯酸鈉溶液、CMC溶液，膨潤(rùn)土。將前3種聚合物采用相同自身濃度和相同摻入質(zhì)量比進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。配置步驟如下。①在高精度天平上放一張白紙并去皮，在上面稱(chēng)量0.1g、0.2g、0.3g改良劑溶質(zhì)。并準(zhǔn)備2L清水。②混合上述改良劑溶劑和清水，并且攪拌均勻，對(duì)應(yīng)質(zhì)量比分別為50g∶1t、100g∶1t、150g∶1t。③配置改良劑溶液。配制低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺溶液，質(zhì)量分別比為50g∶1t、100g∶1t、150g∶1t；配制5000分子量聚丙烯酰鈉溶液，質(zhì)量比分別為50g∶1t、100g∶1t、150g∶1t；配制CMC溶液，質(zhì)量比分別為50g∶1t、100g∶1t、150g∶1t。

取渣土試樣8.9kg～9.6kg，按照相應(yīng)按照5%、7.5%、10%的質(zhì)量濃度依次加入改良劑溶液?？紤]及時(shí)使用泡沫劑能保證功效，因此在配制好其余材料后立即使用泡沫發(fā)生設(shè)備產(chǎn)生體積濃度3%、發(fā)泡倍率為15的泡沫劑溶液。試驗(yàn)采用膨潤(rùn)土與水的比例為1∶4（質(zhì)量比例），摻入改良劑溶液濃度為7.5%的改良渣土與聚合物改良渣土形成對(duì)照。

2.2.3 直剪試驗(yàn)

采用ZJ型應(yīng)變式控制直剪儀測(cè)定改良后的渣土內(nèi)摩擦角。

2.2.4 保水率試驗(yàn)

保水率試驗(yàn)測(cè)試裝置利用直剪儀加載系統(tǒng)、盛樣盒進(jìn)行試驗(yàn)，JC101電熱鼓風(fēng)干燥箱對(duì)土樣進(jìn)行烘干試驗(yàn)。

2.2.5 滲透試驗(yàn)

將盛有改良后渣土的環(huán)刀套入護(hù)筒，裝好各部位止水圈。將試樣上下透水石和濾紙按先后順序裝好，蓋上頂蓋，擰緊頂部螺絲，不得漏水漏氣。同時(shí)將裝好試樣的滲透儀進(jìn)水口與水頭裝置（測(cè)壓管）相連。注意及時(shí)向測(cè)壓管中補(bǔ)充水源，補(bǔ)水時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水口。

在向試樣滲透前，由底部排氣嘴出水，排除底部空氣，排至排氣嘴無(wú)氣泡時(shí)，關(guān)閉排氣嘴，水自下向上滲流，由頂部出水管排水。

在不大于200cm水頭作用下，靜置一段時(shí)間，待出水管有水溢出后即可開(kāi)始測(cè)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 改良后渣土內(nèi)摩擦角變化分析

試驗(yàn)分別對(duì)純砂、砂卵石、泥巖、復(fù)合土層4種盾構(gòu)土層先后加入泡沫劑和改良劑，包括1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺溶液、5000分子量聚丙烯酸鈉溶液、CMC溶液，膨潤(rùn)土，如圖2～圖6所示。分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)加入的聚合物是1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺時(shí)，若改良劑摻入質(zhì)量比不變，則隨著改良劑質(zhì)量比由50g∶1t增至100g∶1t，再到150g∶1t，改良后渣土的內(nèi)摩擦角會(huì)逐漸變小。若改良劑質(zhì)量比不變，則改良劑摻入率增加，由5%到7.5%，再到10%，改良后渣土的內(nèi)摩擦角也會(huì)逐漸變小。試驗(yàn)表明，加入改良劑能夠使渣土內(nèi)摩擦角變小。

當(dāng)加入的聚合物是5000分子量聚丙烯酸鈉時(shí)，若改良劑摻入質(zhì)量比不變，則隨著改良劑質(zhì)量比由50g∶1t增至100g∶1t，再到150g∶1t，改良后渣土的內(nèi)摩擦角會(huì)逐漸變小。若改良劑濃度不變，則改良劑摻入率增加，由5%到7.5%，再到10%，改良后渣土的內(nèi)摩擦角也會(huì)逐漸變小。試驗(yàn)表明，加入5000分子量聚丙烯酸鈉改良劑后，也能夠使渣土內(nèi)摩擦角變小。

當(dāng)加入的聚合物是CMC時(shí)，若改良劑摻入質(zhì)量比不變，則隨著改良劑質(zhì)量比由50g∶1t增至100g∶1t，再到150g∶1t，改良后渣土的內(nèi)摩擦角會(huì)有變小的趨勢(shì)，但是幅度很小。若改良劑質(zhì)量比不變，則改良劑摻入率增加，由5%到7.5%，再到10%，改良后渣土的內(nèi)摩擦角也會(huì)有變小的趨勢(shì)但是幅度很小。說(shuō)明CMC溶液的改良效果并不明顯。

由圖2可知，在純砂土層中改良渣土，隨著改良劑濃度增加，CMC溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角變化極小，聚丙烯酰胺溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角，先急劇變小后緩慢變小，且變小較為顯著；聚丙烯酸鈉溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角逐漸變小，且變小較為顯著。

由圖3可知，在砂卵石土層中改良渣土，隨著改良劑濃度增加，CMC溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角變化極小，聚丙烯酰胺溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角，逐漸變小且變化幅度明顯；聚丙烯酸鈉溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角逐漸變小且變化幅度明顯。

由圖4可知，在泥巖土層中改良渣土，隨著改良劑濃度增加，CMC溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角變化極小，聚丙烯酰胺溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角，先急劇變小后緩慢變??；聚丙烯酸鈉溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角先急劇變小后緩慢變小。

由圖5可知，在復(fù)合土層中改良渣土，隨著改良劑濃度增加，CMC溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角變化極小，聚丙烯酰胺溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角，先急劇變小后緩慢變小，且變小較為顯著；聚丙烯酸鈉溶液改良的渣土內(nèi)摩擦角先急劇變小后緩慢變小，且變小較為顯著。

由圖6可知，當(dāng)對(duì)比相同土層，相同濃度，相同改良劑摻入質(zhì)量比時(shí)，各聚合物改良下渣土的內(nèi)摩擦角變化（以質(zhì)量比50g∶1t，改良劑摻入率5%為例），此時(shí)聚丙烯酰胺改良后渣土內(nèi)摩擦角為28.9°，聚丙烯酸鈉改良后渣土內(nèi)摩擦角為33.41°，CMC改良后渣土內(nèi)摩擦角為35.7°。施工現(xiàn)場(chǎng)常用的膨水比為1∶6、摻入率7.5%的膨潤(rùn)土，改良后渣土內(nèi)摩擦角為33.5°，試驗(yàn)表明聚丙烯酰胺改良效果＞聚丙烯酸鈉改良效果＞膨潤(rùn)土改良效果＞CMC溶液改良效果，隨著聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉的濃度或改良劑摻入質(zhì)量比變大，改良的效果愈發(fā)明顯。

3.2 改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化分析

改良劑摻入率為5%，摻入質(zhì)量比為50g∶1t，膨潤(rùn)土則選取摻入率為7.5%，膨潤(rùn)土與水的比例為1∶4（質(zhì)量比例）來(lái)繪制不同改良劑下純砂、砂卵石、泥巖土層、復(fù)合土層在加壓過(guò)程中抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)。結(jié)果如圖7～圖10所示。

分析抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)可以得出，隨著正應(yīng)力增加，改良后渣土的抗剪強(qiáng)度增加，改良后渣土的抗剪強(qiáng)度-正應(yīng)力變化曲線(xiàn)近似為一條直線(xiàn)，符合土的抗剪強(qiáng)度變化基本規(guī)律。

抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)的斜率k值為改良后渣土的內(nèi)摩擦角的正切值，而縱截距則表示該改良后渣土的黏聚力，以純砂土層抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)為例，由圖7～圖 10可知聚丙烯酰胺改良后渣土內(nèi)摩擦角＜聚丙烯酸鈉改良后渣土內(nèi)摩擦角＜膨潤(rùn)土改良后渣土內(nèi)摩擦角＜CMC改良后渣土內(nèi)摩擦角，即在同一濃度，同一摻入質(zhì)量比，同一土層情況下，聚丙烯酰胺溶液改良效果＞聚丙烯酸鈉溶液＞膨潤(rùn)土＞CMC溶液，而砂卵石，泥巖，復(fù)合土層變壞規(guī)律與純砂石土層一致，所得結(jié)論也一致。

由圖7可知，在純砂土層中的渣土改良方案中，CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)在其他方案的上方，即CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最大，聚丙烯酰胺溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最小。

由圖8可知，在砂卵石土層中的渣土改良方案中，CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)位于其他方案的上方，即CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最大，聚丙烯酰胺溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最小。

由圖9可知，在泥巖土層中的渣土改良方案中，CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)位于其他方案的上方，即CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最大，聚丙烯酰胺溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最小。

由圖10可知，在復(fù)合土層中的渣土改良方案中，CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)位于其他方案的上方，即CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最大，聚丙烯酰胺溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度變化曲線(xiàn)斜率最小。

在不同土層中的渣土改良方案中，CMC溶液改良后渣土抗剪強(qiáng)度均表現(xiàn)最佳，聚丙烯酰胺溶液改良方案較差，同時(shí)CMC溶液渣土改良在不同土層中的表現(xiàn)情況說(shuō)明其最適應(yīng)泥巖土層?？辜魪?qiáng)度越低，表明改良后渣土在達(dá)到一定正應(yīng)力后，容易剪破，從而不容易結(jié)泥餅。試驗(yàn)表明聚丙烯酰胺溶液改良后最不容易結(jié)泥餅，其次是聚丙烯酸鈉和膨潤(rùn)土，最次是CMC溶液。

3.3 不同壓強(qiáng)下渣土含水量變化分析

試驗(yàn)分別對(duì)純砂、砂卵石、泥巖、復(fù)合地層4種盾構(gòu)渣土先后加入泡沫和改良劑，改良劑包括膨潤(rùn)土、1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺溶液、5000分子量聚丙烯酸鈉溶液、CMC溶液。分別測(cè)定其在0kPa、200kPa、300kPa、400kPa壓強(qiáng)下的含水量。

試驗(yàn)結(jié)果分析可知，低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺和低濃度陰離子5000分子量的聚丙烯酸鈉具有良好的渣土改良效果，能夠顯著提高4種渣土的保水率。1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺和低陰離子濃度5000分子量的聚丙烯酸鈉能適應(yīng)砂土、砂卵石、泥巖、復(fù)合土層4種試驗(yàn)地層；而CMC改良劑的改良效果則不如上述兩種聚合物。在改良劑濃度和改良劑摻入質(zhì)量比不變的前提下，不同渣土含水量在加壓過(guò)程中的變化規(guī)律幾乎一致。表現(xiàn)為壓強(qiáng)越大，渣土含水量越低，且隨著壓強(qiáng)越來(lái)越大，含水量降低幅度也越來(lái)越小。4種渣土在1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺水溶液改良后，在豎向加壓荷載下都擁有最高的含水量。并且在1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺水溶液改良后，隨著壓強(qiáng)增加，含水量降低幅度都最小。說(shuō)明1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺水溶液改良劑改良渣土后，渣土在豎向加壓下具有更好的保水率。同樣可以分析其他3種改良劑對(duì)于渣土保水率改良的效果從好到壞依次是聚丙烯酸鈉水溶液、膨潤(rùn)土、CMC水溶液。

3.4 改良后渣土滲透系數(shù)變化分析

滲透系數(shù)是評(píng)價(jià)土體滲透性的直接指標(biāo)，降低土體的滲透性可以阻止地下水的大量進(jìn)入，從而降低噴涌的可能性，有利于維持土倉(cāng)與開(kāi)挖面的壓力平衡。

試驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)加入的聚合物是1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺時(shí)。若改良劑摻入質(zhì)量比不變，則隨著改良劑質(zhì)量比由50g∶1t增至100g：1t，再到150g∶1t，改良后渣土的滲透系數(shù)會(huì)逐漸變小。若改良劑質(zhì)量比不變，則改良劑摻入率加大，由5%增至7.5%，再到10%，改良后渣土的滲透系數(shù)也會(huì)逐漸變小。試驗(yàn)表明加入改良劑后，能夠減少渣土滲透系數(shù)。

3.5 改良后渣土抗水分散性變化分析

在同等流速條件下，改良后的渣土在一定時(shí)間內(nèi)的流失質(zhì)量越大，越容易噴涌。為使渣土不易噴涌，試驗(yàn)分別對(duì)純砂、砂卵石、泥巖以及復(fù)合地層4種盾構(gòu)渣土先后加入泡沫＋改良劑，改良劑包括膨潤(rùn)土、1600萬(wàn)分子量聚丙烯酰胺溶液、5000分子量聚丙烯酸鈉溶液、CMC溶液，分別測(cè)定其在0.1m/s、0.2m/s和0.3m/s的不同流速條件下的渣土質(zhì)量殘留率，以選擇適合不同渣土的改良劑及其配比。

在相同土層，相同改良劑，相同流速的情況下，以聚丙烯酰胺溶液為例。改良后泥巖的質(zhì)量殘留率＞改良后復(fù)合土的質(zhì)量殘留率＞改良后砂石土的質(zhì)量殘留率＞改良后砂卵石土的質(zhì)量殘留率，表明聚丙烯酰胺溶液濃度和摻入質(zhì)量比一定的情況下，聚丙烯酰胺溶液對(duì)泥巖的改良效果＞復(fù)合土層＞砂石＞砂卵石。聚丙烯酸鈉溶液變化規(guī)律同聚丙烯酰胺溶液一致，兩者都是優(yōu)良的改良劑，能夠適應(yīng)所有的施工地層。

4 結(jié)論

低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺溶液和5000分子量聚丙烯酸鈉溶液具有良好的渣土改良效果，能夠使渣土的內(nèi)摩擦角變小，并減少滲透系數(shù)，隨著濃度增加或者摻入質(zhì)量比變大，改良效果越明顯，能適應(yīng)所有盾構(gòu)施工地層，其中，聚丙烯酰胺是最好的改良劑。

在同種塌落度、同一濃度、同一摻入質(zhì)量比的條件下，聚合物改良劑對(duì)泥巖的改良效果＞半砂卵石+半泥巖＞純砂＞砂卵石，理想渣土狀態(tài)：適當(dāng)內(nèi)摩擦角、低滲透率、高抗水分散性和高保水率的塑性狀態(tài)。

本文針對(duì)土壓平衡盾構(gòu)提出了通用型渣土改良方案及改良劑最佳配比。純砂地層取體積濃度3%、發(fā)泡倍率為15泡沫劑+質(zhì)量比50g∶1t、改良劑摻入率為7.5%低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺溶液作為最佳配比；砂卵石地層取體積濃度3%、發(fā)泡倍率為15泡沫劑+質(zhì)量比50g∶1t、改良劑摻入率為5%低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺溶液作為最佳配比；泥巖地層取體積濃度3%、發(fā)泡倍率為15泡沫劑+質(zhì)量比50g∶1t、改良劑摻入率為10%低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺溶液作為最佳配比；復(fù)合地層取體積濃度3%、發(fā)泡倍率為15泡沫劑+質(zhì)量比50g∶1t、改良劑摻入率為7.5%低濃度陰離子1600萬(wàn)分子量的聚丙烯酰胺溶液作為最佳配比。

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