董宇

中鐵六局集團(tuán)有限公司交通工程分公司 北京 100070

正文：

前言

雖然近年來(lái)我國(guó)對(duì)渣土改良技術(shù)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，獲得了一些成果。但是，在室內(nèi)所展開(kāi)的渣土改良技術(shù)因?yàn)橐恍┎豢煽氐囊蛩囟鴮?dǎo)致其結(jié)果未能達(dá)到預(yù)期效果。在開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，因操作人員較多情況下都是依靠經(jīng)驗(yàn)行事，因此使得施工參數(shù)的控制與標(biāo)準(zhǔn)間可能存在著問(wèn)題，使得操作過(guò)程較為粗糙，導(dǎo)致渣土改良問(wèn)題嚴(yán)重。因此，在本次研究中則是以某一地鐵工程為例，并且對(duì)其應(yīng)用渣土改良室內(nèi)試驗(yàn)，雖然所采用的這一案例是土壤為中風(fēng)化粉砂巖盾構(gòu)渣土，但是對(duì)其所應(yīng)用的渣土改良技術(shù)配合參數(shù)控制，對(duì)整個(gè)工程的實(shí)施有著非常重要的意義。

1.渣土改良技術(shù)的室內(nèi)試驗(yàn)

在對(duì)渣土級(jí)配對(duì)時(shí)，可能會(huì)受外界不可控因素對(duì)渣土狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響，因此在本次研究中則主要采用了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研確定試驗(yàn)渣土的級(jí)配。盾構(gòu)施工時(shí)，其渣土?xí)尸F(xiàn)出明顯的含水率的變化，并且在試驗(yàn)過(guò)程中，為了能夠進(jìn)一步了解到渣土每一環(huán)節(jié)含水量及改良的參數(shù)值，可通過(guò)將三組含水率渣土的進(jìn)行分組試驗(yàn)。渣土含水率與注水量的關(guān)系如以下公式所示：

其中，渣土含水率為W，Wn則指原頭巖石含水率；含水率以Vi來(lái)表示，P為水的密度，D為盾構(gòu)開(kāi)挖走私；L表示管片的寬度；除此之外，泥質(zhì)粉砂巖干密度則以Pd來(lái)表示。對(duì)含水率的巖石進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)原狀巖石含水率保持在11%左右，其開(kāi)挖直徑控制在6米左右，管片寬度為1.2米左右。在這一公式的計(jì)算下，可對(duì)巖石含水率進(jìn)行渣土改良室內(nèi)試驗(yàn)的實(shí)施。

2.泡沫改良劑及其改良渣土試驗(yàn)

針對(duì)泥質(zhì)粉砂巖地層的盾構(gòu)中可能出現(xiàn)的泥餅問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)泡沫劑方法來(lái)實(shí)現(xiàn)渣土改良目的。在本次研究中，選取了三種泡沫劑，然后選擇其中發(fā)泡率為20倍的泡沫劑，然后將其半衰期保持在13.5分鐘的泡沫劑進(jìn)行渣土改良操作。

在本次實(shí)驗(yàn)中，雖然對(duì)改良渣土的應(yīng)用評(píng)價(jià)指標(biāo)多為“坍落度”，但是這種方法既容易操作，還能夠快速實(shí)現(xiàn)操作要求，費(fèi)用低廉且完成效果好。除此之外，坍落度也能用于評(píng)價(jià)渣土的各項(xiàng)指標(biāo)，例如，和易性、稠度等。在最終的渣土改良技術(shù)實(shí)施時(shí)，其最佳坍落度值出現(xiàn)了不同的現(xiàn)象。在此過(guò)程中，可減少試樣坍塌、析水對(duì)渣土狀態(tài)評(píng)價(jià)存在不客觀的情況。

3.試驗(yàn)結(jié)果及參數(shù)范圍選定

3.1 渣土改良試驗(yàn)結(jié)果

在進(jìn)行坍落度試驗(yàn)時(shí)，需要對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)地記錄，以便后續(xù)查詢使用。并且在所有數(shù)據(jù)中篩選出坍落度在10-20cm的試樣來(lái)進(jìn)行以下試驗(yàn)檢查，并通過(guò)對(duì)其流動(dòng)性的調(diào)整來(lái)確保整個(gè)研究實(shí)施的有效性，然后將每一個(gè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的流動(dòng)性變化進(jìn)行記錄。

3.2 渣土改良參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上一實(shí)驗(yàn)步驟中渣土改良精細(xì)化控制措施的有效性以及其可行性，可通過(guò)對(duì)其進(jìn)行局部應(yīng)用，然后從始發(fā)端680m范圍內(nèi)所有涉及到的改良數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，將參數(shù)控制前后渣土改良參數(shù)以及掘進(jìn)參數(shù)的變化進(jìn)行比較分析。其中，對(duì)施工時(shí)的渣土改良參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如下。

注水量為盾構(gòu)在泥質(zhì)粉砂巖地層中每掘進(jìn)一環(huán)的注水量曲線注水量變化曲線可以看出注水量在盾構(gòu)掘進(jìn)初期(前90環(huán))由于注水速率未與掘進(jìn)速度匹配，導(dǎo)致注水量浮動(dòng)較大，而在采取控制措施后注水量明顯趨于穩(wěn)定，每環(huán)注水量主要控制在8.5m3左右。相比采取參數(shù)控制措施前，注水量穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，每環(huán)注水量的平均值為8.7m3。

結(jié)束語(yǔ)

從上述的內(nèi)容總結(jié)可以得知，渣土改良技術(shù)作為對(duì)泥質(zhì)粉砂巖地層中土壓平衡盾構(gòu)有著重要作用的技術(shù)，其能夠緩解鐵路工程實(shí)施過(guò)程中可能存在的問(wèn)題。與此同時(shí)，要提前考慮盾構(gòu)施工時(shí)改良參數(shù)相互影響，并找到其互相影響的因素所在。并根據(jù)影響因素提出渣土改良精細(xì)化控制措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施驗(yàn)證，不僅渣土改良參數(shù)得以穩(wěn)定控制，改良劑用量減小了22.0%，而且掘進(jìn)參數(shù)也明顯降低，渣土改良精細(xì)化控制效果顯著。除此之外，在本次研究中，還利用了坍落度試驗(yàn)得到泥質(zhì)粉砂巖渣土來(lái)計(jì)算出了最佳坍落度為17～20cm，并對(duì)渣土改良進(jìn)行分析及數(shù)學(xué)公式擬合，得到坍落度與含水率和泡沫比的函數(shù)關(guān)系式。依據(jù)黏度指數(shù)的要求，確定渣土改良參數(shù)的取值范圍：含水率范圍為19.2%～23.2%，泡沫比范圍為14.2%～36.6%。在所有數(shù)據(jù)明確的基礎(chǔ)上，保障工程中渣土改良技術(shù)的有效實(shí)施。