膨润土改性砂土工程性质及其在盾构施工中的应用

梅源^1,2，田新宇^1,2，胡长明^1,2，刘建国³，杨云飞³，朱军³

1. 西安建筑科技大学土木工程学院2. 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室3. 中国中铁七局集团第三工程有限公司

摘 要：砂性土因黏聚力小、摩擦力大、结构松散等性质常造成诸多工程风险,在盾构施工中一般采用改良剂对砂性土进行处理,但由于对改性砂土的工程性质认识不足,仍存在刀具磨损大、压力舱堵塞、出土不畅等问题。为了研究膨润土泥浆改良富水砂层过程中土体渗透系数、抗剪强度、塌落度等指标的变化规律,对富水砂层土体开展了膨润土泥浆配合比试验、膨润土泥浆改良土体试验及掺合料增效试验,并结合典型工程应用验证了试验结果的可靠性。研究表明:（1）相同质量分数下钠基膨润土泥浆粘度和密度优于钙基膨润土,当膨润土泥浆质量分数大于11.0%时,泥浆粘度随膨化时间延长而显著增大,膨润土泥浆最优膨化时间为16～18 h;（2）土体渗透系数随泥浆注入比的增大呈非线性减小的变化趋势,土体内摩擦角、黏聚力及塌落度与泥浆注入比呈线性关系,其中改良砾砂的内摩擦角和黏聚力对泥浆注入比变化最为敏感;（3）膨润土泥浆膨化过程中掺入纤维素钠能改善泥浆性能,在砂土改良过程中掺入Q₃黄土能显著提高土体改良效果。

关键词：土压平衡盾构;富水砂层;土体改良试验;膨润土泥浆;现场掘进;