纳米材料对顶管法施工触变泥浆减阻性能影响及浓度优选研究

顶管法施工具有设备少、工序简单、工期短、造价低等优点,被广泛应用于城市涵管、管廊等工程中。触变泥浆是顶管施工中重要的润滑减阻剂,其减阻性能的好坏对顶管施工特别是长距离、大断面顶管工程的顺利进行至关重要。论文使用膨润土触变泥浆为基础泥浆,质量配比为膨润土：羧甲基纤维素钠（CMC）：无水Na₂CO₃：水=80 ： 2 ： 3 ： 920,并选择纳米ZnO、纳米SiO₂、纳米Al₂O₃ 3种纳米材料作为添加剂,通过测试泥浆密度、pH、六速黏度、滤失、泥饼黏附系数和析水率等指标的变化,确定最优纳米材料类型并优选配比浓度。结果表明：浓度为2%纳米SiO₂触变泥浆的减阻性能最好,比基浆减阻性能提升约14%。本文研究成果可为提高长距离、大断面顶管施工中触变泥浆的减阻性能提供一定借鉴,对纳米材料在触变泥浆中的应用具有一定参考作用。     

无水砂层大断面矩形管廊顶管施工渣土改良试验

大断面矩形管廊在无水砂层中顶进施工时,由于砂土流塑性差,掌子面易出现“闭塞”、“喷涌”和“结饼”等不良现象,进而影响施工进度。本文以北京市通州区畅和西路(兆善大街-潞阳大街)大断面矩形顶管施工为工程依托,开展了掌子面渣土改良试验研究。以不同配比的钠基膨润土、聚丙烯酰胺(PAM)和水作为砂土改良的添加剂,并通过黏度试验和滤失试验对不同配比的改良剂(膨润土添加聚丙烯酰胺)的性能进行了研究,结合改良后渣土的坍落度试验、直剪试验与压缩试验,评价了掌子面渣土的改良效果。研究表明:膨润土添加聚丙烯酰胺对无水砂层的改良效果显著。通过改良剂性能试验,初步筛选出膨润土: PAM: 水为60:2:1000,70:1.5:1000,70:2:1000和80:1.5:1000等4种性能优良的改良剂配比;通过渣土改良效果试验得出,改良剂最优配比膨润土: PAM: 水为70:2:1000,改良剂最优注入比为15%;通过添加改良剂使得改良后渣土的坍落度降低30 mm,黏聚力增加9.3 kPa,内摩擦角降低6.5°,压缩系数增加0.090 MPa-1,达到了无水砂层土体处于流塑性状态的预期效果,有效降低了大断面矩形管廊侧壁阻力,提高了顶进效率。