小型TRD工艺在有机污染场地垂直阻隔工程的应用研究

上世纪 70 年代以来，垂直阻隔屏障被广泛应用于垃圾填埋场和工业污染场地来阻止污染地下水的迁移，常见的垂直阻隔屏障可以分为刚性屏障和柔性屏障两大类，前者主要包括水泥系、水泥—土工膜复合系等，后者主要包括膨润土系和膨润土—土工膜复合等材料[1,2]。研究表明；在屏障里添加有吸附能力的活性材料，例如活性炭、零价铁、有机黏土、生物聚合物等[3] ，可以提高对地下水中目标污染物的吸附能力，且满足防渗要求。 

有机黏土是通过对膨润土进行有机改性，增强其对有机物的吸附能力[4]。Ni 等[5]使用四甲基铵盐和羧甲基纤维素对钠基膨润土进行改性，并通过柔性壁渗透试验，研究了苯酚溶液对土-改性膨润土回填料渗透系数的影响。结果表明，当渗透液由自来水改为苯酚溶液时，土-改性膨润土回填料的渗透系数降低了0.91倍。活性炭材料是一种多孔介质，对有机物有良好吸附性能。Michael 等[6]在室内采用活性炭（Activated Carbon，AC）改良膨润土吸附苯酚的试验研究中发现，使用范围为2%至10%的AC，可以延缓苯酚污染液穿透屏障的时间。六偏磷酸钠（SHMP）作为一种磷酸盐材料，有着良好的分散性能，张润等[8]使用SHMP改良钠基膨润土，结果表明SHMP可以改善膨润土泥浆的施工和易性，提升土-改性膨润土回填料化学和易性，增强其针对重金属污染液的防渗性能。然而，上述研究大多是在室内使用干净土进行，尚缺乏相关材料在有机污染场地原位土是污染土条件下的现场试验研究。已有研究表明，原位土受到外源污染时，由原位土-膨润土形成的垂直阻隔屏障材料的渗透系数会增大[8]。 

TRD（Trench cutting Re-mixing Deep wall method）工法因施工质量均匀，土层适应性强等优点，在岩土工程领域受到广泛应用[10]。然而，大型或中型TRD占地面积大，不适合在服役河堤、在产化工园区等空间狭小的场地施工。翟博渊等[10]研发了一种垂直切割搅拌器用于污染场地治理，该垂直切割搅拌器简单紧凑，可在狭小空间内施工，因此称其为小型TRD。相比于传统TRD设备，小型TRD具有占地面积小，施工均匀性好等优点，在岩土工程领域有广阔应用前景。 

阻隔材料分布的均质性对屏障质量有着重要影响，《建筑地基基础工程施工质量验收标准》（GB502022018）[11]建议，可采用声波透射法判别地下连续墙的均匀性和完整性。然而，小型TRD施工后垂直阻隔屏障材料均质性判别方法的相关报道依然缺少。此外，TRD工法对水泥/膨润土泥浆的流动性能有明确要求，如《等厚度水泥土搅拌墙技术规程》（DG/TJ08-22482017）规定TRD工法施工时，稳定液泥浆（膨润土泥浆）流动度应控制在135 mm～240 mm之间然而，目前尚无小型 TRD 在垂直阻隔屏障施工中对泥浆参数要求的研究报道。 

本次研究以江苏省某有机污染场地垂直阻控工程为依托，开展了六偏磷酸钠改良膨润土、有机黏土改良膨润土、活性炭改良膨润土三种主体防渗材料的垂直阻隔示范应用，以小型TRD为主体施工设备，采用小型 TRD 工艺和原位垂直切割搅拌两种施工工艺，明确了小型 TRD 现场施工流程。在现场和室内开展了膨润土泥浆的流动度、马氏粘度、密度等试验，明确了小型TRD施工对膨润土泥浆施工和易性的要求。在室内开展了屏障材料渗透系数及环境土工参数测试，对比分析了小型 TRD 工艺段、原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料的含水率、液限、特征元素（Na）全量和pH 沿屏障深度方向的变异系数，评价了两种工艺段垂直阻隔屏障材料沿屏障深度方向的均质性。

该工程位于江苏省扬州市某化工污染场地，该地块退役前主要进行有机化学原料制造，主要产品有对硝基苯甲醇、对硝基苯甲醇丙二酸单酯等。地块再利用规划为工业用地，采用《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）中的第二类用地土壤污染风险筛选值和《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中地下水质量IV类标准限值作为场地土壤和地下水风险管控目标值。 

根据前期场地调查情况，污染场地土层的基本物理化学特性指标和土壤中污染物沿深度范围内的分布如图1所示。图中超标倍数为污染场地土壤中超标最严重的三种污染物（氯仿、苯和氯苯），在土壤各个深度范围内超出《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）中的第二类用地筛选值的倍数；其中氯仿的二类用地筛选值为0.9 mg/kg，氯苯为270 mg/kg，苯为 4 mg/kg。由图可知，该污染场地土壤污染深度在0~7.0 m范围内，其中在2.0~3.0 m 范围内土壤中氯仿的最大超标倍数达到1800倍，其余深度范围内土壤污染物的超标倍数

场地土壤和地下水环境质量调查报告显示，该污染场地地下水pH在6.7~7.9之间，地下水中石油烃、甲苯、氯苯、2-氯份、邻硝基甲苯等有机物存在超标情况；污染场地土壤pH在7.67~9.54之间，土壤中氯乙烯、氯苯、邻硝基甲苯和氯份等有机物存在超标情况。此外，污染场地土壤和地下水中都存在砷超标的情况，重金属污染物无明显超标情况。 

根据现场取样检测情况，在监测井BS10 以西土壤地下水最大污染深度为7.0 m，BS10以东土壤地下水最大污染深度为5.0 m。微承压水层未受到污染；场地地下水流向为由北向南，为防止污染物随地下水向下游农田迁移，沿河流建造长度为70.0 m，深度分别为7.5 m和5.0 m，宽度为0.6 m的垂直阻隔屏障。屏障位置如图2（a）所示。本次现场实验中施工设备选择小型TRD，原因如下：①屏障沿河堤建造，施工空间狭小（河堤宽度仅有5.0 m左右），不利于大型施工设备展开。②垂直阻隔屏障最大施工深度为7.5 m，采用小型 TRD 即可满足施工要求。③现场原位土土层主要为淤泥质粉质黏土层，便于切割。 

小型TRD切割结构示意图见图2（b）[10]，该切割结构设计有气体切割装置，气体切割装置的出气口位于注浆口附近。小型 TRD 设备施工中通过注浆口注入液体材料，并开启气体切割装置可以使注浆口附近的土体更加疏松，液体材料与原位土混合更加充分。

根据课题组既有研究以及文献调研[7] ，本次现场试验垂直阻隔屏障材料组成为：原位土-六偏磷酸钠改良膨润土（SHMP-SB）、原位土-有机黏土改良（OCSB）、原位土-活性炭改良膨润土（AC-SB）三种材料，SHMP-SB 材料中膨润土占原位土干重 10%，六偏磷酸钠（SHMP）掺量为膨润土干重4%；OC-SB材料中膨润土占原位土干重 9.2%，有机黏土占原位土干重0.8%；AC-SB 材料中膨润土占原位土干重9.2%，活性炭占原位土干重0.8%。 

本次现场试验所用钠化膨润土（Al2O3.4(SiO2).H2O）由江苏省句容市某厂家提供，为黄色粉末状，自由膨胀指数为18 mL/2g，黏粒(粒径小于2 μm的土颗粒[12])含量为75%，液塑限分别为210%和50%。六偏磷酸钠((NaPO3)6)由江阴市某化工生产厂家提供，外观为白色结晶状，五氧化二磷含量约为40%。活性炭由浙江省某活性炭生产厂家提供的500碘值煤质活性炭，325 目，呈黑色粉末状。有机膨润土材料由河北省某厂家提供，325目，白色粉末状。 

现场试验原计划采用小型 TRD 工艺对三种垂直阻隔材料施工。在制备膨润土泥浆阶段发现，活性炭改良膨润土材料的流动度和马氏粘度无法满足小型TRD施工要求，有机黏土改良膨润土材料无法完全水化，且马氏粘度不满足小型TRD施工要求，。因此，选择原位垂直切割搅拌工艺对AC-SB和OC-SB段的屏障进行施工，采用小型TRD工艺对SHMP-SB段屏障进行施工（具体工况见图2（b））。在小型TRD工艺段施工时，为确定小型TRD工艺施工时的水固比，参考课题组既有经验，使用自来水与六偏磷酸钠改良膨润土材料分别按 3:1、3.5:1、4:1（质量比）制备膨润土泥浆进行工艺性施工。结合小型 TRD 操作人员的施工经验，水固比为4:1 时膨润土泥浆的施工和易性（流动度为200 mm）可以满足施工要求。 

上述两种施工工艺的区别在于施工时膨润土、自来水、原位土三者的混合方式不同：（1）对于小型TRD工艺而言，膨润土材料（干重）与自来水按4:1的质量比混合，经过二级搅拌制备成膨润土泥浆。膨润土泥浆随后在 TRD 设备向下切割土体过程中通过液体注入管道被注入到地基，施工人员同时开启 TRD 气体切割装置充分混拌原位土和膨润土泥浆。膨润土泥浆制备步骤如下：首先将膨润土干粉和自来水在一搅池（1.5 m3左右）中进行预搅拌（一级搅拌），搅拌时长为2 min左右，搅拌机转速为100 r/min；一搅完成后立刻将一搅池中的膨润土泥浆移入到二搅池（10.0 m3）中进一步搅拌（二级搅拌），搅拌时长为10 min左右，搅拌机转速为90 r/min。（2）原位垂直切割搅拌工艺施工时，施工人员将膨润土材料倒入预先开挖好的导槽（深度1.0米左右）中，随后采用小型TRD设备向下切割膨润土材料，期间通过液体注入管道注入自来水，通过切割装置将自来水、膨润土材料、原位土三者混合搅拌。两种工艺的具体施工流程见图3。

研究中对膨润土泥浆施工和易性参数（马氏粘度、密度和流动度）进行了现场测试和室内测试。泥浆马氏粘度用上海路达公司生产的NC—1006型泥浆粘度计测定，泥浆密度采用上海路达公司生产的NB—1型泥浆比重计测定。泥浆流动度参照《水泥基灌浆材料应用技术规范》（GB/T50448-2008），采用高度为60 mm，上口内径为36 mm，下口内径为60 mm的截锥圆模测定。在现场测试中，取二级搅拌完成后的新鲜膨润土泥浆，移入到烧杯中，立刻进行马氏粘度、密度、流动度的测试。在室内测试时，首先称取100 g改良膨润土材料，以及400 g自来水在容量为1000 ml的烧杯中，随后使用搅拌器进行搅拌，搅拌器转速为800 r/min，搅拌时间为10 min。 

屏障土样的室内检测参考《工业污染场地竖向阻隔技术规范》（HG/T 20715—2020），在垂直阻隔屏障施工完成14天后，使用薄壁取土器对屏障进行取样检测，小型TRD施工段在1.5~2.0 m，2.5~3.0 m，3.5~4.0 m，4.5~5.0 m，6.0~6.5 m深度范围内取样，原位垂直切割搅拌法施工段在1.5~2.0 m，2.5~3.0 m，3.5~4.0 m，4.5~5.0 m深度范围内取样。为了对比施工前后垂直阻隔屏障与原位土相比特征元素（Na）全量的变化，在距离屏障中心（沿屏障走向方向）3 m处取原位土试样运回室内进行特征元素（Na）全量检测。在室内试验中，取相同深度处屏障与原位土试样，烘干后送至南京聚尚分析测试中心，采用X射线荧光光谱分析（XRF）法进行测试，试验仪器为荷兰帕纳科生产的Zetium型X射线荧光光谱仪。试样液限、塑限、含水率、干密度、比重等参照《土工试验方法标准》（GB/T 50123-2019）进行测试，试样液限和塑限采用落锥式液塑限联合仪测定，比重采用比重瓶法测定，含水率采用烘干法测定，密度采用环刀法测定。 

试样渗透系数采用柔性壁渗透仪测定，土样直径为50 mm，高度为25 mm。试验围压为55 kPa，渗透压为40 kPa，水力梯度为160，施加在试样的有效应力为28.5kPa。渗透液为蒸馏水，pH为7.16。连续4次测得渗透系数的变化幅度介于± 25%判定为试验稳定。本次研究中水力梯度高于ASTM D7100规范推荐值，但渗透试验中并未发现水力侵蚀（细粒冲出）现象。 

为评价施工工艺对垂直阻隔屏障材料沿屏障深度方向均质性的影响，以含水率、液限、特征元素、pH等为评价指标，根据公式（1）到（3）计算屏障材料的上述指标沿屏障深度方向的变异系数（COV）。通过各类指标的综合对比，分析小型TRD工艺和原位垂直切割搅拌工艺施工屏障材料的均质性。 

如图1（a）所示，垂直阻隔屏障现场施工时是自西向东进行施工，首先采用小型TRD工艺开展SHMPSB段屏障的施工；然后，采用原位垂直切割搅拌工艺进行OC-SB、AC-SB段屏障的施工；在SHMP-SB段屏障施工的过程中，检测人员在现场进行3次的新鲜膨润土泥浆质量检测。后期受新冠疫情影响，检测设备无法运达现场；由现场施工人员将活性炭改良的膨润土材料和有机黏土改良的膨润土材料寄到东南大学岩土工程研究所，在实验室参考现场施工过程中的水固比（4:1）制备膨润土泥浆，并进行施工和易性试验。具体试验结果如表2所示。

由表2可知，三种改良膨润土材料泥浆密度三次测试结果都在1.14左右，并且变异系数都小于1%。三种材料马氏粘度的测试结果从大到小分别为活性炭改良材料（271 s）、有机黏土改良材料（92 s）和六偏磷酸钠改良材料（84 s），变异系数均小于5%。流动度测试结果与马氏粘度结果相反，从大到小分别为六偏磷酸钠改良材料（203 mm）、有机黏土改良材料（200 mm）和活性炭改良材料（164 mm），变异系数都在5%以内。此外，在室内试验和现场施工中都出现有机黏土改良的膨润土材料无法充分水化的现象（参见图3）。采用六偏磷酸钠改良的膨润土泥浆马氏粘度（均值为84 s）相比于《工业污染场地竖向阻隔技术规范》（HG/T 20715—2020）要求（36~50 s）偏大，但现场施工仍可以满足小型TRD施工要求；活性炭改良膨润土泥浆的马氏粘度和流动度无法满足小型TRD施工要求；有机黏土改良膨润土泥浆无法充分水化，并且泥浆马氏粘度无法满足小型TRD施工要求。

三种改良膨润土材料水固比为4:1时，流动度试验效果如图4所示。由图可知，六偏磷酸钠改良膨润土可以充分水化，且泥浆分散性良好，流动度可达200 mm以上；活性炭改良膨润土虽然可以充分水化，但是泥浆流动性能差，流动度只有160 mm左右。部分有机黏土改良膨润土无法充分水化、进而形成块状物（见图4（c）），尽管部分水化的膨润土泥浆流动度可达200 mm左右。原因分析如下： 

（1）六偏磷酸钠改良的膨润土材料中，六偏磷酸钠水解反应会产生大量磷酸根、偏磷酸根和钠离子。磷酸根、偏磷酸根与膨润土表面官能团离子结合，会使黏土片层更加分散，膨润土泥浆分散性增强。同时电离出的钠离子使泥浆中阳离子浓度升高，进而压缩膨润土双电层，使膨润土充分水化所需的吸水量减小[16]，膨润土泥浆流动性能增强。 

（2）活性炭是不溶于水的固体颗粒，但活性炭内部有着丰富的孔隙分布。在与水混合后会有一定量的水进入到这些孔隙当中，在水灰比一定的条件下，使得膨润土水化所能使用的水减少；并且活性炭表面结构粗糙。这两个因素会对泥浆流动性能产生不利影响。 

（3）有机黏土是通过利用有机物中的官能团替代天然膨润土层间的阳离子，使有机黏土由亲水性变为亲油疏水性[17]。因此，制备泥浆过程中有机黏土的存在会导致改良膨润土材料无法充分水化，进而在施工过程中出现块状土颗粒堵塞注浆管道的现象。 

两种工艺段垂直阻隔屏障材料的岩土工程特性如图5所示。由图可知，小型TRD工艺段屏障材料的含水率为31.3%~35.5%，随深度变化较小；原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料含水率为34.0%~48.1%，随着深度增加呈现先增大后减小的趋势。两种工艺段屏障材料比重都在2.7左右，密度为1.9~2.0 g/cm3。小型TRD工艺段屏障材料液限介于52.1%~56.9%，变化幅度较小，原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料液限为46.1%~58.9%，随深度增加呈现出先增大后减小的趋势。小型 TRD 工艺段屏障材料的液限整体上高于原位垂直切割搅拌工艺段，这是由于小型 TRD 工艺段屏障材料膨润土掺量较高所致。SHMP-SB，OC-SB以及 AC-SB 段屏障材料中膨润土掺量分别为原位土的10%，9.2%和 9.2%。垂直阻隔屏障的塑限在20.4%~26.9%，并且随深度增加逐渐增大。小型TRD工艺段屏障材料pH为7.9~8.4，原位垂直切割搅拌工艺段为 7.8~8.4。两种工艺段屏障材料都呈现弱碱性，且2.5 m深度处pH值明显低于其他深度。另外，小型TRD 工艺段屏障材料中Na元素含量为1.7%~2.0%，原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料中 Na 元素含量为1.4%~1.8%，原位土中Na元素含量为1.6%~1.9%，原位土中钠元素的含量高于原位垂直切割搅拌工艺段的屏障材料。原因如下：（1）取样点差异，由图2（b）可知，原位土取样点位更靠近小型 TRD 工艺段屏障取样点位，距原位垂直切割搅拌工艺段屏障取样点位较远；（2）屏障材料中掺入了膨润土、自来水等，使得屏障原位土中的Na元素的占比被稀释。

此外，图5中还给出了小型TRD工艺段和原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料的渗透系数沿深度范围内的分布。由图可知，本次研究中屏障材料的渗透系数均小于10-9m/s，满足《工业污染场地竖向阻隔技术规范》（HG/T 20715—2020）要求。小型TRD工艺段屏障材料渗透系数（1.3×10-10~2.4×10-10 m/s）的平均值是原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料渗透系数（7.5 ×10-10~9.3×10-10 m/s）的 4.5 倍左右。说明小型 TRD工艺段屏障防渗性能更加优越。 

已有研究报道，随着黏性土孔隙比增大，孔隙水水力联通路径减小，会使渗透系数增加[18][19]。本研究中两种工艺所施工的垂直阻隔屏障材料渗透系数和孔隙比之间的关系如图6所示。由图可知，两种工艺段的屏障材料整体上都表现出随着孔隙比增加，试样渗透系数变大的趋势。并且在孔隙比相同的条件下，小型 TRD 工艺段屏障材料的渗透系数是原位垂直切割搅拌工艺段的1/7左右。原因如下：小型TRD工艺段屏障材料为SHMP-SB，六偏磷酸钠溶于水后生成磷酸盐分子长链与膨润土土颗粒表面羟基等官能团结合，将原本团聚的土颗粒分散开，使土颗粒粒径减小[16]，孔隙曲折程度增加，渗透系数降低。 

为进一步验证这种说法，以2 μm和74 μm为划分黏土颗粒、粉土颗粒和砂土颗粒的界限[12]，两种工艺段屏障材料(SHMP-SB和AC-SB)在4.0 m深度处的粒径分布如图7所示（取样点位置见1（a））。由图可知，小型 TRD 工艺段屏障材料中黏土颗粒和粉土颗粒的含量（分别为 10.7%和 84.6%）高于原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料（分别为 9.7%和 75.7%）。 

本次研究分析了两种工艺段垂直阻隔屏障材料的含水率、液限、特征元素（Na）全量和pH沿屏障深度方向的变异系数，对两种工艺的施工均匀性进行了评价。计算结果如表3所示，小型TRD工艺段屏障材料的含水率、液限、特征元素（Na）全量和pH沿深度方向的变异系数分别为 4.57%、4.27%、6.91%和2.20%。原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料的沿深度方向的变异系数分别为 12.35%、13.41%、11.11%和2.83%。 

从表中可以看出，两种工艺段屏障的含水率、液限和特征元素（Na）的全量 COV 差别较大；pH 的COV 差别较小。由图5可知，相比于小型TRD工艺段，原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料的含水率沿深度方向变化较大。其原因可能是原位垂直切割搅拌工艺段施工过程中膨润土、自来水与原位土在深度内分布不均匀，导致不同点位处屏障的含水率不同。 

现场实验所用膨润土是钠基膨润土，含有较多钠元素，膨润土的添加会影响屏障中Na元素含量分布。此外，膨润土是一种高液限黏土，膨润土分布均匀与否会对屏障材料液限产生影响。因此，本次研究中选择特征元素表征（Na）全量和液限等指标判断阻隔材料在屏障中分布均匀性。 

由图5可知，随着深度增加，原位垂直切割搅拌工艺段屏障材料的液限和屏障材料中 Na 元素含量在1.5 m~4.0 m 深度范围内都逐渐增大，之后减小的趋势。这是由于原位垂直切割搅拌工艺施工中屏障底部膨润土掺量较少，导致底部屏障材料中Na元素含量较少，液限较低。其次，小型TRD设备施工中上提时可能带走了部分膨润土材料；进而导致屏障在1.5 m~4.0 m深度范围内膨润土含量较多，因此，1.5 m~4.0 m深度范围内屏障材料的液限和特征元素（Na）全量较高。 

为了定量评价施工工艺对垂直阻隔屏障工程特性的影响，本次研究参考《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）评价外源污染对土体工程特性影响程度的方法，将施工工艺对垂直阻隔屏障沿深度方向工程特性指标的影响程度分为三级，分别为轻微、中等和显著，其中轻微、中等与显著的阈值分别为 10 %和30 %。由表3可知，屏障的含水率、液限和特征元素（Na）全量沿深度方向的分布受施工工艺影响较大，其中小型 TRD 工艺段屏障的工程特性指标沿深度方向竖向变异系数都小于10%，为轻微影响；原位垂直切割搅拌工艺段屏障的竖向变异系数都大于10%而小于30%，影响程度为中等。屏障的pH沿深度方向的分布受施工工艺的影响较小，影响程度都为轻微。综上所述，小型 TRD 工艺段屏障材料沿屏障深度方向的均质性更好。原因分析如下： 

（1）小型TRD工艺施工前，经过二级搅拌使得膨润土泥浆已充分水化，垂直阻隔屏障施工时只需完成膨润土泥浆与原位土的混拌。原位垂直切割搅拌工艺施工前，膨润土材料并没有进行水化，施工过程中需同时将原位土、自来水和膨润土材料进行混拌，这期间膨润土才开始遇水水化，相对而言不宜混拌均匀。 

（2）注浆施工过程中，返浆现象是指浆液在压力作用下从注浆孔中喷出或流出，而不是按照预期的方式填充到相应位置。垂直阻隔工程施工中在某一深度范围内出现返浆现象会使该深度处阻隔材料实际掺量不足，导致阻隔材料分布不均匀。小型TRD装备有气体切割装置（参见图2（b）），在膨润土泥浆注入的同时开启了气体切割装置，可以使靠近注浆口的原位土更加松散，膨润土泥浆与原位土混合更加充分，大大减少了返浆现象，进而使阻隔材料在屏障中分布更加均匀。 

（3）六偏磷酸钠具有分散剂的作用，可以使膨润土颗粒分散开，防止土颗粒“抱团”，使膨润土与原位土混合更加均匀[16]。六偏磷酸钠溶于水后会发生水解反应，产生的大量磷酸根和偏磷酸根与膨润土侧面氧化铝中铝原子表面裸露的羟基结合，形成复杂的络合阴离子[16]，使膨润土颗粒负电势增强，双电层变厚、层间距增大，减少土颗粒间面—面缔合的现象。 

示范工程中垂直阻隔屏障用于控制地下水污染物向下游农田迁移。后续将研究场地有机污染地下水胁迫下，屏障渗透系数的变化规律。

本次研究以江苏省扬州市某化工污染场地为依托，进行了小型 TRD 装备在垂直阻隔屏障施工中应用的可行性研究，首先分析了阻隔材料对小型 TRD 施工和易性的影响，并对比了小型 TRD 和原位垂直切割搅拌两种工艺施工的垂直阻隔屏障材料沿深度方向均质性和防渗性能的差异。主要结论如下： 

（1）小型TRD工艺施工时，通过二级搅拌制备膨润土泥浆，使用切割设备将膨润土泥浆与原位土充分混拌。切割链条转速为3圈/分钟，沿纵向来回搅拌3 次，可实现垂直阻隔屏障材料均匀混合。 

（2）改良膨润土材料需满足能够充分水化，且膨润土泥浆马氏粘度小于84 s，流动度大于200 mm，密度在1.135左右等要求时，可以达到小型TRD工艺在垂直阻隔工程中的施工要求。 

（3）本次研究中，小型TRD工艺段和原位垂直切割搅拌工艺段屏障的渗透系数都小于10-9 m/s，满足《工业污染场地竖向阻隔技术规范》（HG/T 20715— 2020）的要求。在相同孔隙比下，小型TRD工艺段屏障材料的渗透系数是原位垂直切割搅拌工艺段的1/7。

（4）以屏障材料含水率、液限和特征元素（Na）全量四个工程特性指标分析，小型 TRD 工艺段屏障的竖向变异系数在0~10%之间，原位垂直切割搅拌工艺段屏障的竖向变异系数在10%~20%之间。因此，小型TRD工艺段屏障材料沿深度方向的均质性更好。