TRD工法在深基坑工程中止水中的應(yīng)用

余平，吳秀麗

（江西省地質(zhì)工程（集團(tuán)）公司，江蘇 南京 210029）

0 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷升級(jí)，地上空間的日趨飽和，人們開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向地下尋求發(fā)展的空間，即進(jìn)行城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用［1］。而地下空間的開(kāi)發(fā)建設(shè)首當(dāng)其沖的就是基坑工程。伴隨著地下空間開(kāi)發(fā)層次的不斷深入，基坑工程規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)施工技術(shù)的要求越來(lái)越高，特別是在各種復(fù)雜地質(zhì)條件和水文環(huán)境下，如何合理地解決好基坑支護(hù)方面的問(wèn)題，巖土工程界的學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了不懈的努力，取得了許多新成果，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，促使新技術(shù)、新方法、新工藝不斷涌現(xiàn)。本文比較系統(tǒng)地介紹了TRD工法即鋸槽攪拌成地下連續(xù)墻在基坑支護(hù)中的運(yùn)用，希望為今后相似工程TRD工法的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

1 TRD工法原理及其特點(diǎn)

1.1 TRD工法概述

等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻工法，又稱TRD工法（Trench cutting Re－mixing Deep wall method），由日本神戶制鋼所1993年開(kāi)發(fā)的一種利用鋸鏈?zhǔn)角懈钕溥B續(xù)施工等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻施工技術(shù)［2－3］。

該工法在一般的砂土層中施工的最大深度已達(dá)56.7m，壁厚550～850mm，也適用于卵礫石、塊石等各類地層。

1.2 TRD工法特點(diǎn)

①施工深度大，最大深度可達(dá)60m。②適應(yīng)地層廣，對(duì)硬質(zhì)地層（硬土、砂卵礫石、軟巖石等）具有良好的挖掘性能。③成墻品質(zhì)好，在墻體深度方向上，可保證均勻的水泥土質(zhì)量，強(qiáng)度提高，離散性小，截水性能好。④高安全性，重心低，穩(wěn)定性好，適用于高度有限制的場(chǎng)所。⑤連續(xù)成墻，接縫較少，墻體等厚，H型鋼可以最佳間距設(shè)置。⑥噪音、振動(dòng)較小，噪聲污染較小［3－5］。

1.2 TRD工法原理

等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻與目前傳統(tǒng)的單軸或多軸螺旋鉆孔機(jī)所形成的柱列式水泥土攪拌連續(xù)墻工法不同。等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻首先將鏈鋸型切削刀具插入地基，掘削至墻體設(shè)計(jì)深度，然后注入固化劑，與原位土體混合，并持續(xù)橫向掘削、攪拌，水平推進(jìn)，構(gòu)筑成高品質(zhì)的水泥土攪拌連續(xù)墻［6］。

等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻通過(guò)動(dòng)力箱液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈鋸式切割箱，分段連接鉆至預(yù)定深度，水平橫向挖掘推進(jìn)，同時(shí)在切割箱底部注入固化液，使其與原位土體強(qiáng)制混合攪拌，形成的等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻，也可插入型鋼以增加攪拌墻的剛度和強(qiáng)度。

該工法將水泥土攪拌墻的攪拌方式由傳統(tǒng)的垂直軸螺旋鉆桿水平分層攪拌，改變?yōu)樗捷S鋸鏈?zhǔn)角懈钕溲貕ι畲怪闭w攪拌。

2 TRD工法工程應(yīng)用

2.1 TRD工法施工工序

等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻施工工藝包括：切割箱自行打入挖掘工序、水泥土攪拌墻建造工序、切割箱拔出分解工序。

水泥土攪拌墻建造采用循環(huán)的施工方法：先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌，即鋸鏈?zhǔn)角懈钕溷@至預(yù)定深度后，首先注入挖掘液先行挖掘、松動(dòng)土層一段距離，然后回撤挖掘至原處，再注入固化液向前推進(jìn)攪拌成墻，具體施工工序詳見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 TRD工法切割箱自行挖掘工序圖

圖2 TRD工法循環(huán)水泥土攪拌墻建造工序圖

2.2 TRD工法循環(huán)建造工序施工流程

TRD工法形成的止水帷幕水泥摻量為25%，采用P.042.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1.5，土體容重一般取1.8t／m3。等厚度水泥土攪拌墻建造工序采用循環(huán)的方式，即切割箱鉆至設(shè)計(jì)深度后，首先通過(guò)切割箱底端注入高濃度的膨潤(rùn)土漿液（挖掘液）進(jìn)行先行挖掘地層一段距離（8～12m）與原位土體進(jìn)行初次混合攪拌，再回撤挖掘至起始點(diǎn)后，拌漿后臺(tái)更換水泥漿液（固化液），通過(guò)壓漿泵注入切割箱底端與挖掘液混合泥漿進(jìn)行混合攪拌、固化成墻。

2.3 TRD工法循環(huán)建造工序流程

（1）測(cè)量放線。施工前，先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，精確計(jì)算出TRD工法止水帷幕（成墻）中心線角點(diǎn)坐標(biāo)，利用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行放樣，并進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)核，同時(shí)做好護(hù)樁。并通知相關(guān)單位進(jìn)行放線復(fù)核。

（2）開(kāi)挖溝槽。根據(jù)TRD工法設(shè)備重量，TRD工地止水帷幕（成墻）中心線放樣后，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行鋪設(shè)鋼板等加固處理措施，確保施工場(chǎng)地滿足機(jī)械設(shè)備對(duì)地基承載力的要求，確保樁機(jī)的穩(wěn)定性。用挖掘機(jī)沿成墻中心線平行方向開(kāi)挖工作溝槽，槽寬約1.4m，溝槽深度約1.0m。

（3）吊放預(yù)埋箱。用挖掘機(jī)開(kāi)挖深度約4.9m、長(zhǎng)度約2.0m、寬度約1.0m的預(yù)埋穴，利用吊車并將預(yù)埋箱吊放入預(yù)埋穴內(nèi)。

（4）樁機(jī)就位。由當(dāng)班班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位，移動(dòng)前看清上、下、左、右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)有障礙物應(yīng)及時(shí)清除，移動(dòng)結(jié)束后檢查定位情況并及時(shí)糾正，樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正。

（5）切割箱與主機(jī)連接。用指定的履帶式吊車將切割箱逐段吊放入預(yù)埋穴，利用支撐臺(tái)固定；TRD主機(jī)移動(dòng)至預(yù)埋穴位置連接切割箱，主機(jī)再返回預(yù)定施工位置進(jìn)行切割箱自行打入挖掘工序。

（6）安裝測(cè)斜儀。切割箱自行打入到設(shè)計(jì)深度后，安裝測(cè)斜儀。通過(guò)安裝在切割箱內(nèi)部的多段式測(cè)斜儀，可進(jìn)行墻體的垂直精度管理，通常可確保1／250以內(nèi)的精度。

（7）TRD工法成墻。測(cè)斜儀安裝完畢后，主機(jī)與切割箱連接。在切割箱底部注入挖掘液預(yù)先切割土層一段距離，再回撤挖掘至原處，注入固化液使其與挖掘液混合泥漿強(qiáng)制混合攪拌，形成等厚水泥土攪拌連續(xù)墻。

（8）置換土處理。將等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄泥漿統(tǒng)一堆放，集中處理。

（9）拔出切割箱。試成墻及TRD工法止水帷幕各工作段施工結(jié)束后，利用吊車將切割箱分段拔出，設(shè)備轉(zhuǎn)移至下一工作面準(zhǔn)備施工。

2.4 TRD工法成墻施工參數(shù)

挖掘液拌制采用鈉基膨潤(rùn)土，每立方被攪拌土體摻入100kg／m3膨潤(rùn)土，水灰比 W／B為3.3～2.0，施工過(guò)程按1000kg水、50～300kg膨潤(rùn)土拌制漿液。挖掘液混合泥漿流動(dòng)度宜控制在160mm～240mm。固化液拌制采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，每立方被攪拌土體摻入25%的水泥，即每立方米土摻入450kg水泥；水灰比1.2～1.5，施工過(guò)程每1000kg水泥，摻1200～1500kg水拌制漿液。固化液混合泥漿流動(dòng)度宜控制在150～280mm。圍護(hù)墻體施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)試成墻情況，進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，確保水泥土的抗壓強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)值。

2.5 TRD工法止水帷幕施工要點(diǎn)

施工前利用水準(zhǔn)儀實(shí)測(cè)場(chǎng)地標(biāo)高，利用挖掘機(jī)進(jìn)行場(chǎng)地平整；對(duì)于影響TRD工法成墻質(zhì)量的不良地質(zhì)和地下障礙物，應(yīng)事先予以處理后再進(jìn)行TRD工法圍護(hù)墻的施工；同時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高水泥摻量。

局部土層松軟、低洼的區(qū)域，必須及時(shí)回填素土并用挖機(jī)分層夯實(shí)，施工前根據(jù)TRD工法設(shè)備重量，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行鋪設(shè)鋼板等加固處理措施，鋼板鋪設(shè)不應(yīng)少于2層，分別平行與垂直于溝槽方向鋪設(shè)，確保施工場(chǎng)地滿足機(jī)械設(shè)備地基承載力的要求；確保樁機(jī)、切割箱的垂直度。

施工時(shí)應(yīng)保持TRD工法樁機(jī)底盤的水平和導(dǎo)桿的垂直，施工前采用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行軸線引測(cè)，使TRD工法樁機(jī)正確就位，并校驗(yàn)樁機(jī)立柱導(dǎo)向架垂直度偏差小于1／250。

切割箱自行打入時(shí)，在確保垂直精度的同時(shí)，將挖掘液的注入量控制到最小，使混合泥漿處于高濃度、高粘度狀態(tài)，以便應(yīng)對(duì)急劇的地層變化。

施工過(guò)程中通過(guò)安裝在切割箱體內(nèi)部的測(cè)斜儀，可進(jìn)行墻體的垂直精度管理，墻體的垂直度不大于1／250。

測(cè)斜儀安裝完畢后，進(jìn)行型鋼水泥土墻體的施工。當(dāng)天成型墻體應(yīng)搭接已成型墻體約30～50cm；搭接區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格控制挖掘速度，使固化液與混合泥漿充分混合、攪拌，搭接施工中須放慢攪拌速度，保證搭接質(zhì)量。

TRD工法成墻攪拌結(jié)束后或因故停待，切割箱體應(yīng)遠(yuǎn)離成墻區(qū)域不少于3.4m，并注入高濃度的挖掘液進(jìn)行臨時(shí)退避養(yǎng)生操作，防止切割箱被抱死。

一段工作面施工完成后，進(jìn)行拔出切割箱施工，利用TRD主機(jī)依次拔出，時(shí)間應(yīng)控制在4h以內(nèi)，同時(shí)在切割箱底部注入等體積的混合泥漿。

拔出切割箱時(shí)不應(yīng)使孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓而造成周邊地基沉降，注漿泵工作流量應(yīng)根據(jù)拔切割箱的速度作調(diào)整。

加強(qiáng)設(shè)備的維修保養(yǎng)，特別是在硬質(zhì)地層作業(yè)，鉆具磨耗大，要準(zhǔn)備各類備件，及時(shí)更換鑲補(bǔ)，確保正常施工。

加強(qiáng)對(duì)TRD工法施工過(guò)程的監(jiān)理及對(duì)成型墻體的質(zhì)量檢測(cè)工作，如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)主動(dòng)與業(yè)主及設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，以便及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免造成不必要的損失。

3 結(jié)論

TRD工法的出現(xiàn)，為我國(guó)基坑支護(hù)工程在施工方法中提供了一種新的選擇。其施工適應(yīng)性強(qiáng)，墻體在保證強(qiáng)度的同時(shí)具有防滲功能，在部分地區(qū)可大大降低基坑支護(hù)工程中的降低地下水工程的難度及最大限度地避免我國(guó)水資源的浪費(fèi)。

在國(guó)外該工法技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在我國(guó)浙江、上海、江蘇、江西及遼寧等省市在基坑支護(hù)中已經(jīng)使用該工法，其具有良好的推廣性與發(fā)展前景。

［1］劉國(guó)斌，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)［M］.第二版.北京：建筑工業(yè)出版社，2009：21－25.

［2］張瑞，郭延義，彭光磊，等.水泥加固土地下連續(xù)墻澆筑施工法（TRD工法）在深基坑工程中的應(yīng)用［J］.建筑施工，2011，33（6）：442－443.

［3］王衛(wèi)東，邸國(guó)恩，王向軍.TRD工法構(gòu)建的等厚型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)工程實(shí)踐［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2012，42（5）：168－171.

［4］李星，謝兆良，李進(jìn)軍，等.TRD工法及其在深基坑工程中的應(yīng)用［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2011，7（5）：945－950.

［5］黃成.TRD工法在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用效果分析［J］.建筑技術(shù)，2010，41（12）：1145－1147.

［6］向鴻秋，張華.TRD工法在南昌綠地中心深基坑圍護(hù)中的應(yīng)用［J］.廣東土木與建筑，2011，（8）：20－22.