高壓線下地鐵車站TRD工法止水帷幕施工技術(shù)應(yīng)用

文／蘇州市軌道交通集團有限公司 薛永健 李文峰 陳鵬

中鐵七局集團有限公司 牟爭強

蘇州大學(xué)軌道交通學(xué)院 錢林根

關(guān)鍵字:基坑工程；TRD工法；施工質(zhì)量；強度

TRD（Trench-Cutting and Re-mixing Deep Wall Method）工法是等厚度水泥土地下連續(xù)墻的施工方法，即將鋸鏈式切割箱插入土層中，鋸鏈式切削器邊回轉(zhuǎn)邊沿水平方向掘削前進，同時向土層中注入固化液并與切削下來的土在原地攪拌混合，進而形成地下水泥土連續(xù)墻[1-3]。

TRD工法具有如下特點：機架重心低、穩(wěn)定性好；成墻深度深、質(zhì)量好；適用于不同性質(zhì)土層；工程造價高、施工工期長[4-5]。由于在基坑上方有高壓電線或含水層深厚等特殊環(huán)境及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件下，常用的三軸攪拌樁、地連墻（兼作）止水帷幕，或因其機架太高（或地連墻鋼筋籠吊裝高度較高）施工不安全、或受施工工藝限制達不到設(shè)計樁長要求而不能采用，因此TRD工法墻可替代三軸攪拌樁、地連墻用作為止水帷幕[6-7]。此外，TRD工法墻在基坑工程中還可用于（作）槽壁加固、坑中坑加固、隔離墻[8]以及支護結(jié)構(gòu)（墻中插入型鋼構(gòu)成型鋼水泥土攪拌墻）[9-10]。

本文結(jié)合蘇州軌道交通3號線群星二路站基坑TRD工法墻的工程實踐，介紹了TRD工法墻施工方法與流程、施工質(zhì)量控制要點，分析了墻體強度檢測結(jié)果。

1 工程概況

群星二路站為蘇州軌道交通3號線全線的第21座車站，也是3號線與7號線的換乘站。車站為地下二層島式站臺車站，車站大里程端頭預(yù)留與7號線“L”型換乘節(jié)點。車站標準段、端頭井以及換乘節(jié)點處基坑開挖深度分別為17.978m、19.50m和25.06m。

車站基坑主要采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的圍護結(jié)構(gòu)型式。標準段為800mm厚地連墻+一道鋼筋混凝土支撐（第一道）+四道鋼支撐；端頭井為1000mm厚地連墻+一道鋼筋混凝土支撐（第一道）+四道鋼支撐（第四道鋼支撐需要換撐）；換乘節(jié)點處為1000mm厚地連墻+二道鋼筋混凝土支撐（第一、第五道）+五道鋼支撐（第四、第六道鋼支撐需要換撐）。

由于車站局部位置上方有架空高壓線，地下連續(xù)墻施工安全難以保證，因此局部區(qū)域?qū)⒌剡B墻支護改為鉆孔灌注樁（φ1000@1200）+TRD止水帷幕（厚850mm、深34m）支護（支撐布置不變），高壓電線圍護結(jié)構(gòu)平、剖面布置圖如圖1～圖2所示。

圖1 高壓電線下TRD止水帷幕平面圖

圖2 高壓電線下TRD止水帷幕剖面圖

2 施工方法及流程

2.1 施工方法

本工程TRD工法止水帷幕施工采用三工序施工方法（即先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌）。

2.2 施工流程

施工流程具體如下。

(1)測量放線

施工前，根據(jù)所提供的坐標基準點，利用測量儀器進行放樣，同時做好護樁。并及時完成測量報驗。

(2)開挖溝槽

為滿足機械設(shè)備對地基承載力的要求，施工場地采取鋪設(shè)鋼板等措施。施工前用挖掘機沿止水帷幕中心線方向開挖工作溝槽（寬約1.4m，深約1.2m），探明地表淺層是否存在地下障礙物，并用素土及時回填。

(3)吊放預(yù)埋箱

利用挖掘機沿止水帷幕中心線開挖深約3m、長約2m、寬約1m的預(yù)埋穴之后，用吊車將預(yù)埋箱吊放入預(yù)埋穴內(nèi)。

(4)主機就位

主機就位時，注意觀察上、下、左、右各方向，發(fā)現(xiàn)障礙物應(yīng)及時清除，移動結(jié)束后檢查定位情況并及時糾正，應(yīng)保證機具平穩(wěn)。

(5)切割箱與主機連接

用吊車將切割箱逐段吊放入預(yù)埋穴，利用支撐臺固定；TRD主機移動至預(yù)埋穴位置連接切割箱，主機再返回預(yù)定施工位置進行切割箱自行打入挖掘至設(shè)計深度。

(6)安裝測斜儀

切割箱自行打入到設(shè)計深度后，安裝測斜儀。

(7)TRD工法成墻

采用三步法進行成墻施工。第1步——先行挖掘：通過壓漿泵注入挖掘液，切割箱向前推進，挖掘松動原土層、切割成槽一段行程；第2步——回撤挖掘：根據(jù)作業(yè)工效，一段行程的成槽完成后，切割箱再回撤至切割起始點；第3步——成墻攪拌：切割箱回撤至切割起始點后調(diào)換漿液，通過壓漿泵注入固化液，切割箱向前推進并與挖掘液混合泥漿混合攪拌，形成等厚水泥土攪拌墻。

3 施工參數(shù)

（1）TRD-D型機切割箱配置

60m墻體切割箱配備由下至上排列分別是：1節(jié)3.55m被動輪+8節(jié)3.66m切割箱+1節(jié)2.4m切割箱，總長35.23m，余尺1.23m。

（2）切割刀具配置：墻厚850mm，采用450mm～850mm寬度的刀具，呈菱形布置，確保全斷面切割土層。按1.2m間距布置刀排，型號為450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm、800mm、850mm、共9種。

（5）水泥摻量：25%（450kg/m3）。

（6）固化液水灰比：1.0～1.5（每桶水1000kg～1500kg、水泥1000kg）。

（7）固化液比重：1.37～1.50。

（8）膨潤土摻量：100kg/m3

（9）挖掘液配合比

挖掘液配合比如表1所示。

表1 挖掘液配合比

4 施工質(zhì)量控制要點

（1）機架穩(wěn)定、位置準確

施工前，應(yīng)做好場地平整、加固以及測量放樣工作。

（2）原材料質(zhì)量可靠

對原材料應(yīng)進行抽檢，保證其質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

（3）成墻垂直度符合設(shè)計要求

主機就位拼裝完成后，用經(jīng)緯儀分別從正面、側(cè)面校正立柱導(dǎo)向架垂直度；

成墻施工時，利用切割箱體內(nèi)安裝的測斜儀，實時監(jiān)控切割箱面內(nèi)與面外的偏差情況，確保墻體垂直度。

（4）規(guī)范施工方法

嚴格按三步法進行成墻施工，并合理控制切割箱橫向推進速度、挖掘液與固化液配合比以及注漿壓力，確保水泥土被均勻攪拌。

（5）加強冷縫處理措施

因各種原因造成不能24小時連續(xù)施工而出現(xiàn)冷縫時，在接縫處對已成墻體重新切割（長度為50cm），保證墻體接縫的有機銜接。

5 墻體檢測強度

成墻施工時，現(xiàn)場采取外溢水泥土漿液裝入試模后（如圖3所示），帶回實驗室進行養(yǎng)護，測定不同齡期的水泥土試塊強度；成墻結(jié)束一定時間后，現(xiàn)場鉆芯取樣（如圖4所示），并對芯樣進行抗壓強度試驗。

圖3 水泥土試塊

圖4 水泥土芯樣

水泥土試塊強度如表2所示，芯樣強度如圖5～圖6所示。

表2 水泥土試塊強度

圖5 南側(cè)墻體芯樣強度散點圖

圖6 北側(cè)墻體芯樣強度散點圖

由表2、圖5～圖6可知：

（1）試塊強度隨養(yǎng)護齡期增加而增大；

（2）由于養(yǎng)護條件、取芯對芯樣擾動損傷、取芯位置（為避免取芯不當(dāng)而造成墻體滲漏，本工程取芯位置位于TRD工法墻墻體與地連墻搭接處，且在TRD工法墻墻體端部，此處墻體施工質(zhì)量往往不易保證）等原因，試塊強度高于芯樣強度。

（2）南側(cè)墻體芯樣強度最小值、最大值分別為0.27MPa、8.66MPa，平均值為1.97MPa；北側(cè)墻體芯樣強度最小值、最大值分別為0.49MPa、2.89MPa，平均值為1.62MPa。芯樣強度存在一定離散性，且南側(cè)墻體芯樣強度離散性大于北側(cè)墻體芯樣。芯樣強度存在一定離散性，可能與土層性質(zhì)及施工參數(shù)有關(guān)。

6 結(jié)語

采用TRD工法，保障了蘇州軌道交通3號線群星二路站高壓電線下基坑止水帷幕施工的安全性，滿足了基坑止水的設(shè)計要求。墻體中鉆取的芯樣實測強度特點表明，TRD工法止水帷幕施工質(zhì)量受施工方法、施工參數(shù)以及土層性質(zhì)等多種因素的影響，因此，需要深入研究施工方法、施工流程以及施工質(zhì)量控制要點等，以確保其施工質(zhì)量和在工程中的不斷推廣應(yīng)用。