TRD技術(shù)與城市核心區(qū)域深基坑工程實(shí)踐研究

趙海軍

摘 要：TRD技術(shù)為深基坑的地下水控制及型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)的應(yīng)用提供了新對(duì)策。文章對(duì)TRD工法的技術(shù)特點(diǎn)、施工方法與SMW工法進(jìn)行了對(duì)比，并介紹該技術(shù)在蕭山錢江世紀(jì)城望潮中心工程中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：深基坑工程;TRD工法;地下水控制

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）05-107-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.051

當(dāng)前，中國的城市化、城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程逐步加快，各地城鎮(zhèn)建設(shè)快速發(fā)展，高層建（構(gòu)）筑物越來越多、越來越高、越來越大，地下空間也越來越深，越來越受到重視。與此同時(shí)，城市建筑物密集，地鐵隧道縱橫交錯(cuò)，環(huán)境條件日趨復(fù)雜敏感，深大地下空間開發(fā)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。特別是沿海地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜、含水層深厚、水量豐富、承壓水頭壓力高、滲透性強(qiáng)，對(duì)地下工程安全影響顯著，因此從可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性角度綜合考慮，結(jié)合各項(xiàng)目自身特點(diǎn)選擇何種工藝來保證地下工程的施工安全是重中之重。

鑒于TRD工法的優(yōu)越性，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，在此提出一些見解和建議，以期能為相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)者提供必要的參考和幫助。

1 TRD技術(shù)

1.1 TRD工法簡介

按照TRD的實(shí)際操作工法要求，采用刀具立柱、連接刀具配合方式，插入墻體設(shè)計(jì)合理深度。按照固化劑配合，調(diào)整注入比例量水平。通過橫向、縱向的移動(dòng)鏈路操作方式，確定切削標(biāo)準(zhǔn)。按照土體TRD工法要求，調(diào)整工法的可適應(yīng)度。使用粘性土、控制標(biāo)準(zhǔn)貫的基礎(chǔ)范圍，采用密實(shí)砂土、顆粒10cm的標(biāo)準(zhǔn)范圍，調(diào)整礫石、單軸抗壓的強(qiáng)度，不超過10MPa的軟巖范圍，提高回填重復(fù)度，滿足深入化素填土比例量水平。

1.2 設(shè)計(jì)與構(gòu)造

TRD工法在工程應(yīng)用中有三類形式：止水帷幕、內(nèi)插型鋼擋土隔水復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)、作為地下連續(xù)墻的槽壁加固兼止水帷幕。TRD工法攪拌墻厚度范圍為450mm～900mm，深度為20m～65m，通常采用P.O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻量一般取20%～30%，水灰比一般取1.0～1.8。墻體28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值一般不小于0.8MPa，滲透系數(shù)不大于10-6cm/m3，以確保止水效果。

TRD工法在先行挖掘過程中采用挖掘液護(hù)壁，采用納基膨潤土拌制，每立方被攪拌土體摻入約30kg～100kg的膨潤土，水泥摻量為25%時(shí)置換土量約為30%。

1.3 施工方法

TRD工法施工常采用3循環(huán)水泥土攪拌墻建造工序，即先行挖掘、回撤挖掘、固化攪拌成墻的施工方法。其中，涵蓋了刀柄安裝和做成步驟兩部分工作內(nèi)容。對(duì)于刀柄安裝，分為安裝孔方式和自力安裝方式。安裝孔方式分三個(gè)步驟，分別是：挖掘刀柄安裝用孔;刀柄安裝;連接刀柄同時(shí)移動(dòng)本體。自力安裝方式分七個(gè)步驟，分別是：安裝準(zhǔn)備工作;安裝開始及刀柄預(yù)設(shè)孔的設(shè)置;設(shè)備移動(dòng)至預(yù)設(shè)孔;設(shè)備連接后吊起;再次移動(dòng)設(shè)備;連接后開始自力安裝以及設(shè)置下一個(gè)刀柄;達(dá)到所定深度后，重復(fù)進(jìn)行3～6次同樣的動(dòng)作。

TRD工法中，需要按照具體步驟分析，一般分為三個(gè)步驟。第一步是確定切削的液化固化流程;第二步是在第一步的橫向基礎(chǔ)前提下注入切削液，在反向回切方式注入固化液;第三步是根據(jù)第一步的切削比例調(diào)整距離，根據(jù)第二步的反向回切情況采用反向移動(dòng)。在移動(dòng)旋轉(zhuǎn)過程中，確定基礎(chǔ)條件的刀具轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)方式，明確切削步驟和拌合流程。結(jié)合土層性質(zhì)選擇分析，確定主項(xiàng)回位步驟。刀具立柱固化操作中，需要明確切削與固化液之間的拌合水平。按照施工規(guī)范方法和操作要求，分析水泥土固化中存在的問題。結(jié)合深度化水泥墻的施工情況，對(duì)施工起點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行一致化操作，控制施工的規(guī)范流程。結(jié)合施工的操作應(yīng)用方式，調(diào)整施工步驟，控制時(shí)間范圍，提升攪拌的均衡性，拓展施工深化水平。其中，第一步施工墻幅的長度不宜超過6m，一般多采用三步施工法。一般，橫向切削的步距不宜超過50mm，相鄰區(qū)段搭接長度不宜小于500mm。

1.4 TRD工法與傳統(tǒng)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

TRD工法施工機(jī)架高度10m～12m，施工深度可達(dá)65m，機(jī)械設(shè)備的高度大大降低，施工安全性提高;

施工垂直度好，墻面平整度好;

墻體連續(xù)等厚，橫向連續(xù)，截水性能好，型鋼間距可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要調(diào)整，不受樁位限制;

TRD工法的主機(jī)架可變角度施工，其與地面的夾角最小可為30°，從而可施工傾斜的水泥土墻，滿足特殊設(shè)計(jì)要求;

TRD工法在墻體全深度范圍內(nèi)對(duì)土體進(jìn)行豎向混合、攪拌，墻體上下固化性質(zhì)均一，墻體質(zhì)量均勻;

TRD工法相比于地連墻和灌注樁，泥漿排放少、施工速度快（一晝夜施工10延米～20延米）、節(jié)約成本（造價(jià)降低20%～50%）;

TRD工法轉(zhuǎn)角施工困難，對(duì)于小曲率半徑或90°轉(zhuǎn)角位置，須將箱式刀具拔出、拆卸。改變方向后，再重新組裝并插入地層，拆卸和組裝時(shí)間長，轉(zhuǎn)角施工較復(fù)雜。

1.5 TRD工法技術(shù)控制要點(diǎn)分析

按照TRD工程施工的工藝要求，采用TDR工法操作，在事前、事中、事后三個(gè)階段控制施工監(jiān)理內(nèi)的主要操作要點(diǎn)，提升技術(shù)控制管理水平應(yīng)用。

1.5.1 事前控制

事前控制分析中，包含低地質(zhì)的勘察分析、設(shè)計(jì)會(huì)審圖紙、技術(shù)方案的確定、墻體實(shí)驗(yàn)、原材料的管控等。

第一，需要結(jié)合工程情況做好勘察分析，保障施工安全，保持質(zhì)量水平。施工前，需要根據(jù)勘察報(bào)告內(nèi)容文件分析，明確基坑層項(xiàng)目的厚度和組成標(biāo)準(zhǔn)，確定軟土層的分布范圍，含水量、有機(jī)含量、侵蝕程度等。通過各項(xiàng)勘查數(shù)據(jù)分析，結(jié)合檢測(cè)評(píng)估的操作方案，采取TRD工法工藝對(duì)比分析，對(duì)墻質(zhì)量的垂直度水平進(jìn)行監(jiān)控分析，確定實(shí)際可以采取的TRD有效處理措施。

第二，需要做好會(huì)審，明確設(shè)計(jì)圖的內(nèi)容。根據(jù)TRD工法要求，分析會(huì)審前后的條件。其中，包含圖紙技術(shù)文件分析、找平度、測(cè)量放線、定位分析等，確定水泥摻入量，獲取實(shí)驗(yàn)比例關(guān)系，滿足實(shí)際規(guī)范操作要求。

第三，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范要求，結(jié)合TRD工法的相關(guān)施工流程，對(duì)水泥罐位置、前后臺(tái)位置、墻體質(zhì)量措施等進(jìn)行分析，結(jié)合地下水管線、建筑物的監(jiān)控保護(hù)水平等開展監(jiān)理審查分析，綜合相關(guān)措施方案進(jìn)行分析，有針對(duì)性地確定項(xiàng)目實(shí)際操作方案。

第四，攪拌實(shí)驗(yàn)控制分析中，需要根據(jù)技術(shù)參數(shù)、工藝步驟等確定墻體的抗壓強(qiáng)度，按照水泥摻入量、水灰比合理程度調(diào)整抗壓強(qiáng)度，滿足施工設(shè)計(jì)要求。

第五，原材料管控。監(jiān)理單位施工前檢查水泥品種、設(shè)計(jì)要求、水泥出廠合格證、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等，根據(jù)施工進(jìn)度對(duì)水泥進(jìn)行二次復(fù)測(cè)，檢查合格證和質(zhì)保書，確定水泥砂漿是否有沉降、離析。檢查鋼筋等級(jí)、長度、規(guī)格等是否符合設(shè)計(jì)要求，采用坡口焊等焊接方式，采用同心焊接工藝處理。

1.5.2 事中控制

事中需要對(duì)注漿操作工藝，切削垂直和墻體中心控制線進(jìn)行控制，調(diào)整監(jiān)理操作數(shù)據(jù)監(jiān)控要求，了解垂直偏差調(diào)控范圍。確定墻中心線位置，利用激光經(jīng)緯儀與TRD平行工法對(duì)墻體中心線的偏差范圍進(jìn)行分析，做好詳細(xì)記錄。調(diào)整搭接切削的長度，基坑中存在拐角，需要對(duì)兩側(cè)采取外推的方式，挖掘切削的搭接施工工藝，確保墻體攪拌止水效果。加強(qiáng)巡視檢查，嚴(yán)格控制TRD三工序的施工速度。按照攪拌、固化的混合密度，分析確定檢查攪拌的參數(shù)，結(jié)合水泥用量、液面高度對(duì)水量的總量進(jìn)行控制分析，確定水泥漿液的配合比。

1.5.3 事后控制

按照墻體質(zhì)量檢查要求，嚴(yán)格遵照城墻質(zhì)量控制管理要求做好實(shí)測(cè)分析評(píng)估。結(jié)合監(jiān)理搭接的控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)注漿量、轉(zhuǎn)角位置、監(jiān)理控制要求進(jìn)行分析，確保城墻質(zhì)量管控的合理性，提高強(qiáng)度和抗?jié)B檢測(cè)效果。

2 城市核心區(qū)域深基坑工程實(shí)例

浙江杭州蕭山望潮中心—TRD止水帷幕和超長型鋼復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，位于杭州市蕭山區(qū)錢江世紀(jì)城H-12地塊，項(xiàng)目規(guī)劃用地面積為10 418m2，建筑主體高度247m?；悠骄_挖深度17.80m，局部20.00m。地處城市核心區(qū)域，北側(cè)有已建成的望京大廈商業(yè)辦公樓，南側(cè)近地鐵一號(hào)線盈豐路站。該區(qū)域地質(zhì)情況為錢塘江沖海積平原粉砂土分布區(qū)，其巖性主要為粉砂土，考慮到粉砂土具有液化、流砂、管涌等特點(diǎn)，與地表水或承壓水刺破上覆土層有水力聯(lián)系時(shí)，存在引發(fā)滲流穩(wěn)定性的問題，故南側(cè)近地鐵設(shè)施范圍支護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻;東側(cè)和西側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用大直徑鉆孔灌注樁;北側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用850mm厚TRD內(nèi)插H（33m）型鋼;基坑止水帷幕采用800mmTRD水泥攪拌墻，其中地連墻范圍槽壁加固外側(cè)采用TRD水泥墻，內(nèi)側(cè)采用850mm直徑三軸水泥攪拌樁;開挖期間TRD作為止水帷幕，效果非常好[1];北側(cè)TRD插型鋼復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于該段有13.5m的回填土，回填土含鋼筋、建筑垃圾、生活垃圾、樁頭等，開挖過程中發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)的同時(shí)啟動(dòng)了預(yù)案，取得了良好的堵漏成果。開挖至底板位置，地鐵軌道變形數(shù)據(jù)小于預(yù)報(bào)警值，TRD工法的止水效果起到了關(guān)鍵作用。

3 結(jié)語

TRD工法通過水平切削、整體攪拌成墻，墻體連續(xù)無縫，抗?jié)B性能優(yōu)異，適用軟土、硬土、圓礫、軟巖等多種地層，可滿足城市狹小低空環(huán)境的施工要求，成墻深度最大可達(dá)65m。但要特別注意攪拌墻在回填土中，可根據(jù)回填土的深度、施工情況記錄等適當(dāng)給予加強(qiáng)[2]。水泥土攪拌墻內(nèi)插大剛度預(yù)制構(gòu)件將成為發(fā)展裝配式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的方向，該技術(shù)可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳祖煜，李廣信，龔曉南.深基坑支護(hù)技術(shù)指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2] 王自力.深基坑工程事故分析與防治[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.