TRD工法在平直槽壁加固工程中的技術(shù)分析

摘要：為探究適宜城市地區(qū)明挖槽壁加固設(shè)計及施工方案，文章以溫州市域鐵路S1線明挖區(qū)段為依托，對平直槽壁加固設(shè)計及施工方式進(jìn)行了比選。通過對區(qū)段內(nèi)地質(zhì)水文條件、機(jī)械、施工工藝和造價的綜合比較，推薦該明挖區(qū)段采用TRD工法進(jìn)行加固，直接形成表面平整、厚度一致、墻體均勻的加固體，平衡了工期和造價要求，達(dá)到了槽壁加固工程設(shè)計及施工要求。

[作者簡介]鄭中保（1984—），男，本科，工程師，從事土木工程技術(shù)管理工作。

隨著城市地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，地鐵深基坑的設(shè)計、施工也朝著更加復(fù)雜、安全的方向發(fā)展，對此，許多學(xué)者根據(jù)實際工程進(jìn)行了深入的研究。范正春[1]、姜葉翔等[2]對城市施工中常見基坑支護(hù)形式的優(yōu)缺點進(jìn)行了對比分析，認(rèn)為基坑支護(hù)需要根據(jù)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、承受荷載和造價等多個條件來確定;同時，在了解工程實際條件后，數(shù)值模擬也能被深入應(yīng)用到深基坑支護(hù)研究中，羅智勇等[3]依托成都錦城廣場地下停車場項目，通過基坑施工的全過程數(shù)值模擬，論證了深基坑支護(hù)方案的可行性。在眾多深基坑支護(hù)措施中，TRD工法以其施工深度大、適應(yīng)地層廣、成墻質(zhì)量好和穩(wěn)定性高的優(yōu)勢在近年來被廣泛運(yùn)用。陳思慧[4]通過引入深度達(dá)65 m的TRD工法墻，有效控制了地鐵線路施工對臨近車站的變形影響;葛永超[5]對TRD工法的原理、特點、工序和應(yīng)用前景進(jìn)行了詳細(xì)的分析，特別是在深基坑止水帷幕中的顯著優(yōu)勢;項敏[6]通過對我國TRD工法應(yīng)用的統(tǒng)計，以及對TRD工法機(jī)械設(shè)備的研究，認(rèn)為在高密度城市地區(qū)，TRD工法機(jī)械國產(chǎn)化將有力推動該工法更加廣泛地運(yùn)用;陳秀鳴等[7]采用數(shù)值模擬對TRD工法墻施工引起的周邊土體變形數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，總體與實測值保持一致;吳蕊[8]綜合工期、余土外運(yùn)、空間受限、止水費(fèi)用等多個方面，將TRD工法與SMW工法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析，細(xì)化了兩種工法的應(yīng)用場景。

以上研究對TRD工法在城市深基坑支護(hù)應(yīng)用和發(fā)展形成了有力的支撐，在此基礎(chǔ)上，本文結(jié)合溫州市域鐵路S1線一期工程實際和地質(zhì)水文條件，對TRD工法在深基坑槽壁加固中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并與三軸攪拌樁技術(shù)指標(biāo)的比對，通過對施工原理、機(jī)械、工藝和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，推薦適宜的設(shè)計及施工方案。

1 工程概況

溫州市域鐵路S1線一期工程土建施工SG13標(biāo)段范圍為明挖區(qū)間，起止里程為DK39+700～DK41+231.97，全長1 531.97 m。該區(qū)段內(nèi)明挖深度為8～10 m，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要穿過淤泥層，支撐在淤泥質(zhì)黏土層中，如圖1所示。

該基坑工程最初設(shè)計采用地下連續(xù)墻支護(hù)工藝，但由于槽段內(nèi)泥漿壓力不足以支撐槽壁，在抓斗上下挖掘的沖擊下極易造成槽壁失穩(wěn)塌孔，造成地下連續(xù)墻混凝土超灌，使墻體出現(xiàn)較大的突出，給地下連續(xù)墻施工及后續(xù)基坑土方開挖帶來困難。因此，需要采取措施對地下連續(xù)墻兩側(cè)土體進(jìn)行加固處理。

2 方案比選

在結(jié)合現(xiàn)場施工條件、周邊環(huán)境和水文地質(zhì)條件分析后，對地下連續(xù)墻兩側(cè)土體加固提出2種方案：①三軸深層水泥攪拌樁;②TRD工法。下文從施工機(jī)械及原理、工藝和造價3個方面對兩種方案進(jìn)行比選，并推薦較優(yōu)的設(shè)計及施工方案，為類似工程提供借鑒。

2.1 施工機(jī)械及原理

三軸深層水泥攪拌樁是通過3條螺旋鉆孔同時向下施工，在分割土體的同時將水泥漿注入土體，在水泥土混合體未充分硬化前，插入受拉材料進(jìn)行應(yīng)力加強(qiáng)，獲得復(fù)合加固墻體。

TRD工法，又稱超深等厚度水泥土地下連續(xù)攪拌墻工法，是通過鏈鋸式刀具在地層中進(jìn)行橫向切割，由于鏈條帶動刀具上下同轉(zhuǎn)運(yùn)動，在攪拌土層的同時灌入水泥漿，從而形成特定厚度的圍護(hù)墻體，達(dá)到加固作用。

兩個方案都是利用機(jī)械切割土層的同時對地基進(jìn)行加固，由于切割土層的方式不同，三軸深層水泥攪拌樁利用3條螺旋鉆，TRD工法利用鏈條帶動刀箱轉(zhuǎn)動攪拌切削，在同等條件下，在淤泥質(zhì)地層中，TRD工法更能保證水泥土的連續(xù)性和均勻性，也不會導(dǎo)致劈叉錯臺等現(xiàn)象。

2.2 施工工藝

采用三軸深層水泥攪拌樁進(jìn)行槽壁加固，設(shè)計如圖2所示。采用TRD工法進(jìn)行槽壁加固，施工工藝如圖3所示。

TRD工法施工第一步是開挖溝槽，見圖3（a）;第二步是回刀切割，開挖到預(yù)定深度，放入切割箱，見圖3（b）;第三步是切割箱與主體連接，利用支撐臺固定，見圖3（c）;第四步是切割、攪拌、插入芯材成墻，見圖3（d）;第五步是拔出切割箱，見圖3（e）。

對于槽壁加固工程中，三軸深層水泥攪拌樁加固區(qū)域本身不平整，現(xiàn)場成樁如圖4所示，需要進(jìn)一步對其表面進(jìn)行鑿除，并在后期防水施工時進(jìn)行抹面處理。

對于三軸深層水泥攪拌樁造成的加固表面不平整問題，TRD工法借助其切割刀具連續(xù)切割的優(yōu)勢，能直接形成表面平整、厚度一致、墻體均勻的加固體，如圖5所示。

因此，對于平直槽壁加固而言，TRD工法在施工工藝方面要優(yōu)于三軸深層水泥攪拌樁。

2.3 施工造價

根據(jù)加固深度為8～10 m的加固深度，三軸深層水泥攪拌樁和TRD工法每延米施工報價分別為12 500元和13 000元，差價為500元。但考慮到三軸深層水泥攪拌樁表面不平整引起的鑿除費(fèi)用和混凝土超灌費(fèi)用分別為每延米400元和150元。TRD工法每延米比三軸深層水泥攪拌樁低50元，并且在鑿除攪拌樁形成的表面不平整還會增加施工工期，造成人工成本增加。因此，TRD工法每延米在施工造價方面是更優(yōu)的選擇。

2.4 綜合比較

上文分別對三軸深層水泥攪拌樁和TRD工法在槽壁加固時的原理、機(jī)械、工藝和造價進(jìn)行了比較和計算，現(xiàn)分析如下：兩種方案的原理相近，均采用機(jī)械施工形成水泥土復(fù)合地基，適用于城市深基坑處理，TRD工法因其切割刀箱組裝而成，能在更小的空間發(fā)揮作用;在施工工藝方面，TRD工法能直接形成厚度均勻、表面平直的墻體，避免了后期表面處理，更適于平直槽壁加固;在造價方面，TRD工法雖然每延米施工費(fèi)用更高，但不會產(chǎn)生混凝土超灌、后期鑿除和工期延后費(fèi)用，也是更優(yōu)的選擇。因此，本次溫州市域鐵路S1線一期明挖區(qū)段采用TRD工法進(jìn)行槽壁加固。

3 結(jié)論與建議

在城市地區(qū)進(jìn)行明挖槽壁的加固時，其基坑支護(hù)的設(shè)計及施工方案需要結(jié)合多方面進(jìn)行綜合考慮：

（1）區(qū)段內(nèi)的地質(zhì)水文條件和周圍環(huán)境是選擇施工機(jī)械的重要參考，正確選擇施工機(jī)械是安全和工期的保證;

（2）施工工藝比選對后期加固效果有決定性作用，對于槽壁型的平直加固，TRD工法是較優(yōu)選擇;

（3）施工造價分析，對基坑支護(hù)是否合理提供了重要參考。

本文綜合以上因素，推薦溫州市域鐵路S1線一期明挖區(qū)段采用TRD工法進(jìn)行槽壁加固，精簡了槽壁加固的設(shè)計及施工方案，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 范正春，邵金威.淺談不同基坑支護(hù)形式的對比分析[J].四川建筑，2020，40（6）：120-121.

[2] 姜葉翔，李瑛，顧翀.不同地基加固工藝對周邊環(huán)境變形影響分析[J].地基處理，2020，31（4）：335-339.

[3] 羅智勇，宋林波，丁增志，等.復(fù)雜地鐵車站深基坑體系的變形分析[J].四川建筑，2021，41（1）：99-101.

[4] 陳思慧.超深TRD工法墻在地鐵保護(hù)區(qū)工程施工中的應(yīng)用[J].建筑科技，2018，2（3）：38-40.

[5] 葛永超.TRD工法原理及其在深基坑止水帷幕中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2021（9）：29-31.

[6] 項敏. TRD工法在國內(nèi)基坑圍護(hù)工程中的典型優(yōu)勢應(yīng)用[C]//中國建筑業(yè)協(xié)會深基礎(chǔ)與地下空間工程分會、中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會樁工機(jī)械分會、中國工程機(jī)械學(xué)會樁工機(jī)械分會、中國土木工程學(xué)會土力學(xué)及巖土工程分會.第十一屆深基礎(chǔ)工程發(fā)展論壇論文集.中國建筑業(yè)協(xié)會深基礎(chǔ)與地下空間工程分會、中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會樁工機(jī)械分會、中國工程機(jī)械學(xué)會樁工機(jī)械分會、中國土木工程學(xué)會土力學(xué)及巖土工程分會：中國建筑工業(yè)出版社數(shù)字出版中心，2021：5.

[7] 陳秀鳴，陳潔瑤，周順新，等.TRD工法墻施工引起的周邊土體變形數(shù)值模擬分析[J].四川建材，2021，47（7）：67-69.

[8] 吳蕊.TRD工法與SMW工法技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2021（3）：86-87.F537B350-DA07-46C9-A6F3-C8B543A5D090