TRD搅拌墙施工对周边环境影响实测分析★

王 飞 陈洁瑶 张灵熙 郑春华 徐亚萍

(1.苏州市轨道交通集团有限公司,江苏 苏州 215003； 2.中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014； 3.宏润建设集团股份有限公司，上海 200235； 4.苏州大学轨道交通学院，江苏 苏州 215137)

TRD工法是一种新型的地下水泥土连续墙施工方法，即通过切割链具对原状土体进行竖向和横向切割，并将土体与水泥浆液搅拌均匀，从而形成一定厚度的水泥土连续墙[1,2]。TRD工法具有机架低、稳定性好、墙体止水性好以及深度大等优点。TRD工法自2005年引入我国以来，在基坑工程止水帷幕或支护结构中逐步开始推广应用[3-10]。

本文以苏州轨道交通5号线茅蓬路站基坑工程为研究背景，实测了在TRD搅拌墙施工过程周边土体变形以及土压力、孔隙水压力等，分析总结了TRD搅拌墙施工对周边环境的影响规律。

1 工程概况

茅蓬路站为苏州市轨道交通5号线工程由西向东的第五站，位于茅蓬路与孙武路交叉路口，具体位置如图1所示。

茅蓬路站主体结构为地下两层两跨箱型框架结构，车站设计总长度294.50 m，场地地面标高+3.600。基坑采用明挖顺作法施工，跨茅蓬路口处局部采用盖挖法施工。标准段基坑挖深为16.56 m～16.83 m，采用地下连续墙(厚度为800 mm)+一道钢筋混凝土支撑(截面为800 mm×1 000 mm)+三道钢管支撑(直径609 mm，壁厚16 mm)的围护结构形式。由于基坑上方有高压线横跨，在基坑轴～轴 区域范围内地下连续墙施工受到限制，因此上述区域采用钻孔灌注桩+四道支撑(同其他区域)围护、TRD搅拌墙止水。基坑围护剖面如图2所示。

茅蓬路车站各土层主要物理力学性质指标见表1。

表1 各土层主要物理力学性质指标

地下水主要分为孔隙潜水、微承压水(③3粉土层)以及承压水(⑦2粉砂夹粉土和⑦4粉砂夹粉土层)等三类。

2 实测方案

为进一步研究TRD搅拌墙施工过程对周边环境影响，在其施工期间实测了周边地表沉降、深层土体水平位移、土压力、孔隙水压力等。

在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头11.3 m处布设一个断面2个土体测斜孔，与墙体(槽段)垂直距离为1 m，5 m处的测斜孔分别记为CX-2和CX-1；在该断面北侧3 m处布设第二个断面2个土体测斜孔，与墙体(槽段)垂直距离为1 m，5 m处的测斜孔分别记为CX-4(在未开始测试前的施工中已遭破坏)，CX-3。

在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头12.3 m处布设一个土压力测试孔，与墙体(槽段)垂直距离为1 m，在该孔3.6 m，7.4 m，12.6 m，18.3 m，23.4 m，28.85 m深度处分别埋设土压力盒，共计6个，对应的编号依次为SP1～SP6。

在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头12.8 m处布设1个断面3个地表沉降测点，与墙体(槽段)垂直距离为1 m，3 m，5 m的测点分别记为DB1，DB2和DB3。

在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头15.8 m处布设一个孔压孔，孔深16 m，孔压计设置深度12 m。

为保证实测数据真实、可靠，在测斜管、土压力盒置入钻孔后，采用压密注浆将测斜管与钻孔间隙或钻孔填实，以保证测斜管、土压力盒与周边土体密贴；同时深层土体水平位移测试采用瑞茨柏固定式(从上到下间隔1 m布设一个测斜仪)测斜系统，依托瑞茨柏云平台强大功能，可随时采集深层土体水平位移数据(也可采集孔隙水压力和土压力数据)。

各测点平面布置如图3所示。

3 实测结果及分析

3.1 TRD搅拌墙施工过程地表沉降

TRD工法墙施工过程周边地表沉降实测曲线如图4所示。

由图4可以发现：

1)在TRD搅拌墙成墙施工阶段，周围地表总体呈现隆起，DB1，DB2和DB3各测点隆起的最大值分别为7.15 mm，7.02 mm，5.65 mm。因成墙施工阶段周围土体受到挤压，且与墙体(槽段)的垂直距离越近受到的侧向压力越大，而浅部土层上覆压力却较小，从而导致地表隆起，且距墙体(槽段)越近隆起值越大。

2)在TRD工法墙成墙施工的过程中，地表总体沉降呈先隆起后回落变化，具体为在成墙施工时隆起，在墙体形成而尚未结硬前回落，不过其绝对变形仍为隆起。

3.2 TRD搅拌墙施工过程深层土体水平位移

TRD搅拌墙施工过程周边深层土体水平位移实测曲线如图5～图7所示(以测斜孔CX-1，CX-2断面为例分析)。

由图5～图7可知：

1)在TRD搅拌墙成墙施工阶段，深层土体水平位移总体为向墙体(槽段)外侧移动(负值表示)。其中CX-1水平位移最大值发生在地表下4 m深度处，为-1.44 mm；CX-2水平位移最大值发生在地表下5 m深度处，为-1.99 mm。距离TRD搅拌墙越近，深层土体水平位移越大，即受施工影响越大；由于基坑东侧为既有道路，其结构层对变形具有一定的抵抗和约束作用，故土体最大深层水平位移并非发生在地表，而是在地表下约4 m～5 m深度处。

2)在墙体形成但尚未结硬前，深层土体水平位移方向由向墙体(槽段)外侧逐渐向墙体(槽段)内侧转变。转变过程分两个阶段，第一个阶段位移由最大负值逐渐回到零(如图6所示)，第二个阶段位移由零再逐步变化到最大正值(如图7所示)，此时在地表下约6 m深度处CX-1水平位移最大值为6.35 mm，地表下约4 m深度处CX-2水平位移最大值为16.14 mm。从整体上看土体水平位移沿深度变化不大。在TRD工法墙成墙施工结束至墙体形成期间，由于成墙施工对土体的挤压力逐渐消失、墙体材料逐渐硬化成型，土体开始向墙体(槽段)内侧回移并逐步达到最大位移正值。

3.3 TRD搅拌墙施工过程土压力、孔隙水压力

TRD搅拌墙施工过程周边土体土压力、孔隙水压力变化规律实测曲线如图8，图9所示。

由图8，图9可知：TRD工法墙成墙施工阶段，土压力、孔隙水压力均随时间逐渐增大；在墙体形成但尚未结硬前，土压力、孔隙水压力均随时间逐渐下降并最终趋于稳定。

4 结语

采用现场实测的方法，对TRD搅拌墙施工引起的周边土体地表沉降、深层土体水平位移、土压力及孔隙水压力进行了实测分析，主要结论如下：

1)在TRD工法墙成墙施工阶段，土体由于被刀具插入及各种浆液注入而受到挤压，导致土体向墙体(槽段)外侧变形、地表发生隆起。

2)在墙体形成但尚未结硬前，由于成墙施工对土体的挤压力逐渐消失、墙体材料逐渐硬化成型，土体开始向墙体(槽段)内侧回移并逐步达到最大位移正值、地表逐渐回落。

3)TRD工法墙成墙施工阶段，土压力和孔隙水压力逐渐增加，在墙体形成但尚未结硬前，又随时间的增长而逐渐减小并最终趋于稳定。

4)TRD工法墙施工对周边环境的影响总体较小。