TRD工法在深基坑止水帷幕工程中的应用

2021-12-29上海建工材料科技集团有限公司上海200001

建筑科技 2021年3期

魏巍（上海建工材料科技集团有限公司，上海 200001）

1 概述

1.1 工程概况

上海轨交 14 号线是连接市中心区和东西部地区的轨道交通骨干线。其中，中心城区的黄陂南路站是 14 号线与 1号线的地下换乘站。站点位于金陵西（中）路下，西至重庆南路，东到黄陂南路。主体规模 343.836 m×30.000 m，地下二层结构，坑底深约 17.09 m。

黄陂南路站西端头井基坑深度约 18.57 m，坑底位于第 ⑤ 1 层黏土层中，采用明挖顺作法施工。围护结构选用1 000 mm厚地下连续墙（工字钢接头），北侧墙长 34 m，墙趾位于第 ⑤3-1 层粉质黏土夹黏质粉土层中；南侧墙长39 m，墙趾位于第 ⑤3-2 黏质粉土夹粉质黏土层。成槽后采用 800mm 厚 TRD 工法作为止水帷幕，其加固深度 48 m。局部 TRD 加固无法施工区域采用 MJS 加固补全。

1.2 工程地质与水文地质条件

1.2.1 工程地质

经工程勘察，拟建场地位于古河道地层分布区域，在深度 80.45 m 范围内地基土属第四纪晚更新世及全新世沉积物，依据上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》(DGJ 08—37—2012），按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异，可划分为 7 个主要土层，其中：第 ①1-1层杂填土；第 ②1 层灰黄色粉质黏土；第 ③ 层灰色淤泥质粉质黏土，含 1 个夹层第 ③ j 层灰色黏质粉土；第 ④ 层灰色淤泥质黏土；第 ⑤1-1 层灰色黏土，第 ⑤1-2 层灰色粉质黏土，第 ⑤2 层灰色黏质粉土夹粉质黏土，第 ⑤3-1 层灰色粉质黏土夹黏质粉土，第 ⑤3-2 层灰色黏质粉土夹粉质黏土，第 ⑤3-3 层灰色粉质黏土夹黏质粉土；第 ⑦2-1 层灰色砂质粉土，第 ⑦2-2 层灰色粉砂；第 ⑨ 层灰～青灰色粉砂。各土层分布较稳定，具有成层分布的特点，缺失上海地区统编地层第 ⑥ 层硬塑状粉质黏土层，第 ⑦ 层层顶埋深有一定起伏。

1.2.2 水文地质条件

地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水，按照地质形成时代、成因和水理特征，划分为潜水含水层、（微）承压含水层。本工程地下水主要为赋存于浅部土层中的潜水、⑤2 及 ⑤3-2 层中的微承压水、第 ⑦ 层中的承压水。

上海地区潜水分布于浅部土层中，埋深一般离地表面0.3～1.5 m，年平均地下水水位埋深离地表面 0.5～0.7 m。由于潜水补给来源主要为大气降水入渗及地表水迳流侧向补给，受大气降水和地表水的影响，浅部土层中的潜水位呈季节性波动。勘察结果显示，本工程地下水静止水位埋深一般为 0.90～3.10 m（相应标高约 2.43～0.25 m）。

拟建场地第 ⑤2 层黏质粉土夹粉质黏土及第 ⑤3-2 层黏质粉土夹粉质黏土层均为微承压水含水层。根据上海地区经验，第 ⑤2 及第 ⑤3-2 层中的微承压水水位埋深一般约3～11 m，均低于潜水水位，并呈周期性变化。第 ⑤2 层微承压水水位稳定埋深约 6.39 m（相应标高约 –3.30 m）。

本工程西端头井基坑施工涉及 ⑤2 层微承压水。经详勘，拟建场地局部区域第 ⑤2、第 ⑤3-2、第 ⑦、第 ⑨ 含水层存在连通情况。

2 施工难点

（1）黄陂南路站西端头井距南北高架新承台最近处约1.1 m，承台原有桩基为 PHC 管桩，桩长 44～49 m。TRD止水帷幕深度为 48 m，与管桩深度接近，且距离管桩又近，TRD 加固施工时需确保承台及桩基安全。

（2）TRD 工法桩设备高度 10 m 左右，但紧邻的高架净高影响，TRD 施工的场地面积和高度受限制影响施工连续性，加固施工质量决定了止水效果以及降水对周边环境影响。

3 施工方案

3.1 TRD 加固布置

在黄陂南路站西端头井地墙施工结束后，考虑到地墙坍方等因素，在距地墙外侧 1 m 位置施工一排 800 mm 厚TRD 水泥土搅拌墙，墙深 48 m，由于端头井地墙南侧 TRD施工受到桥台基础的影响无法施工，则在无法施工区域采用 MJS 工法施工，使止水帷幕能形成有效封闭，其桩位距地墙 50 cm，桩深 48 m。TRD 加固与地墙相交区域无法形成搭接的，也采用 MJS 工法施工进行封闭。

3.2 监测点布置

TRD 加固施工时主要针对高架及地表进行沉降监测，监测点位布置见图 1。

图1 监测点位布置图

3.3 施工工艺要点

（1）TRD 加固条长度约为 21 m，考虑到距离高架承台及桩基较近，TRD 加固采用“化整为零”的方法，将加固条分为 3 段进行施工，每段长度约为 7 m，通过减小加固长度的方式，方便施工场地布置并减少对周边环境影响。

（2）安排挖机进场开挖预埋槽，清除障碍物和表层杂填土，TRD 主机行走区铺设钢板等加固处理措施，确保桩机和切割箱的垂直度。

（3）切割箱自行打入时，按设计要求严格控制浆液配比，适当减少挖掘液的注入量，保持混合泥浆处于高浓度、高粘度状态，以便应对地层突变和地下水影响。本工程固化液水灰比为 1.2，水泥掺量为 25%。

（4）施工过程中通过安装在切割箱体内部的测斜仪，对墙体进行垂直精度管理，保证墙体的垂直度偏差不大于1/250。

（5）后序成型墙体应搭接已成型墙体约 50 cm，搭接区域应严格控制挖掘速度，使固化液与混合泥浆充分混合、搅拌，搭接施工中须放慢搅拌速度，保证搭接质量。

（6）施工结束拔出切割箱时，注浆泵工作流量应根据拔切割箱的速度作调整，防止孔内产生负压而造成周边地基沉降。切割箱起拔过程中同步注入相当于切割箱体积的水泥固化浆液，进行填充。切割箱全部拔出后一段时间，再进行二次补浆。

（7）施工过程实时监测 TRD 加固体施工影响范围内高架承台和地表沉降点，根据监测数据及时调整 TRD 加固施工速度、浆液参数等措施，必要时对加固体进一步分段减小影响。

4 施工效果

4.1 降水效果

西端头井基坑在开挖前进行了降水试验，坑内采用 YG 1作为抽水井，坑内采用 Y 1、坑外采用 G 1 为观测井。期间，YG 1 抽水井流量由最初的 1.24 m3/h 逐步减少约 0.68 m3/h。停止抽水，进入水位恢复阶段。试验期间，坑内观测井水位埋深随时间的变化趋势见图 2。

图2 抽水试验期间，观测井水位埋深历时曲线

由图 2 可知，基坑内抽水稳定后，坑内观测井 Y 1 水位降深为 9.09 m，水位埋深为 14.49 m，达到安全水位降深要求。停抽后，坑内观测井 Y 1 水位恢复较慢，30 min 水位恢复 0.60 m，恢复比率为 4.6%；100 min 水位恢复 1.10 m，恢复比率为 8.5%；200 min 水位恢复 1.80 m，恢复比率为 13.9%。

此外，试验期间同时对坑外一口观测井 G 1 进行了水位观测，其水位基本无明显变化。TRD 止水帷幕达到了预期效果。

4.2 施工监测

TRD 加固从 2017 年 11 月 30 日开始，12 月 21 日结束。从监测数据来看，加固区附近的地表沉降点变形区间在 0.53～3.50 mm 之间。邻近的高架立柱沉降 GJ 10 变形为–0.57 mm，GJ 14 变形为 2.16 mm。沉降数值远远小于报警值（10 mm）。地表沉降和高架立柱沉降曲线见图 3、图 4。