等厚度水泥土加固地下连续墙(TRD)工法及应用

2024-01-04黄锦

山西建筑 2024年1期

黄锦

(杭州余杭市政公用建设有限公司,浙江杭州 311121)

0 引言

21世纪以来我国持续发展的城市化和不断向城镇聚集的人口,使得城镇用地在一定程度上出现了紧张。城市建设规模不断扩大,地下空间、隧道、管廊、地铁等项目开发日趋广泛。超大且深并复杂的基坑形式对围护结构提出了更加严格的要求,在满足基坑支护和截水止水的需要下,TRD工法日趋成熟。

1 TRD工法介绍

等厚度水泥土加固地下连续墙施工工法即TRD工法。与传统的螺旋轴搅拌工艺不同的是,其采用箱式切割机附带的链锯型切削刀具[1]将土体旋转切割搅拌,并将水泥浆等改良剂从切割机下端喷入与原状土充分切割、搅拌而成的等厚连续的水泥土墙。并且可以根据基坑工况设计需要插入型钢、PC构件等材料加强墙体强度[2]。TRD工法的应用范围非常广泛,适用于建筑工程地基处理、基础工程、基坑挡土、挡水墙等[3]。

2 TRD工法特点

2.1 适应性较强

TRD工法施工装置能够适应多样地质条件,具有良好的挖掘能力。可用于标准贯入度N<100的软、硬质土层,中粗沙质土层,也可在全风化以及强风化软岩以及部分卵砾石层(颗粒直径φ<100 mm)中施工。TRD工法最大施工深度可达60 m,其成槽厚度和深度视装置的型号各不同,主要装置有3种型号,主要技术参数见表1[4]。

表1 TRD施工装置技术参数

2.2 安全稳定性高

与传统螺旋轴搅拌机械相比,TRD工法施工装置高度不受沟槽削切深度影响且装置高度一般在10 m左右,重心低,机械设备稳定性较好,设备倾覆风险小,施工安全性高,对周边建构筑、地质环境施工影响小[5]。

2.3 成墙质量高

由于其切割箱对上下层的土体进行竖向切割和搅拌,成桩差异性小。同时水平方向上施工一次连续成墙,避免出现通过搭接或者套接形成的接缝,成墙质量均匀性更好。该工法可以根据施工工况及现场实际设定不同的施工参数,并通过计算机系统实现自动控制。施工过程具有较高的自动化程度和良好的可控性,同时还具有较高的横向直线性和竖向垂直度的墙体施工精度。

3 TRD工法施工工序

3.1 预处理工作

首先对进场作业前地质勘察进行完善,对作业范围内的地下管线及人防、墓葬等地下建筑构筑物进行收集排查,清除地下障碍物。其次做好施工现场场地平整,对软土、淤泥质土等不良地质土采取处理措施,保证场地压实度、承载能力满足施工机械拼装、行走、作业。最后按照施工场地布置和施工需求保障现场临时道路、水、电等通畅。

3.2 TRD工法的主要施工工艺

1)定位测量。根据坐标基点,按设计资料进行点位测量放样,严格控制放样精准度。设立临时控制桩,严密保护。

2)开挖浇筑导墙。导槽主要作用为定位、导向,施工垂直度误差要控制在5‰以内,这是控制成墙垂直度质量的关键。导墙沟槽开挖深度宜控制在1.5 m～2.0 m,同时以基坑围护内边作为控制线,开挖弃土及时处理。

3)吊放预埋箱。沿围护中心线开挖长×宽×高约为2 m×1 m×3 m的预埋穴,将预埋箱置于预埋穴。

4)架设TRD桩机、与切割箱连接。调整桩机位置、保证平正,在预埋穴处将TRD主机与切割箱连接后,桩机回到起始位置进行自主挖掘。

5)安装测斜仪。当切割作业到设计深度时安设测斜仪。在切割箱内安设多段式测斜仪,对墙体的垂直度进行监控,一般垂直精度可控制在1/250以内。

6)TRD工法成墙。主机进行掘进作业的同时于切割箱底注入加固液,与原状土进行混合,形成等厚的、均匀的连续墙。成墙工艺[6]主要分为3循环法和1循环法。3循环法为先行挖掘注浆、回撤挖掘注浆、成墙搅拌;1循环法为切割作业至预定深度后注入加固液并逐步向前推进挖掘搅拌成墙。

7)拔出切割箱。施工完毕拔出切割箱,机械拆解离场,进行后续施工。

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3.3 施工注意事项

1)固化液拌制选用的水泥、外掺剂等原材料符合规范标准,同时做好进场原材复试。固化液水灰比应符合设计、施工工艺要求,经现场试验确定[7]。

2)墙体直线以及转角搭接需通过控制切割搅拌速度、搭接长度严控质量,其中直线搭接宽度宜控制在0.5 m,转角搭接宜控制在1.5 m～2.0 m。

3)墙体成型养护期满后需进行钻孔取芯测定成墙强度,强度应符合设计要求。成墙偏差应符合表2要求[8]。

表2 成墙偏差控制标准

4 TRD工法的应用与实例

4.1 工程概况

某项目位于杭州城西,项目建设内容为地下环路、隧道及地面道路工程,其中地下隧道自北向南跨地下环路设计,上跨节点位置为混凝土共板结构,采取明挖法方式实施。开挖基坑面积约6 097.9 m2,开挖深度12.02 m～15.78 m。基坑围护平面图见图1。

4.1.1 工程地质

根据勘查报告显示,30 m深度范围内主要为淤泥质粉质黏土和粉质黏土。其中,1.5 m～5.9 m深度范围为④1淤泥质粉质黏土;5.9 m～15.7 m深度范围为⑤1粉质黏土,中等压缩性,含氧化铁斑点;15.7 m～20.5 m深度范围为⑨1粉质黏土,硬可塑,局部软可塑,多见铁锰质氧化斑,偶见白灰条纹。表层填土存有浅层孔隙潜水,由大气降水径流补给和降水侧向补给,潜水量较大,地下水位随季候变化。水位一般为0.30 m～2.80 m,相应高程 0.16 m～4.8 m。

4.1.2 设计方案

项目上述上跨节点毗邻运营地铁5号线,地铁结构水平、竖向控制值为5.0 mm,相对收敛为5.0 mm,保护要求严格。为确保施工期间地铁运行安全,经涉铁安全评估,设计临地铁侧基坑围护采用850 mm厚TRD止水帷幕加φ800 mm@1 000 mm钻孔灌注桩,其中TRD止水帷幕深度12 m,入粉质黏土层2.46 m。设计要求28 d无侧限抗压强度标准值不小于0.8 MPa,墙体渗透系数不大于10-7cm/s。基坑围护结构剖面图见图2。

项目采用TRD 3循环成墙法,现场施工流程如图3所示。自2023年4月10日起实施至5月2日止。施工前进行现场试验,达龄期后取芯检测,成墙参数符合设计要求。止水帷幕采用普通硅酸盐水泥(P.O42.5),水泥掺量为25%,水灰质量比为1.5。施工前复测确定地铁区间、地铁附属与TRD连续墙的平面关系,主机行走路径满铺2 cm厚度钢板,以减少振动扰动。通过实时监测数据,对施工速度、注浆流量、浆液参数等进行及时调整。