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TRD工法在航站楼深基坑的应用

TRD工法 2019年11月26日 项敏 70

TRD工法在航站楼深基坑的应用


TRD工法在航站楼深基坑的应用

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【摘要】杭州萧山国际机场三期项目新建航站楼基坑面积共计7.9万m2,基坑围护结构相对较复杂,北侧临近地铁站,南侧与航站楼地下空间开发区域相连,东侧靠近交通指挥中心,西侧靠近市政道路,车流量较多。且主楼基础位于既有人工湖上,需对人工湖水系改造完成后进行清淤分层回填,工况比较复杂。基坑围护采用三轴水泥土搅拌桩、灌注桩排桩、TRD工法等厚度水泥土搅拌墙、高压旋喷桩、MJS工法桩等围护结构。本次重点介绍TRD工法在深基坑的应用。根据之前成功案例可以看出其有良好的止水性及适应性,验证了在不同土质中进行TRD工法施工的可能性及可靠性。

【关键词】深基坑围护;TRD原理;施工工艺


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引  言

随着我国科学技术的不断发展,在工程领域深基坑围护中,各种新型技术不断应用到基坑工程中,近年来,大、中型机械设备、大功率、强动力施工机械不断问世,更加推动了深基坑工程理论和施工技术的发展。自2009年以来国内引进TRD施工技术及配套设备,近几年来在多地多个项目已成功实践并投人使用。该工法适用地层广,水泥土墙体搅拌成墙效果好,止水效果明显,为复杂地层、嵌岩、复合围护结构或深基坑止水帷幕构筑,提供了一种可供选择的新型技术方法和配套设备。


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原理

通过动力箱液压马达驱动链锯式切割箱,分段连接钻至设计深度,水平横向切割至一定长度,在切割过程中注人切割液(膨润土拌制),再回撤切割至原始点,再成墙搅拌过程中在切割箱底部注人水泥浆固化液,使固化液与搅拌土体强制拌合,形成等厚度水泥土搅拌墙,通过插人型钢以增加搅拌墙的刚度和强度。将水泥土搅拌墙的搅拌方式由传统的垂直轴螺旋钻杆水平分层搅拌,改变为水平轴锯链式切割箱沿墙深垂直整体搅拌。


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施工工艺

TRD水泥土搅拌墙成墙工艺分为3个步骤,先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌。锯链式切割箱钻至设计深度后,首先注人挖掘液先行挖掘一段距离(开放程度需根据地层情况来确定),将紧密砂层预先松动,在此过程中需注人由膨润土拌制的挖掘液,然后回撤挖掘至起始点,再注人固化液向前推进搅拌成墙。在正式施工之前,需提前进行非原位试成墙施工,以便对设计提供的工艺参数进行核对,并确定施工工艺参数来指导施工。施工顺序为:测量放线—开挖沟槽—吊放预埋箱桩机就位切割箱与主机连接安装测斜仪—TRD工法工序成墙—置换土处理—拔出切割箱

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施工优点

4.1适用多种不同环境作业。主机采用液压步履式底盘,适应各种复杂场地,横切式施工方式和组合式短矮立柱结构特点决定其安全性能高,能适用多种施工场地复杂工况的作业。

4.2高度低、安全性能好。整机重心低,机身高度为11m,稳定性好,切割深度能达到60m,在有高空限制的场所施工能够充分体现其优势。

4.3打造高品质地下连续墙。水平方向上进行掘进,垂直方向上土质与水泥浆液进行充分搅拌,可以在不同土层形成均匀、等厚、连续、防渗性能好的高品质地下连续墙。

4.4可以形成不同规格的墙体。根据设计成墙厚度不同要求通过更换不同宽度的刀具进行切割,最终形成600-850mm厚度不等的各种宽度的墙体。

4.5适应不同地质。具有良好的挖掘能力,适用于锤击数小于100的各种软、硬质土层,砂质及粉土层,还可以在颗粒粒径小于100mm砂砾石层及全风化以及强分化岩石层。

4.6连续成墙。

(1)等厚度墙体、接缝较少,内插H型钢等间距布置增加其刚度和强度,墙体垂直度通过经纬仪或者全站仪控制,多段式随钻测斜墙体垂直精度监控控制来保证成墙质量,相较于其他施工工艺是其他所无法比拟的。

(2)TRD施工工艺适用于各类土层和砂砾石层,这是TRD最大的优点,根据不同土层选择不同刀具进行切割,通过电脑设置相关参数控制施工速度及强度,通过横向切割喷浆搅拌成墙,形成等厚度墙体。是真正意义上的墙,其防渗效果明显,而且墙体倾斜度小,强度均匀。


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本工程实际情况

5.1杭州市萧山国际机场三期项目新建航站楼基坑围护工程基坑总面积约为7.9万m2,基坑开挖深度最深处达14.45m,北侧临近地铁站,为减少基坑降水对临近地铁车站及盾构隧道的影响,在临近地铁站钻孔灌注桩排桩外侧设置TRD工法等厚度水泥土搅拌墙止水帷幕,临近地铁区间隧道区域新增围护结构采用TRD工法等厚度水泥土搅拌墙内插型钢。内插型钢墙体厚度为850mm,等厚度水泥土搅拌墙止水帷幕墙体厚度为700mm。本工程TRD等厚度水泥土搅拌墙深度为29.2m。根据地勘报告分别穿过粉夹砂粉质粘土层、粉砂层、粉夹砂粉质粘土层、淤泥质粉质粘土层,穿越土层均含水量丰富,透水性强。


5.2本工程设计采用700mm水泥土搅拌墙及850mm厚水泥搅拌墙内插700*300*13*21型钢作为围护止水帷幕,型钢中心间距为600mm和1000mm,墙深度为18.42m和15.92m。墙底位于粉砂层中将潜水隔离开来。桩基采用钻孔灌注桩,桩端持力层为圆砾层。

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5.3TRD工法水泥土搅拌墙施工参数:采用P.042.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量25%,水灰比1.5,挖掘液采用钠基膨润土拌制,每立方被搅土体掺人约100Kg/m3的膨润土,粘土掺量20%。墙体抗渗系数10ˉ7-l0ˉ6cm/sec,28d无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa。


5.4工程难点

(1)本工程属大面积深基坑工程,基坑北侧邻近地铁站,南侧为航站楼地下空间开发区域,西侧临近既有市政道路,且周围管线布置错综复杂,东侧临近交通指挥中心。

(2)航站楼坐落于人工湖上,需对人工湖进行水系改造,湖底需进行清淤并分层回填夯实。

(3)现场障碍物较多,桩基及围护施工难度大。

(4)工程位于杭州市萧山区,区内雨量充沛,季节性明显,年际变化大,年平均降水量在1100-1600毫米之间。TRD工法型钢需穿越较厚砂层,含水量丰富,槽壁易班塌。


5.5实施情况及质量控制

5.5.1根据试成墙及相邻地块施工遇障碍物的情况,先行采用4>850@600三轴搅拌桩机沿围护轴线范围搭接施工,预先探明地下障碍物的情况,并采用加长臂挖机进行清障;对含有地下管线的区域,通过插人H型钢挡土,防止管线下方沙土流失,造成管线沉降、破坏。清障结束后产生的坑洞立即回填粘土并分层夯实。

5.5.2本工程TRD工法型钢水泥土地下连续墙采用3循环水泥土搅拌墙建造工序。

(1)通过试成墙施工过程中监控周围土体地表沉降及深层土体水平位移,从监控数据分析可以看出,试成墙施工参数满足设计要求,可以作为指导现场后期大面积施工的依据。

(2)切割液在配置过程中严格按照试成墙配比进行配置,同时控制好切割液的流动度值。

(3)固化液配制水泥进场之后应按照要求进行复检,复检合格后方可使用;水泥浆比重应按照水灰比严格控制;注浆压力应进行控制。

5.5.3成墙及水泥土搅拌墙钻芯检测结果。

(1)试块28天强度相对稳定,满足设计要求,表现在不同地层墙体强度差异较小;

(2)试成墙透孔取芯试块抗压强度在0.89-1.16MPa之间;

(3)围护墙透孔取芯试块抗压强度在1.21-1.26MPa之间。


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现场照片

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膨润土拌制

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切割液流动度测试

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固化液泥浆比重测量

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固化液泵速的控制


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结  语

通过论述TRD工法在杭州萧山国际机场项目基坑工程中的应用,从而替代了原先超深三轴搅拌桩施工难且止水效果不好的问题,通过TRD工法的实施,成墙一步到位,且质量得以保证,墙体的均匀性和连续性以及抗渗性均优于超深三轴水泥土搅拌桩,TRD技术终将在以后基坑工程中得以快速发展,TRD的舞台也将更加广阔。


文章
来源

来源:中国建筑第八工程局有限公司

编辑整理:项 敏

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        TRD工法通过水平横向运动成墙,可形成没有接口的等厚连续墙体,其止水防渗效果远远优于柱列式地下连续墙和柱列式搅拌桩加固,其主要特点是环境污染小、成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、防渗性能好、施工安全,与传统柱列式地下连续墙相比隔渗,经济性好。 


TRD工法适应粘性土、砂土、砂砾及砾石层等地层,在标贯击数达 50~60 击的密实砂层、无侧限抗压强度不大于5MPa的软岩中也具有良好的适用性。可广泛应用于超深隔水帷幕、型钢水泥土搅拌墙、地墙槽壁加固等领域。


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