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TRD工法在宁波东部新城中央公园地下室基坑支护应用

TRD工法 2019年6月12日 项敏 132

TRD工法在宁波东部新城中央公园地下室基坑支护应用


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摘 要

摘要: TRD工法是地基处理中的一种全新方法。介绍了宁波东部新城中央公园地下室基坑支护工程的工程地质与水文地质情况和设计要求,重点论述了TRD工法施作水泥土地下连续墙的工艺流程、施工要点以及需要注意的问题,提出了施工质量保证措施。


关键词:基坑支护;TRD工法;水泥土搅拌墙


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工程概况

浙江宁波东部新城中央公园地下室基坑支护工程位于宁波市东部新城核心区,宁东路以南,承源路以东,宁穿路以北,和源路以西。地面为景观绿化及广场,地下为23层停车场和公交首末站。南侧临近轨道交通1号线海晏路车站(已运营)。占地总面积为74457m²,总建筑面积1410559.75m²,本工程设有整体2〜3层地下室,其中南侧两层区域与地铁车站连通。


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本工程属于超大超深地下室,且周边环境环境较为复杂(临近道路和地铁)。在控制周边环境(特别是地铁)变形的措施上,采用“化整为零、分区实施”的原则,将大基坑划分为若干个小基坑,跳仓开挖,分区实施的方案,尽可能减少开挖时空效应对周边环境的影响。

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基坑总体分为A、B、C三个区,如图1所示。

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基坑规模及开挖深度:基坑开挖面积约49600m²,支护结构延长米约1110m。其中3层地下室区域的开挖面积约46700m², 2层地下室区域的开挖面积约2900m²。

3层地下室区域:周圈开挖深度15.9m。

2层地下室区域:周圈开挖深度10.4〜11.4m。

基坑支护形式:3层地下室区域采用地下连续墙+3道钢筋混凝土水平内支撑的支护结构形式,周圈地连墙墙厚700mm。周圈围护型地连墙采用T R D工法水泥土搅拌桩。


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工程地质与水文地质条件

基坑围护范围1-2层及2-2层黏土土性较好,但层厚较薄且在浅部。2-1、2_3层淤泥质土土性相对较差,组合层厚约为10.0m。3层粉土夹粉质黏土土性很好,层顶埋深约在地面下11.00〜15.40m,层厚约为3.80〜8.60m。

基坑土层分布及主要物理力学指标见表1。

第1-1层:杂填土。成分较杂,主要由碎、块石、黏性土、混凝土块、红砖块及生活垃圾组成,为新近回填。层顶高程1.23〜4.46m,层厚0.70〜6.30m左右。

第1-2层:黏士。灰黄色,软塑,高压缩性,含氧化铁锰质斑点,土面有光泽、高干强度、高軔性,自上而下土体渐变灰变软。

第2-1层:淤泥质黏土。灰色,流塑,高压缩性。局部为淤泥,含云母及有机质,其粉土(砂)团块及少量腐植质,土面有油脂光泽,高干强度,高軔性。

第2-2层:掀泥质粉质黏士。灰色,流塑,高压缩性,厚层状,含云母及有机质及少量贝壳碎屑,土面稍有光泽,中等干强度,中等韧性。层厚0.60〜1.90m。

第2-3层:淤泥质黏土。灰色,流塑,高压缩性。层厚4.00〜10.70m

第3层:粉土夹粉质黏土。灰色,稍密,湿,中压缩性。层厚3.80〜8.60m。

第4-1层:游泥质粉质黏土。灰色,流塑,高压缩性。层厚3.20〜17.70m。

第4-2层:黏土。灰色,软塑,高压缩性。层厚1.20〜10.20m。

第5-1层:粉质黏土。以灰黄色、褐黄色为主,顶标高个别孔段呈青灰色,硬可〜软可塑,中压缩性。层厚0.60〜14.50m。

第5-2层:粉土夹粉质黏土。褐黄色,中密,湿,中压缩性。土质不甚均匀。层厚1.20〜11.80m。

本次挖土主要涉及土层性质力学性能如表1所示。

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根据地下水的含水介质及其赋存条件,将勘探深度以内的场地地下水分为浅层孔隙潜水和孔隙微承压水与深层孔隙承压水。


(1)浅层孔隙潜水

根据地下水的含水介质及其赋存条件,拟建场地地下水浅层孔隙潜水,地下水赋存于浅层杂填土和黏性土层中,上部杂填土透水性较好,连续雨天含水量较多,下部黏性土透水性较差、水量贫乏,是相对隔水层;港水径流缓慢,主要补给来源于大气层降水,多以蒸发方式排泄为主。据宁波市有关水文资料,该区高水位一般出现在6〜9月份,低水位出现在12月〜次年2月份。本次详勘期间(2016年9〜12月)测得各钻探孔昼夜稳定水位埋深0.07〜2.45m,


(2)浅层孔隙微承压水

钻探孔揭示场地内浅层孔隙微承压水赋存于第3层粉土夹粉质黏土中,第3层含水层顶板埋深11.00〜15.40m,高程为8.75〜-12.79m,层厚3.80〜8.60m,该层连续分布,透水性稍好,含水量一般,水量相对较小,单井出水量在6〜15m/d,主要接受上部孔隙潜水的人渗透补给,地下水基本不流动。

场地内第3层粉土夹粉质黏土层孔隙微承压水对地下室基坑开挖、基础底板混凝土施工影响较大。


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设计概况

(1)本工程TRD等厚度水泥土搅拌墙为TRD-1类别,墙厚700mm宽、墙深22m~23m、墙顶标高1.5m,各区域工程量如表2所示。

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(2)TRD等厚度水泥土搅拌墙施工相关参数如下:

①切割箱配置(深度控制)

实测场地地坪标髙约+3.00;切割箱余尺髙度根据实测地坪标高计算,必要时应增加切割箱。切割箱深度见表3。

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②切割箱刀具配置(墙宽控制)

选用550mm(2#)、450mm(3#)、500mm(4井)、500mm(5#)、550mm(6#)、600mm(9井)、650mm(10#)、700m m(ll#)宽度的刀具组合使用;每3.66m切割箱两侧呈菱形各布置3块刀具,确保全断面切割土层;施工过程中,应经常检查11#刀具(宽度700mm)的磨损情况,当磨损量超过20mm时应及时予以更换、修补,保证搅拌墙宽度。


③TRD搅拌墙水泥掺量22%,水灰比1.5泥采用42.5P.0普通硅酸盐水泥,浆液配合比按表4配置。


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(3)TRD水泥土搅拌墙采用TRD-1000型设备进行施工。

(4)采用边切割边进行喷浆搅拌固化成墙工艺。

(5)TRD水泥土搅拌墙检验指标:垂直度不大于1/200;墙位偏差不大于50mm;墙深偏差不得大于100mm;成墙厚度偏差不得大于20mm。

(6)等厚度水泥土搅拌墙28d浆液试块无侧限抗压强度标准值不小于1.0MPa,墙体渗透系数不大于10^(-7)〜10^(-6)cm/s。

(7)成墙损祥结束后,在切割箱起拔过程中对切割箱范围进行喷浆搅拌,确保对切割箱占据空间进行密实填充和有效加固,防止对墙体产生不利影响。

(8)水泥土搅拌墙施工,当天成型墙体与应搭接已成型墙体30〜50cm;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。

TRD水泥土搅拌墙平面布置及导墙设置如图2〜图4所示

 

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施工准备

4.1 场地准备

TRD水泥土搅拌墙施工前,视现场具体情况请专业单位进行全场沿线地下障碍物探摸,在开挖过程中清除施工区域的表层硬物及浅层废弃管线等障碍物,并用素土回填夯实、整平,铺设钢板,使路基承重荷载能行走TRD粧机为准,筒仓、搅拌平台地面硬化,以确保场内安全文明施工。


4.2 水、电准备

TRD水泥土搅拌墙施工用电采用现场已布置的一级电箱作为引出端头,并根据各施工区域进行布置二级电箱,为各施工机具和照明提供动力电源。每套电力驱动的水泥土搅拌墙施工设备,单独配备1个不小于400kvA的变压器及630A的空气开关。

施工用水采用自来水作为水源,并根据加固区域和拌浆平台位置引出给水管道,供水泥浆液配置及场地冲洗使用。


4.3 施工排泥浆处理

搅拌墙施工排出的废弃泥土由自卸汽车外运。


4.4 主要材料

TRD搅拌墙采用42.5P.0级普通硅酸盐水泥,水泥分批进场,选择合格的水泥供应商;

进行材料复试,杜绝不合格材料进入工地,其他措施材料进场按照指定的位置整齐堆放。


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施工方法及技术措施

5.1施工工艺流程

本工程TRD工法施工采用一步成墙(即边挖掘边喷浆注入固化液),其施工流程图如图5所示:

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5.2施工要点

5.2.1测量放线

槽段开挖前,按业主提供的场地坐标基准点和设计图纸,准确计算围护墙中心线控制点坐标,然后用全站仪放样,做好坐标数据复核、设置护桩。


5.2.2沟槽开挖

在围护墙中心线放样后,采用铺设钢板等措施对场地加固处理,使其满足TRD工法设备重量对地基承载力的要求,从而保证桩机的安全稳定性。沿围护墙中心线平行方向开挖工作沟槽,槽宽X深=1.4mX1.0m。


5.2.3开挖预埋穴,放置预埋箱

开挖深度x长度X宽度2m X 3m X 1m的预埋穴,然后将预埋箱吊置人穴内。


5.2.4 T R D主机就位

TRD主机移动前,必须观察上、下、左、右各方位的情况,及时发现并清除障碍物,在施工队长统一指挥下移动桩机就位。然后检查定位偏差并进行纠正,使桩机定位准确、平稳。

5.2.5切割箱与主机连接

将切割箱逐段置人预埋穴,并作支撑台固定;移动TRD主机至预埋穴旁边,连接切割箱后主机返回预定施工位置,然后切割箱进入自行贯人挖掘。

5.2.6安装测斜仪

切割箱自行进人到设计深度后,即可在切割箱内部安装多段式测斜仪。测斜仪的作用是对墙体的垂直度进行控制,精度控制在1/250以内。

5.2.7 TRD 工法成墙

待测斜仪安装完毕,随后主机连接切割箱。从切割箱底部喷浆注入固化液于待加固土体使其与土粒强制搅拌混合,逐段形成700mm等厚水泥土地连墙。

5.2.8弃浆处理

将成墙施工过程中产生的废弃泥浆统- – 回收做集中处理。

5.2.9拔 出切割箱

每一分段工作面完成后,利用主机将切割箱分段拔出。

5.3 关键工序

(1)测量放样需经总包、监理复核无误,并及时完成测量资料报验。

(2)锯链式设备的主机就位应对中,应严格按照定位控制线进行施工。本工程采用TRD-D型工法机,TRD工法机移机定位线至搅拌墙中心线距离为3.3m;经常检查定位线偏斜情况,确保平面位置偏差不大于50mm。

(3) TRD搅拌墙切割箱应根据设计墙深进行组合拼装,自行沉入过程中应采用经纬仪实时校正导杆的垂直度,并应通过自重勾速下沉。

(4)墙体施工时应通过安装在切割箱内部的测斜仪进行动态监控,墙体垂直度偏差不应大于1/250。

(5)搅拌墙应连续施工,新成型墙体与已成型墙体搭接不应少于500mm,转角部位两边延伸长度不宜小于1000mm。如图6所示。

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(6)切割箱的拔出方式有内拔和外拔两种,宜优先选择外拔。应根据施工深度、起重机起吊能力以及操作空间,分段、匀速起拔切割箱;切割箱起拔时间应控制在4h内。切割箱拔出同时应不断注人水泥浆液填充拔出位置,注浆泵的工作流量应根据切割箱拔出速度进行调整。拔出切割箱时不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降。


施工中应注意以下几点:


(1)遇沉降较大时应适当提高浆液中水泥量。


(2)开槽施工前,对局部土层松软、低洼的区需作回填素土、分层夯实处理,必要时,对施工场地进行铺设钢板等加固,确保桩机、切割箱的垂直度。


(3)施工前用全站仪施测,使TRD工法桩机确就位,并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1/250,使桩机底盘和导杆垂直。


(4)切割箱自行打人时,利用全站仪实时机导杆垂直度


(5)备好浆液,使混合泥浆处于高浓度、高黏状态,以便应对急剧的地层变化。


(6)当天成型墙体与已成型墙体搭接长度不于30〜50cm;搭接部位须确保切割箱体垂直,且应慢速搅拌,使固化液与混合泥浆充分混合、搅拌,确保墙体搭接质量符合设计要求。



6

工程质量保证措施


6.1 垂直度保证措施

切割箱打入至设计深度后,在切割箱体内安装测斜仪,主机驾驶员在驾驶室可以实时监控切割箱面内与面外的偏差情况,并及时调整,以保证墙体垂直度满足设计要求。测斜仪布置示意图如图7所示。


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6.2 水泥土强度和防渗性保证措施

(1)水泥应符合国家现行标准及设计要求,进场时应有质保单,并按规定做好现场检测,按每批每500t做一组试验。

(2)按照设计要求并根据地层的实际情况合理调整水灰比,严格控制水泥掺入量。

6.3转角搭接均匀性保证措施

水泥土搅拌墙施工至转角处,要做好交叉搭接,错距>500mm,该处要控制喷浆压力和搅拌速度,慢速均匀,确保搭接可靠,防止冷缝发生。


6.4其他措施

(1)加强机械设备的维修保养,重点检查动力统、链条与刀具;

(2)配置备用发电机组,应对市电供给突发停情况,保证可及时恢复供浆、压气、正常搅拌作业,避免延误时间造成埋钻事故。

(3)加强施工过程监控与墙体的质量检测工如发现质量问题应及时与业主、监理及设计单位联系,以便商定对策、及时补救,避免损失。




TRD工法


TRD工法(Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method),又称等厚度水泥土地下连续墙工法,其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中,然后作水平横向运动,同时由链条带动刀具作上下的回转运动,搅拌混合原土并灌入水泥浆,形成一定强度和厚度的墙。

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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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