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TRD工法在超深基坑工程中的应用

TRD工法 2018年8月24日 项敏 70
TRD工法在超深基坑工程中的应用

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苏州国际财富广场TRD工法应用

TRD工法在超深基坑工程中的应用


 要: 苏州国际财富广场工程深基坑的围护结构采用了地下连续墙形式,其坑中坑开挖深度达22m。由于地下连续墙未隔绝承压水,且工程北侧靠近轨道交通区间隧道,轨交公司不允许降承压水,因此在坑中坑外围采用了TRD工法墙进行隔断承压水,确保坑中坑开挖时得以疏干,收到了良好的效果。


关键词: TRD工法桩;深基坑;止水帷幕;地下连续墙


1 工程简介


苏州国际财富广场位于苏州工业园区星原街以东、星汉街以西、苏华路以南、相门塘以北(图1),由2栋高层塔 楼、裙房及地下室组成,建筑面积约197 000 m2。塔楼采 用钢框架+混凝土核心筒结构,裙楼采用钢框架结构。地下4层、裙房4层,开挖深度15.55 m;东塔楼地上31层,开挖深度16.85m:西塔楼地上44层,开挖深度17.75m。基坑面积约10 800m2,基坑总长约为435m,支护形式为“二墙合一”地下连续墙+3道钢筋混凝土支撑。 

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场地北侧苏华路下为苏州市轨道交通1号线星海街站一星港街站盾构区间隧道,离地下连续墙围护结构距离仅为13.91 m,平行于基坑围护布置,区间底标高为-15.9 m。本工程±0.00m相当于绝对标高+3.65 m,自然地坪相对标高为-0.70m。东西塔楼深坑区域,设计采用等厚度水泥土搅拌墙(TRD工法)作为隔水帷幕,墙厚700mm,东塔楼墙深46m、西塔楼墙深43.1m。 


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  • 基坑规模:          

    面积约10500m2

    周长约430m


  • 开挖深度:          

    裙楼区: 15.65m

    东塔楼: 16.95m~21m

    西塔楼: 16.95m~22.6m


  • 深坑采用TRD超深止水帷幕     


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2 TRD工法原理


在挖掘液作用下,分段连接链锯式切割箱(带液压系统)下沉至至设计深度,再整体水平横向切割推进(来回切割),推进同时注入固化液,在链锯带动下与原土体搅拌形成等厚度水泥体墙。 


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▲ TRD工法示意图


3 TRD工法的优点


(a)机架重心低、稳定性好,适合高度有限制的场合。可施工墙体厚度为450-850 mm,深度最大可达70m(TRD-EN型),机具机架高度仅为10 m。 

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▲ TRD工法与传统工法的比较


(b)适应地层广,对硬质地层(硬土、砂卵砾石、 软岩石等)具有良好的挖掘性能。


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(C)成墙精度高。成墙挖掘、搅拌时通过参数仪可实现施工全过程的对墙体质量的随钻监控。

(d)离散性小,强度高,上下强度均匀,隔水性能好。


(e)相比于传统工艺,TRD工法水泥土搅拌墙的强度更高,平整性、连续性、致密性、均匀性更好,深度亦更深,土层适应性更好。 


(f)连续成墙,接缝较少,墙体等厚,H型钢间距可以根据设计需要调整,不受桩位限制。


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(g)噪音、振动小,邻接建(构)筑物到壁芯的允许最小间距仅1000mm。 


4 TRD工法工艺详述


4.1主要施工工艺

TRD工法主要分为:切割箱自行挖掘下沉工序一切割成墙工序一切割箱拔出分解工序。其中,切割成墙工序包括:先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌3个步骤,即切割箱钻至设计深度后,在挖掘液配合下先挖掘一段距离,然后回撤挖掘至原处,最后在固化液注入同时向前推进搅拌成墙。


4.2 TRD工法试成墙及相关参数 


根据试成墙施工情况及测试结果,TRD水泥土搅拌墙的施工质量主要取决于搅拌是否均匀。根据不同土层调整 各种施工参数,如水泥用量、水灰比、搭接区域的宽度,以及注浆压力和时间、搅拌及箱体拔出底部注浆等各项参 数等指标。 

本TRD工法施工采用三工序施工工艺是可行的,墙体垂直度可达1/300,14d钻孔取芯无侧限抗压强度为0.28-0.41MPa,28d钻孔取芯无侧限抗压强度为1.05~1.38MPa,试成墙体质量满足设计要求,膨润土掺量100 kg/m3和水泥掺量25%是合理的。




5 28d龄期渗透实验


芯样2’和5。分别对应质检中心钴芯检测14 dE告试1’和试2。,根据柔性壁渗透仪底座的直径不同及实际加工情况 将每个土层的若干个原状样共)JnT成38个试样,经密封后 进行标准养护,在28 d龄期时进行为期6 d的渗透试验(表1、图7~图9)。 

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从渗透系数范围可以推测:在黏土、粉土、以及粉质黏土层范围内,经TRD工法作用,使该范围土层得到充分搅拌,上下基本均匀一致,未出现黏土成块和局部浆液富集的现象,水泥搅拌土结构致密。经试验分析,水泥搅拌土渗透系数均在10^(-7)数量级,同土层施工效果的平均性较好。 


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6 施工要点


(a)要做好各项施工前的准备工作,如清障、修筑施工便道,铺设钢板测量放线定位,特别是对施工便道的确认,必要时对施工便道地基进行加固,以确保履带桩机推进的安全和成墙的垂直度。

(b)TRD主机拼装完成后,用经纬仪从正面、侧面2个方向确认导杆的垂直度。

(c)TRD工法中,在进行切割箱自行打入挖掘的工序时,在确保垂直精度的同时,将挖掘液的注入量控制到最小,使混合泥浆处于高浓度、高黏度状态,以便应对急剧 的地层变化:部分易坍塌砂层,切割箱先行退避养生,施工时应注入或掺入膨润土。操作流程进行施工,但遇到深度大及砂石地基为主体的工 程时,应迅速对挖掘液进行调配采取相应的变更措施,以便切割箱能够顺利启动先行挖掘。

(e)TRD工法法回撤挖掘:切割箱先行挖掘结束,回撤横移挖掘至成墙位置时,应尽量减少挖掘排量,以控制置换土发生量。

(f)成墙搅拌,由于经过先行挖掘和回撤挖掘,被加固土体已经被松动。成墙搅拌时,要确保横向较快速度推进,泵的压力和浆液流量要匹配供应,以防止由于推进速度缓慢而导致切割箱体水泥浆附着层不断增厚,造成切削 箱推进阻力不断增加,最后导致抱死的事故发生。

(g)成墙搭接,新老墙体区域搭接质量要严格控制,尤其是挖掘和搅拌速度,使土体中混合泥浆与固化液充分搅拌和混合。搭接宽度宜控制在50cm左右(图10)。 

TRD工法在超深基坑工程中的应用

(h)TRD工法退避养生,TRD工法成墙搅拌结束后,在墙前1-2 m的距离内用少量清水对设备管路进行清洗, 清洗后用高浓度(20%)的膨润土浆液,在墙前2.0 m区间内进行临时养生区挖掘,并原地停留30 min以稳定混合泥浆的状态。

(i)为防止切割箱停留在砂性土层发生抱死的现象, 现场应备有增黏剂,当膨润土不能满足混合泥浆的流动性 要求时,可添加适量的增黏剂。

(j)通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪,对墙体的垂直度进行实时控制,确保1/250以内的垂直精度:通过激光经纬仪射出的光束投射到安装在主机上的2块透明丙烯板上,以控制与其平行的TRD工法墙体中心线的允许偏差可控制在±25 mm以内。

(k)建议现场配备用发电设备,确保停电时及时恢复供浆,避免切割箱因时间过长造成埋置事故。

(1)加强设备的维修保养,特别是在硬质地层作业时,链板、刀板、切削合金块等钻具的磨耗比较大,要准备好充足量的各类备件,以供及时更换、镶补,确保正常施工。

(m)为防止切割箱被抱死,当液压马达驱动的水平和垂直油缸压力接近600 kN一650 kN时,应立即采用专用切割刀具对切削箱四周的砂土、水泥进行切边。 


(n)当成墙搅拌结束或转角时,起拔切割箱的时间应控制在4h之内进行(宜配置大吨位吊车和振动器),根 据切割箱长度、吊车起吊能力以及操作空间因素,将切割 箱分割成2~3段拔出,应边分解边拔除。施工过程必须严格控制切割箱的拔出速度。拔出切割箱的过程中,注入浆量要能够补充切割箱拔出的体积,以防止混合泥浆液面下降。 


现场照片


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▲ 取芯情况


7 结 语 

通过论述TRD工法在苏州国际财富广场坑中坑止水帷幕施工中的实际应用,解决了原来采用超深三轴搅拌桩施 工的难题,且成墙深度一步到位,满足了设计要求,墙体均匀性和连续性亦优于超深三轴法。但施工中也发现了不足之处,主要为:在处理复杂地形及土层时施工速度较慢。相信该技术的舞台会越加广阔。 


来源:建筑施工 第35卷 第3期

《TRD工法在超深基坑工程中的应用》

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编辑整理:

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。


TRD工法在超深基坑工程中的应用


        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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