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TRD工法在富水层及软岩层中的应用

TRD工法 2018年10月24日 项敏 120

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青岛地铁1号线汽车北站~流亭机场站区间风井TRD工法的应用

TRD工法在富水层及软岩层中的应用
摘要


通过对青岛地铁1号线汽车北站~流亭机场站区间风井TRD工法的应用,阐述了TRD工法的施工工艺施工要点及质量控制措施,验证了TRD功法技术在富水砂层范围内含有承压裂隙水强风化岩层及含有径流的地层处止水的可行性。 


关键词  

TRD工法;富水层;软岩;高压旋喷桩止水帷幕;方案比选 


1 概述

随着我国经济的发展,城市规模的不断扩大,城市人口急剧增长,居民出行高度频繁,城市交通问题亟待解决地铁这种快速便捷环保不占用地面空间的交通设施,正在大中城市中悄然兴起,并成为解决城市交通问题的最佳选择截止目前全国近40个大中城市进行地铁建设

在深基坑工程施工中,地下水是影响深基坑工程安全顺利开挖的一个重要影响因素,止水帷幕的选择是关键问题,常规的高压旋喷桩止水帷幕无法应用于埋置深度30m的承压含水层隔断且对于高水位的紧密砂层或软岩中采用高压旋喷 桩施工存在困难TRD工法则克服了此类问题,取得了深基坑止水的效果

本文以青岛地铁1号线汽车北站~流亭机场站区间风井止水帷幕施工为例,通过TRD工法的应用,针对地层情况和设备特点展开分析研究,总结提出对富水层及软岩层的合理施工方案。 

TRD工法在富水层及软岩层中的应用


2 工程概况

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

2.1 车站简介

青岛地铁1号线汽车北站~流亭机场站区间风井位于白沙河北岸军事地块内,距离白沙河130m,风井地面标高9.510m,顶板埋深约3.4m,底板埋深约为37.4m风井主体段基坑长16.9m,外挂段基坑长17.0m,基坑宽25.8m。 


2.2 工程地质概况 

汽车北站~流亭机场站区间风井地质分析见表1,地质剖面见图1。 

TRD工法在富水层及软岩层中的应用▲点击查看大图

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

2.3 水文地质

本段地铁线路沿线所属地貌为冲洪积平原~河床~冲洪 积平原地貌,地下水主要赋存在第四系松散砂土层及基岩的裂隙中场区地下水主要类型为第四系孔隙水及基岩裂隙水第四系孔隙水,主要分布于第四系第<5>层中砂~粗砂<7- 1=””>层中砂~粗砂<9>层粗砂~砾砂<9- 2=””>层含卵石 粗砾砂中其中第<7>层粉质黏土为隔水层本区间主要类型为第四系孔隙潜水,呈层状广泛分布于砂层中,多与其它水层相互连通,形成径流补给排泄关系,水量较大局部隔水土层 相对连续,地下水具有弱承压性勘探期间地下水稳定水位埋 深:1.00~7.50m,绝对标高:6.4m

基岩裂隙水:在场区主要以层状带状赋存于基岩强风带裂隙密集发育带中,由于裂隙发育不均匀,其富水性不均 匀强风化带中,透水性较差,富水性贫;节理发育带,裂隙张 开性好,导水性较强,富水性中等根据青岛地区凿井抽水试验资料,基岩裂隙水单井用水量一般<20m3/d渗透系数k<4m/d,影响半径几米~十几米[1]


3 施工难题


1)基坑临近白沙河,径流补给充足,水量较大,富水层范围广,易出现止水帷幕施工过程中,水泥流失的情况


2) 根据钻探结果得知第<16- 1=”” 9-=””>层为糜棱状安山岩,该岩石具泥状结构,手搓呈粉末状,岩块干时较坚硬,湿时易软化,呈硬塑状,具低压缩性此种特殊的岩层,给止水帷幕施工带来很大困难。 


4 方案比选


方案一:

在钻孔灌注桩外侧采用双排高压旋喷桩:600@400mm,咬合200mm;相邻钻孔灌注桩之间采用单根高压 旋喷桩:600@1500mm,与钻孔桩咬合150mm;深度入强风化岩 层0.5~1.0m

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

方案二:

根据本工程特点,在基坑四周采用厚度为850mmTRD墙体作为止水帷幕,切割深度入强风化岩1m最深深度入基 坑底1m转角处进行高压旋喷桩补强。


TRD工法在富水层及软岩层中的应用

TRD工法在富水层及软岩层中的应用1

4.1 工期对比

以下工程量均为图纸设计量 

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

工期比:63- 62=1天,TRD工法工期比φ600二重管旋喷桩 止水帷幕提前一天完成


4.2 经济对比

以下工程量均为图纸设计量 

TRD工法在富水层及软岩层中的应用造价比:3108547.38- 2735272.24=373275.14,

TRD工法造价比φ600二重管旋喷桩止水帷幕节省373275.14


4.3 适应地层

高压旋喷桩工法深度可达50m,采用高压喷射注浆法适 用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂 土、黄土、素填土和碎石土等地基,不适合软岩、砂砾及卵石层 可进行转角施工。TRD设备可在粘性土、粉土、砂土、砂砾(卵) 层、泥岩、硬粘土层、软岩等地质条件下施工。地层N值≤50,岩 层单轴抗压强度不大于≤5Mpa,土层中含有≤Φ100mm的砾 石的地层,TRD工法均具有良好的施工能力。同时,TRD设备对 硬质地层(硬土、砂卵砾石、软岩石等)具有良好的挖掘性能。[2]4.4 质量对比施工质量:高压旋喷桩接缝多、水泥搅拌不够均匀,垂直度控制较难;TRD工法成墙连续、垂直深度上水泥均匀度好、垂直度容易保证、截水性能好。

4.4 质量对比

施工质量:高压旋喷桩接缝多、水泥搅拌不够均匀,垂直度控制较难;

TRD工法成墙连续、垂直深度上水泥均匀度好、垂直度容易保证、截水性能好。


4.5 富水层及软岩复杂地质施工效果

高压旋喷桩止水帷幕工法在这些地质中施工主要存在以下问题:

1)富水砂层范围承压裂隙水强风化岩层径流地层内旋 喷过程中水泥流失严重,后期取芯,芯样完整性不高;

2)软岩处易出现卡钻,出浆口被堵现象遇到砂砾卵石层,钻杆垂直度易偏,导致咬合处出现裂缝,后期堵水效果的 不到保证[3]TRD工法则克服了旋喷桩存在这些问题,在此类地质中,止水效果显著

综上分析,TRD止水帷幕在成本工期及质量方面均优于 旋喷桩因此,汽车北站~流亭机场站流区间风井止水 帷幕采用850mmTRD水泥土搅拌墙


5 TRD工法简介

TRD工法是将水泥土地下连续墙的搅拌方式从传统的垂 直轴螺旋钻杆水平分层搅拌,改变为水平轴锯链式切削箱沿 桩深垂直整体搅拌,施工深度最大可达60m具有适应地层广截水性好安全稳定无缝连接降低渗漏风险等优点该工法适宜长距离直线施工,对于转角较多的场地,施工工效低。 

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

▲TRD工法设备

6 施工方法


6.1 工艺流程

等厚度水泥土搅拌连续墙施工工序:

切割箱自行打入挖掘工序水泥土搅拌墙建造工序切割箱拔出分解工序

水泥土搅拌墙建造工序之3循环的施工方法:

先行挖掘回撤挖掘成墙搅拌,即锯链式切割箱钻至预定深度后,首先注入挖掘液先行挖掘松动土层一段距离,然后回撤挖掘至原处,再注入固化液向前推进搅拌成墙;以下为等厚度水泥土搅拌连续墙各施工

 

6.2 材料选用及用量

挖掘液:切削液是在切削时为使切削的土砂流动,而注入由水膨润土等混合而成的悬浮液切削液应能够保持,当插入地基内的切削箱体长时间在地下静止不动时,混合稀泥浆的防水性应具有长时间良好最合适的稠度(流动性)切削液 的配合比示例。 

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

膨润土规格以#250以上为标准

固化液:固化液拌制采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥,每立方被搅拌土体掺入不小于20%的水泥

固化液混合泥浆流动度:宜控制在150~280mm,固化液注浆压力2Mpa

水灰比:1.0~2.0,即每桶浆按1000~2000kg1000kg水泥进行配制;通过现场实际情况,采用水灰比为1.2~1.4

1m3搅拌土水泥设计用量=1m3原土×原土天然密度×20%

6.3 关键工序控制标准

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6.4 主要机具配备 

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

6.5 钻孔取芯强度及渗透性检测检测 

TRD成墙养护期达到28d后,按设计要求进行钻孔取芯强度试验及渗透性试验,从取芯情况来看,芯样率较高,完整性较好,水泥土搅拌墙均匀性较好,钻孔取芯强度满足设计要求

28d芯样进行了室内渗透试验和原位渗透试验,TRD试成墙渗透系数满足设计要求

通过室内及原位渗透试验与勘查报告中土层渗透系数相比较,TRD等厚度水泥搅拌墙实施后各土层抗渗性均有所提 高,其中砂层抗渗性提高较为明显


6.6 施工技术要点

1)TRD工法在施工前均应进行试成桩,根据实际地质条件确定各项技术参数以及成桩工艺步骤等,土质差异大的地 层,要确定分层技术参数

2)TRD工法通过切割箱内部的测斜仪,对墙体垂直度进行控制,可达到0.4%的精度

3)施工现场必须配置备用发电机组,一旦停电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

4)TRD工法在转角施工中,有墙内拔出与墙外拔出切割箱两种情况,在条件许可的情况下,尽可能采用墙外拔出切割箱为保证接缝质量,施工时每到转角处都应向墙体外侧多施工1延米,形成字形式的转角接头,并在提刀过程中进行补浆

5)搅拌成墙速度:48小时内的推进长度不得大于30m

6)等厚度水泥土搅拌墙切割箱自行打入挖掘工序及先行 挖掘地基过程,切割液的注入量宜控制到最小,必要时可预先回填粘土

7)后续施工的墙体宜搭接已成型墙体不宜小于500mm, 严格控制搭接区域的推进速度,使固化液与混合泥浆充分混合搅拌,确保搭接质量

8) 转角施工有墙内拔出与墙外拔出切割箱两种情况,在条件许可的情况下,尽可能采用墙外拔出切割箱为保证接缝质量,施工时每到转角处都应向墙体外侧多施工1 延米,形成字形式的转角接头。 


7 结论

通过叙述TRD工法在汽车北站~流亭机场站区间风井主 体基坑中的实际应用,解决了原来采用高压旋喷桩施工的难 题,且成墙深度一步到位,满足了设计要求,墙体均匀性及连 续性优于高压旋喷桩止水帷幕法克服了富水层因水量大,水泥流失的难题,节约了成本,提高了功效。 


TRD工法在富水层及软岩层中的应用


参考文献

[1]  青岛市勘察测绘研究院青岛市地铁1号线工程勘察三标 段汽车北站~流亭机场站区间岩土工程勘察报告 [R].青 岛,2015.

[2]  李星,谢兆良,李进军,等.TRD工法及其在深基坑工程中的 应用[J].地下空间与工程学报,2011(5):945-950.

[3]  方宝,王进宏,邓树飞,等.高压旋喷桩在填海复杂地质条件 下止水应用[J].科技与企业,2011(14):162. 

来源:中铁二十局集团第四工程有限公司

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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工法在富水层及软岩层中的应用


TRD工法在富水层及软岩层中的应用


        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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原文始发于微信公众号(TRD工法网):TRD工法在富水层及软岩层中的应用