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TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用

TRD工法 2018年9月25日 项敏 149

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TRD工法在杭州市地铁7号线城站站项目应用

TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用
摘要


杭州市地铁7号线工程土建施工SG7-2标段城站站深基坑项目位于杭州市上城区,该基坑南侧紧邻运营中的地铁1号线,直线最短距离12米,基坑周边环境复杂,基坑上方原为住宅区,地下障碍物多,地下水丰富且为⑦层承压水,开挖难度大。深基坑支护方式为800厚地下连续墙,南侧靠近地铁侧采用TRD工法作为止水帷幕对地下水进行隔断。本文介绍了TRD工法在在紧邻运营地铁基坑中的应用,阐述了TRD施工工艺、要点及施工中极易出现的问题和处理措施。


关键词  TRD工法;紧邻运营地铁;止水幕墙


0 引言


随着城镇化的不断发展,城镇开发逐渐向纵深方向加大,大规模的城市综合体、超高层建筑以及超大型城市交通枢纽等地下的空间,超深超大基坑不断出现在城市轨道交通、地下综合管廊、老旧建筑物等环境敏感的老城区区域。这使得施工过程中对深基坑围护形式的稳定性、安全性、经济性以及基坑周边环境的保护要求越来越高。TRD工法作为一种新型的基坑围护止水帷幕,既能隔断深度30~60m 深层承压水,又能有效控制对周边环境的影响,是一种可持续发展、循环经济的绿色工法。


1 工程概况

TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用

杭州地铁7号线工程土建施工SG7-2标段城站站位于杭州市上城区,处于规划海潮路与规划婺江路交叉路口,沿规划海潮路南北向布置; 为地下二层车站,基坑开挖深度15.14 米,局部17.14 米。站位西侧为规划商业,站位东侧为规划商业和住宅,均尚未实施。站位南侧为既有1 号线区间,已开通运营,距离基坑最近距离11.5 米。站位北侧为住宅。


TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用

图1 项目平面位置图


根据安全评估报告 , 城站站基坑施工期间对运营1号线盾构隧道风险等级为II级;7号线盾构始发期间风险等级为特级。为确保运营1 号线的隧道安全,在城站站基坑与运营号线盾构隧道之间增设一道宽850mm的TRD水泥搅拌墙止水帷幕, 以隔断两者地下水的联系。


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2.2 工程地址条件

地质勘查报告表明,拟建场地区域地质构造单元属于扬子准地台钱塘台褶带,浙西北大复向斜翼部,属于古河道和正常沉积区过渡地带,在此范围内的地基土属于第四系沉积物,主要有饱和粘性土、粉性土和沙土组成。根据实地详勘钻孔揭露。拟建场地地层较稳定,具体揭露的底层有:新进人工填土、第四系全新冲基层及第三系新余群。


2.3 TRD工法工艺

2.3.1施工准备

(1)场地及道路的部署

在进行施工道路的部署时,不但要考虑其与水泥土搅拌桩墙(TRD)成桩机械承载要求相符合,同时还需确定其适应日后基坑施工的需要。因此,相应的工程施工人员在施工现场进行内外2 圈、宽8m的环形主道路的设置,场地内部进行宽8m的副道路的设置(一条)。该项工程中水泥土搅拌桩墙(TRD)成桩机械荷载大约为1500kn。另外,为了有效的满足施工的需要,施工人员在进行道路的施工时,采用C20混凝土进行浇筑工作,且其浇筑的厚度为20厘米,同时,下铺单排双向Φ12mm@150mm的钢筋,以此确保道路的强度和承载能力。在进行地坪浇筑施工前,首先,施工人员对表层素土进行有效的处理,利用压路机对其进行分层压实;其次,根据文明施工的要求,施工现场其它区域做厚10厘米素混凝土硬地坪;最后,道路地坪施工滞后,要进行坡向排水沟的施工。

(2)测量放线

先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点,精确计算出围护墙中心线角点坐标,进行坐标数据复核;利用测量仪器进行放样,同时做好护桩,通知相关单位进行放线复核。

(3)开挖沟槽

根据测量放出的边界线,采用挖土机开挖沟槽,并清除地下障碍物。


2.3.2工艺流程

TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用

图2 TRD工法工艺流程图


TRD 工法主要施工工序分为: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。 其中切割成墙采用三序成墙施工顺序: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工序图:


TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用

图3 切割箱自行挖掘工序图


TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用

图4 切割箱回撤挖掘工序图


TRD工法在紧邻运营地铁基坑中的应用

图5 切割箱拔出分解工序图


2.4 施工要点

2.4.1转角处理

施工过程中存在多处转角,为确保水泥搅拌墙转角处的连体性,需预留水泥搅拌墙转角施工空间,在拐角处各延长0.5 米搭接以保证搅拌墙的连续性;在与地连墙的搭接处预留0.5 米外放口,在后期采用高压旋喷桩进行处理,以保证施工连续性和基坑止水效果。

2.4.2 桩机定位及垂直度修正

TRD 工法采用硬地坪施工,施工时桩机行走时沿定位线移动,定位线用全站仪放线,用白灰线在钢板上打出一条步履行走路线,定位线以步履带内边一致,确定到切割箱的距离是即到墙体轴线的距离。TRD 移动时,统一指挥,移动前看清上、下、左、右各方向的情况,TRD移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。TRD 应平稳、平正,并确保TRD的重直度,铺设钢板的路面标高用水准仪测量高程,以便控制切制箱的长度和墙体高度。TRD定位后再进行定位复核,定位偏差值≤ 15mm,标高偏±50mm,桩机垂直度偏差<1/250。

2.4.3 切割箱的安装及纠偏

TRD 工法定位完毕后,开启回旋刀链锯切割土体,并依次拼接刀具下钻至设计桩底标高。本设备切割箱宽度为0.85m。施工时根据设计深度合理调配切割箱的长度和块数。在施工过程中,通过安装在切割箱内的测斜仪,测斜仪能及时将切削箱的垂直度反应在桩机驾驶室的电脑上。若发现倾斜,及时用机身斜支撑和门架支撑修正切割箱,确保墙体的垂直度。斜支架能调整机身的前后向垂直度,门架能调整机身的左右向垂直度,通过反复的调整斜支架和门架,把成墙的垂直度控制在1/250 以内。

2.4.4 固化液和挖掘液的拌制

固化液采用P.O42.5 级水泥浆液拌制,水灰比控制在1.5 左右, 水泥掺量30% 。挖掘液采用膨润土,要求黏度为30.5s, 滤失量12.2cm3, 筛余为3.3%,屈服值2.5 进行拌制,根据相类似工作经验,被搅动土体掺入80~100kg/m³ 的膨润土。浆液拌制采用自动拌浆设备,后台标明施工参数。水泥浆液配置好后,停滞时间不得超过2h,防止发生浆液离析,影响水泥浆液与土体的均匀拌合。施工中保持泥浆的流动性,采用NLD-3 型流动度测试仪测试。按搅拌的难易程度,及时调整混合泥浆的流动性指标,增加浆液的携渣能力,提高TRD 工法成墙的均匀性和胶结度。挖掘液配比水: 膨润上:CMC = 1000:90:0.6,相对密度为1.08,水灰比1.5,固化液相对密度为1.46。

2.4.5 水泥土墙体成墙施工

TRD 成墙采用三序成墙施工顺序,先行挖掘速度控制在lm/h 内,成墙搅拌速度控制在2m/h 内。当桩机就位完成后,将水平链锯式切割箱拼接并下钻至设计桩底标高,开始水平横向挖掘前进,同时在切割箱底部注入挖掘液,然后再水平挖掘回撤至开始点,保证充分混合、搅拌、切割土体,最后再一次水平推进注入固化液,使其与原土体强制混合搅拌,形成水泥土搅拌连续墙。等厚度的水泥土搅拌墙应连续施工,搭接已成型墙体时,搭接距离约30~50cm,搭接施工时,要放慢掘进速度,确保搭接质量。水泥士搅拌墙的垂直度≤ 1/250, 墙位偏差≤ 50mm, 墙身偏差≤ 20mm, 成墙厚度偏差值≤ 20mm,实时监测成墙重直度。搭接施工时,要放慢掘进速度,确保搭接质量。水泥士搅拌墙的垂直度≤ 1/250, 墙位偏差≤ 50mm, 墙身偏差≤ 20mm, 成墙厚度偏差值≤ 20mm. 实时监测成墙重直度。


2.5 TRD施工常见突发情况及预防措施

2.5.1 停电

TRD 施工设备采用后台用电,前台主机和动力头均用柴油发电机的方式。若遇到突然停电,可将后台送浆泵内余浆放出来,并把储浆桶内水泥浆清理干净,TRD主机每隔半小时空转5min,防止水泥浆液凝固,防止TRD主机切削结构被埋。

2.5.2 机械损坏

TRD 施工时应配备专业的修理工2人,全天轮流值班,且预备一定量的施工配件。当遇到机械损坏时,能在第一时间抢修, 防止因机械损坏停工而延误工期。

2.5.3 堵管

若发生管道堵塞,应立即停泵处理。维修工立即检查送浆管路,及时更换堵塞的管道,快速恢复生产。待处理结束后,立即把搅拌钻具启动并停留约2min后继续注浆,等注浆约60s 后恢复横向搅拌切割。

2.5.4 施工过程中切割箱倾斜角度过大

若在施工过程中切割箱遇到上软下硬土质,会导致切割箱倾斜过大。桩机应重新回撒,调整切割箱至垂直位置,再次切割该段位置,并适度将切割箱上下提升。


2.6 TRD成墙对周边土体的影响

通过对该施工过程进行理论模型数据分析得出以下结论:2m 处土体位移和沉降变形最大为:位移变形量-2.03mm, 土体隆沉变形量2.34mm;4m 处土位移变形最大为:位移变形量-0.95mm,土体隆沉,变形量为1.03mm。成墙施工过程中2m 处土体位移量比4m 处明显。4m 处测点最终位移量与该试验设计要求位移量+2mm 相比,满足小于2mm 的要求;成墙施工引起的上体隆沉最终为向上隆起,隆起量不大,满足要求。


3 结束语


本文叙述了TRD 工法具有的特点和优点,同时并结合对实际工程的理论模型数据分析,对其关键问题和决策做了有效的分析。并在案例中预测TRD工法在工程中的应用得到了良好的效果,相信通过不断的总结和实践,TRD 工法将会有更大的发展空间。


来源:中天施工技术

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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工法在紧邻运营地铁基坑中的应用


        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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