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TRD联合旋挖桩机穿越坚硬土层的实践

TRD工法 2018年9月13日 项敏 149

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杭州复兴商务广场地下空间TRD工法应用

TRD联合旋挖桩机穿越坚硬土层的实践
摘要


介绍TRD工法的主要施工工艺和优势,结合某深基坑工程的实际情况,在TRD工法施工受阻区段采用旋挖桩机引孔,成功穿越坚硬砾石层,完成水泥土连续墙的施工,形成有效的封闭止水帷幕。


关键词  TRD工法;旋挖桩;水泥土连续墙;坚硬土层;


0 引言


TRD工法也称渠式切割深层搅拌地下水泥土连续墙工法、水泥加固土地下连续墙浇筑施工法等,是近年从国外引进的一种新型地下工程止水帷幕施工工法,具有较多优点,可广泛应用于地下室开挖、地铁、隧道、水库、围堰、填埋场等工程。该工法目前在软土和粉土地层中有较成熟的施工经验,但是在卵砾石地层中成功案例较少。杭州钱塘江边某深基坑工程在用TRD工法施工水泥土连续墙的过程中,墙底端遇到较为坚硬的砾石层,无法顺利进入强风化岩层,采用旋挖桩引孔后,成功形成封闭止水帷幕,取得良好效果。


1 工程概况

杭政储出(2012)63号地块商业金融业用房停车场项目位于杭州市上城区复兴地区,拟构筑地下空间为3层地下室,地下建筑总面积31082m2,开挖深度约13.7m。地下土层分布情况如下:(1)杂填土,层顶标高6.83~8.46m,

(2)砂质粉土,层顶标高3.29~6.46m,

(3)粉砂,层顶标高-7.41~-3.91m,

(4)淤泥质粉质粘土,层顶标高-10.33~-9.03m,

(5)粉砂,层顶标高-15.60~-11.05m,

(6)全风化凝灰岩,层顶标高-21.19~-16.24m,

(7)强风化凝灰岩,层顶标高-35.37~-18.74m。

该基坑水泥土连续墙设计主要采用TRD工法施工,为形成封闭止水帷幕,桩端要求进入强风化凝灰岩1m以上。


TRD联合旋挖桩机穿越坚硬土层的实践

TRD联合旋挖桩机穿越坚硬土层的实践


2 主要施工工艺


2.1、TRD工法是以链锯式刀具为主要机具,在插入地基过程中链锯式刀具与主机连接,回旋刀链锯可竖向垂直或横向水平移动进行对地下土体的切削,同时以水泥作为硬化剂。 
  2.2、通过刀具在施工现场按照设计深度和护壁设计宽度将土体切割,在刀具端头喷出水泥浆硬化剂注入土体的同时注入高压空气使水泥浆与原位土体充分混合、搅拌将原位土体固结从而在地下形成一道等厚度的连续墙。 
  2.3、主要工艺流程:

(1)测量放样,(2)开挖沟槽,(3)设置定位线,(4)TRD搅拌墙定位,(5)TRD搅拌墙施工。

2.4、施工过程的要点有:

(1)确定施工参数和顺序、(2)桩机就位和纠偏、(3)搅拌速度和注浆控制。 


TRD联合旋挖桩机穿越坚硬土层的实践


3 TRD 工法优势


3.1、安全性较高。与单轴或多轴全螺旋钻孔工法相比,TRD工法机械的高度有所降低,整机最大高度在10.5m以内,可以在空间受限的环境中施工,并且施工时把刀端口插入土中又可防止倾倒。 

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▲TRD工法设备与SMW工法桩机高度对比


  3.2、施工精度高。施工过程中垂直方向和水平方向的精确角度由倾斜计监测,实时随钻测量,全过程全自动控制。同时用激光经纬仪控制墙体中心线偏差在±25mm以内。 
  3.3、环境影响小。施工噪音在54-60dB之间,与吊车、铲车的发动机噪音相近,平均振动复值65dB(福冈大学隧道计算测例,含有软岩),同时从邻接物到壁芯的安全距离可缩小到650mm。 
  3.4、施工效果好。相比于三轴搅拌桩,TRD止水效果好(无缝、无缺陷)、相比于地连墙和灌注桩,TRD泥浆排放少、施工速度快(一昼夜施工10~20延米)、节约成本(造价降低20%~50%)。同时,TRD工法可以深向筑成等厚、均质的墙体,施工深度可达地下70米。


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▲TRD工法设备与SMW工法桩机止水效果对比


4 与旋挖桩联合施工


本工程TRD工法在实际施工过程中,遇到施工困难无法继续。通过钻孔取芯发现,在全风化凝灰岩地层的层顶以上1.5m的范围内,地层为粉细砂含少量黑色粘土,且含有粒径10-50mm砾石,其磨圆度不高,棱角分明,这些块大、坚硬的砾石导致TRD工法施工受到阻碍而停止施工。 
  在TRD工法施工受阻区段,利用旋挖桩机提前引孔,主要工艺流程为:

1)TRD下切至砾石层顶,(2)TRD横向切割,不注入水泥,3)旋挖桩机”抓松”砾石层,不取土,(4)TRD下切至设计标高,(5)TRD横向切割并注入水泥。 


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▲TRD工法设备与旋挖桩机联合施工同类案例现场图

4 实施效果


基坑围护体系的各项监测数据(深层水平位移、周边建筑及地面沉降、管线变形及地下水位变化)均处于正常水平范围,整个深基坑的施工活动能够安全、有效的顺利实施。


4.1 环境保护效果

①  TRD工法围护体系直接进人不透水岩层,使坑内外地下水彻底隔绝,杜绝了坑外地下水进人坑内的可能,间接的减少了地下水的抽取量:

②  相比钻孔灌注柱施工,TRD工法围护施工过程中无须泥浆护壁,减少了生产泥浆的水资的消耗,同时也避免了泥浆的排放的环境的污染和破环;


4.2 节材效果

与传统的钻孔灌注柱围护相比,TRD工法围护体系在节材方面的优势主要体现在作为芯材的H型钢可进行回收并重复利用,而钻孔灌注柱钢筋笼则被永久遗弃在地下。原围护体系钻孔灌注桩的数量及型号见下表:

TRD联合旋挖桩机穿越坚硬土层的实践

由表1可知,采用可回收芯材的TRD工法围护体系仅从材料的节约上即可减少1439t钢筋材料的浪费。


4.3 节约用地

相对传统围护体系,TRD工法围护体系每米围护长度节约用地;(1.0+1.45-0.85)*1.0=1.6㎡,本工程基坑约830米,总节约用地面积1328㎡。


6 结束语


TRD工法形成的水泥土连续墙与目前的单轴或多轴螺旋钻孔所形成的水泥土搅拌墙相比,在安全性、施工精度、施工效果和对环境的影响程度等方面有诸多优势,应用前景广泛。然而在工程实践当中,TRD工法会由于地质条件等原因受到阻碍,在明确受阻原因的前提下,用旋挖桩或其他有针对性的方法来辅助施工,两种或多种工法相结合,可以起到很好的工程实际效果。


参考文献: 
  [1] JGJ/T 303-2013 渠式切割水泥土连续墙技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2013. 
  [2] 吴国明,章兆熊,等.型钢等厚度水泥土搅拌墙施工技术在复杂地层、嵌岩深基坑工程中的 
  开发应用[J].岩土工程学报,2012.11,34:393-397. 
  [3] 李星,谢兆良,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, 
  2011,7(5):945-950. 
  [4] 张安,吴剑疆.地下连续墙施工TRD工法的发展和应用[J].水利水电技术,2014,36(8):75-77. 
  [5] 周蓉峰. 超深TRD工法(水泥土搅拌墙)在软土地基中的应用[J].地基基础,2014,36(5):505-506.

来源:《建筑工程技术与设计》2015年(33期) 

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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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