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TRD工法在地铁基坑中的应用

TRD工法 2021年1月22日 项敏 81





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TRD工法在地铁基坑中的应用

麻景瑞



摘  要

摘要:TRD工法具有可施工深度大、适应地层广、成墙质量好、强度高、安全性高、连续性高和施工速度快等显著优点,在地铁基坑施工中得到越来越多的应用。结合青岛地区地铁工程,介绍TRD工法的技术原理、应用范围及止水效果。验证了地铁深基坑施工中TRD工法的可行性和可靠性。

 

关键词:TRD工法、地铁施工、止水帷幕

 



前  言

随着城市地铁的迅猛发展,地铁深基坑日益增多。传统的地铁深基坑止水帷幕大多数采用高压旋喷桩工法,但在不同地层中成桩效果良莠不齐垂直度控制难度较大,在深基坑中往往出现上部止水效果较好下部旋喷桩不能完全咬合,极易产生渗漏水等现象严重制约现场施工进度,寻找一种有效的止水工法迫在眉睫。


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TRD工法

1.1 TRD工法原理

TRD(Trench cutting Re-mixing Deep wall method)工法,即水泥加固土地下连续墙浇筑施工法。主要机具为链锯式刀箱,刀箱与主机连接,利用链锯式刀箱竖直插入地层中,然后作水平横向运动,由链条带动刀具作上下的回转运动,对地下土体进行切削。在刀箱端头硬化剂(水泥)注入土体的同时,注入高压空气,使水泥浆与地层土体混合并充分搅拌,形成一道等厚度的水泥加固土连续墙;亦可根据需要,在水泥土硬结前插入H型钢作为补强材料(见图1),形成具有一定刚度和强度的型钢水泥土复合挡土墙。


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图1 TRD施工设备


1.2 TRD工法特点

TRD工法具有施工深度大、适应地层广、成墙质量好、强度高、安全性高、连续性高和施工速度快等显著优点。施工深度最大可达60 m,成墙厚550~850 mm;适应软硬不均的土层、粒径小于100 mm的卵砾石层、无侧限抗压强度不大于5 MPa的软岩层;直线段每天可施工15 m,、2 d,遇转角提刀下刀约需整个基坑平均施工速度约为8~12 m/d。TRD工法与高压旋喷桩工法的比较见表1。


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施工工艺

TRD工艺有三循环法和一循环法。

三循环法为:将切割箱钻至预定深度后,注入挖掘液,先行挖掘一段距离。再二次回切至原位,最后注入固化液,成墙搅拌。

一循环法为:将切割箱钻至预定深度后即开始注入固化液,成墙搅拌。

 

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三工序成墙

TRD工法的施工步序为:

①测量放样,开挖导向槽,如遇表层杂填土含有石块需进行换填。

②吊放预埋箱。

③桩机就位,切割箱与主机连接。将切割箱吊放入预埋穴,TRD主机移动至预埋穴位置连接切割箱,再返回预定施工位置,进行切割箱的自行打入挖掘工序。根据设计深度,将一节一节相连接的切削箱体垂直向下压入地中。

④切割箱被自行打入到设计深度后,安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪,可进行墙体的垂直精度管理,通常可确保1/250以内的精度。

⑤TRD工法成墙。测斜仪安装完毕后,主机与切割箱连接,注入固化液,使其与挖掘液混合泥浆强制混合搅拌,形成等厚的TRD水泥土搅拌墙。挖掘液注浆压力宜控制在1~1.5 MPa,固化液注浆压力2 MPa。

⑥置换土处理。将TRD水泥土搅拌墙施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放,集中处理。

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施工要点

应首先施工TRD水泥土搅拌墙,待墙体具有一定强度后,再施工钻孔灌注桩;特殊情况下,先施工钻孔灌注桩后施工TRD止水帷幕时,须给灌注桩留出0.3~0.5 m空隙,防止TRD施工中触碰灌注桩。TRD与灌注桩间土体需根据地质情况考虑加固措施。


TRD施工过程中如遇地下管线,尽量采取临时改移的方法进行保护;如无法改移,则在TRD无法施工的范围内采用旋喷桩进行咬合止水,咬合范围不小于300 mm。


TRD工法遇转角处理方法:

一是设备小角度连续切割(如图2所示)。

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二是将刀箱提起,二次下刀切割,同时保证1m搭接(如图3所示)。

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施工过程中,应根据土质及现场条件对切割液,固化液的水灰比,切割液混合泥浆、固化液混合泥浆的TF值(泥浆流动度)进行监控和适时调整,浆液不得离析,并且满足国家现行规范及施工工艺的要求。其中,切割液的配置因地层而异,砂性地层可添加适量的颗粒调整材料,如优质斑土等。


TRD工法成墙搅拌结束后或因故停待,切割箱体宜远离成墙区域不少于3 m,并在切割液中添加外加剂或采取其他技术措施,防止切割箱被抱死。


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工程案例

4.1工程概况

南岭路站是青岛地铁1号线第30个车站,位于重庆路与南岭三路交叉路口西北侧,毗邻中南世纪城,沿重庆路南北方向设置。车站主体结构为地下二层单柱两跨钢筋混凝土框架结构,部分为双柱三跨。车站总长度为222 m,基坑宽度20.45m,深度17.5 m。


4.2工程地质特点

根据岩土工程勘察报告资料(见图4),本站地貌类型属剥蚀堆积地貌,地层自上而下为第四系全新统人工填土,上更新统冲洪积层,白垩系青山群石前庄组(Kqs)流纹岩。

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(1)杂填土:杂色—黄褐色,稍湿—湿,局部见大块建筑垃圾,5~6 m。厚度

(2)粉质黏土:黄褐—褐黄色,可塑,含砂量在10%左右;局部相变为黏土,厚度2.6 m。

(3)粗砂:褐黄色,饱和,中密—密实,5%~含15%左右黏性土,厚度2 m。

(4)粗砂—砾砂:黄褐色,饱和,中密—密实,含黏性土10%~35%,厚度1.5 m。

(5)强风化流纹岩:棕红色—紫灰色,矿物蚀变强烈,风化裂隙很发育,岩芯破碎,岩体为极破碎的软岩,厚度1.8 m。

(6)中等风化流纹岩:浅红—紫灰色,矿物风化蚀变中等,构造节理发育。岩石饱和单轴极限抗压强度标准值为28 MPa,厚度5 m。


4.3方案设计

本站基坑结构体范围内存在富水砂层。受其影响,高压旋喷桩成桩效果较差,不能满足基坑止水要求。故采用外设850 mm厚的TRD水泥土搅拌墙作为止水帷幕(见图5),墙底高程设计按进入强风化岩底控制,如遇中风化岩层自行截止;墙身材料:采用42.5级的普通硅酸盐水泥,水泥掺入比20%,水灰比1.5。

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4.4实施情况

采用CMD850型TRD桩机,配套设备有50 t履带吊、后台拌浆站等。采用三循环的方式,即切割箱钻至设计深度后,首先在切割箱底端注入高浓度的膨润土浆液(挖掘液),掘进8~12 m后,与原位土体进行初次混合搅拌,再回撤挖掘至起始点,而后更换水泥浆液(固化液),通过压浆泵注入切割箱底端,与挖掘液混合泥浆进行混合搅拌,固化成墙。


南岭路站TRD水泥搅拌墙全长540m,设备拼装及提刀16 d(设备拼装7 d,提刀3次,每次3 d),实际工作时间为44 d,平均每日进尺12 m。


4.5施工效果检测

TRD施工完成28d后,应采用钻孔取芯法进行检验,取芯后的空隙应注浆填充。取芯后测得的无侧限抗压强度宜根据芯样的情况乘以1.2~1.3的系数,强度不应小于0.8 MPa;抗渗性能应满足墙体自防渗要求,渗透系数不应大于1×10-7cm/s。根据南岭路站水泥土抗压强度检测报告,水泥桩抗压强度达到2.7~3.2 MPa。


为直观检测TRD工法施工效果,对钻孔进行电视高清成像检测(见图6),结果显示:钻孔内壁均匀,无明显裂缝和孔洞,无明显渗水,洞底无积水。

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南岭路站基坑开挖后,基坑内桩间土干燥,侧壁未见渗漏水迹象。可见采用TRD工法施做的水泥土搅拌墙止水帷幕,止水效果完全满足工程要求。


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结  论

基于青岛地区砂层较厚的地层条件,相较于传统的高压旋喷桩止水帷幕,TRD工法能有效解决砂层中不易成桩、深基坑桩间咬合不理想而漏水等难题。

来源:《铁道勘查》
编辑整理:
项 敏

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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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