首页 / 正文

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

TRD工法 2019年12月10日 项敏 55

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

新开发银行总部大楼TRD工法应用

#

摘  要

摘要: 上海世博园新开发银行总部大楼项目基坑为邻近隧道的大面积深基坑工程,且拟建场地大部分区域的地下7、9层承压水连通, 止水帷幕难以完全隔断深厚的承压含水层,给邻近隧道的保护及基坑开挖带来双重风险。为此,基坑围护体采用了厚1000mm “两墙合一”地下连续墙结合 55 ~ 59 m 超深等厚度水泥土搅拌墙(TRD)隔水悬挂帷幕的设计,并通过垂直度控制、浆液配制及工艺参数选择等技术措施,确保了 TRD 成墙质量。基坑开挖期间,悬挂帷幕的设置有效地减小了降水对周边环境的影响,同时,基坑围护变形以及对邻近隧道的影响均在可控范围之内,实现了项目的预期目标。 

关键词: 深大基坑;承压水控制;悬挂帷幕;超深 TRD;地下连续墙

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


1

工程概况

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


1.1 基坑工程

上海世博园新开发银行总部大楼项目位于上海市浦东新区世博园A片区,由 1 栋 30 层商业办公塔楼和 6 层裙房组成,整体设置 4 层地下室。本工程基础形式为桩筏基础,塔楼区域基为国展路,东侧为空地(图1)。西侧高科西路和北侧国展路下方存在西藏南路隧道,采用明挖施工。其中西侧高科西路下为主线匝道,隧道匝道为暗埋结构,距离本工程地下室外墙为 10.6 m;北侧国展路下为隧道匝道,当时尚未投入使用,本项目地块范围内由西向东分别为暗埋段, 光过渡段和敞开段,距离本地下室外墙约 26.0 m。此外, 国展路下埋设有 3300 mm×3800 mm 共同沟,基础埋深 6.00 m,距离地下室外墙最近处为 16.3 m。在雪野路和高科西路下方埋设有一定数量的市政管线,基坑体施工期间, 最近管线距离地下室外墙为 5.9 m。西藏南路隧道匝道及北侧共同沟为基坑实施期间的重点保护对象。

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


1.2 周边环境

本工程地块南侧为雪野路,西侧为高科西路,北侧为国展路,东侧为空地(图 1)。西侧高科西路和北侧国展路下方存在西藏南路隧道,采用明挖施工。其中西侧高科西路下为主线匝道,隧道匝道为暗埋结构,距离本工程 地下室外墙为 10.6 m;北侧国展路下为隧道匝道,当时尚未投入使用,本项目地块范围内由西向东分别为暗埋段, 光过渡段和敞开段,距离本地下室外墙约 26.0 m。此外, 国展路下埋设有 3 300 mm×3 800 mm 共同沟,基础埋深6.00 m,距离地下室外墙最近处为 16.3 m。在雪野路和高 科西路下方埋设有一定数量的市政管线,基坑体施工期间, 最近管线距离地下室外墙为 5.9 m。西藏南路隧道匝道及北侧共同沟为基坑实施期间的重点保护对象。 


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

1.3 工程水文地质提条件

拟建场地在深度 120.4 m 范围内地基土属第四纪上更新世及全新世沉积物,主要由黏性土、粉性土和砂土组成, 成层分布。 

本工程面临严峻的承压水问题,场地基底以下为5-2层微承压水层、相对隔水层5-3 粉质黏土层、7层承压含 水层及9层承压含水层,5-2层与7层承压水抗突涌稳定 性均不满足要求。

其中,基坑东北角区域,5-3 层粉质黏土层缺失, 场地5-2 层与7层、9层直接连通,形成巨厚的承压含水 层,厚度超过 100 m。其余区域,5-2 层微承压水层厚度 约 19 m,5-2 层与7层之间存在厚度约 3 m 的相对隔水层 5-3 粉质黏土层,7层层顶埋深 36 ~ 39 m,7层与9层直接连通。 


2

基坑工程设计

2.1 基坑支护结构概况

综合考虑基坑规模、工程地质条件和周边环境保护要 求,本基坑工程采用整坑顺作,基坑周边采用厚1000 mm“两墙合一”地下连续墙,墙深 40 ~ 44 m,墙址嵌入7-1层层顶,竖向设置 4 道混凝土水平支撑,地下连续墙外侧设置超深 TRD 工法等厚度水泥土搅拌墙隔水帷幕。

2.2 承压水控制设计

本项目需要应对的承压水层包括5-2 层微承压含水 层,以及7层、9层连通的深厚承压含水层。其中5-2 层 微承压含水层层顶位于开挖面上方,地下连续墙已将整个区域的5-2 层含水层水平向进行阻隔,对7层、9层采用 设置悬挂隔水帷幕结合坑内降压。降压井滤头长 5 ~ 8 m, 滤头底部进入7层承压含水层中不小于 6.5 m。为了保证隔水帷幕对基坑内外承压水渗流具有有效的阻隔效应, 隔水帷幕底端比滤头底部深 10 ~ 12 m,隔水帷幕深度55 ~ 59 m,进入第7-2 粉砂层约 15 m。

由于隔水帷幕超深,相比于加深地下连续墙,在外侧设置独立帷幕经济性更优,故采用在地下连续墙外侧设置厚 800mm 的 TRD 工法超深等厚度水泥土搅拌强悬挂隔水帷幕,其中邻近高科西路西藏南路隧道暗埋段区域深度59m,其余区域深度55m (图 2)。
超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

2.3 环境保护措施

为了加强对高科西路西藏南路隧道暗埋段区域的保护, 在该侧 TRD 悬挂隔水帷幕中内插型钢兼作隔离桩,型钢型号为H700mm×300mm×13mm×24mm,间距 1.5 m,有效长度约25m。同时为加强基坑开挖过程中对隧道、市政道路及管线的保护,在相应保护对象区域设置 φ850mm@600mm 三轴水泥土搅拌桩进行坑内被动区土体加固,其中基坑西侧、 北侧邻近隧道和共同沟区域采用裙边加固,南侧跨中区域采用墩式加固,西侧加固体宽度为13.45 m,北侧和南侧加固体宽度为8.65m,呈格栅状布置。 


3

超深隔水帷幕施工及质量控制

3.1 超深止水帷幕施工

本项目 TRD 工法等厚度水泥土搅拌墙深度达 55 ~59m,进入标贯大于 50 击的7-2粉砂层约 15 m, TRD 在较厚且较密实的含砂层中施工,挖掘液与固化液配制极易受含水层地下水干扰,影响止水效果,施工难度大。

根据本工程地质特点,结合在上海地区TRD施工经验, 现场采用了 2套日本进口 TRD-E 型工法设备施工。为满足深度要求,共需要选配 12 节切割箱,由下至上排列分别是:1节4.5m被动轮+11节4.88m切割箱,总长58.18m。

TRD 工法等厚度水泥土搅拌墙采用“先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌的三工序施工方法。先行挖掘阶段通过压浆泵注入挖掘液,切割箱向前推进,挖掘松动原土层、切割成槽一段行程;挖掘液混合泥浆流动度在黏性土中应适当增大,在砂性土应适当降低,挖掘液混合泥浆流动度控制在 135 ~ 240 mm,掘削速度 0.3 ~ 0.5 m/h。回撤挖掘阶段,在一段行程的成槽完成后,切割箱再回撤至切割起始点,回撤掘削泵送清水 500 ~ 800 L/min,回撤速度1.5 ~ 2.0 m/h。成墙搅拌阶段,切割箱回撤至切割起始点 后调换浆液,通过压浆泵注入固化液,切割箱向前推进并与挖掘液混合泥浆混合搅拌,形成等厚水泥土搅拌墙;固化液采用 P.O 42.5 级普通硅酸盐水泥,水泥掺量 25%,水灰比 1.2,成墙搅拌推进速度控制在 2.0 ~ 2.5 m/h

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

三工序施工方法

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


3.2 施工质量控制

3.2.1 垂直度控制

施工前进行场地平整,对影响 TRD 工法成墙质量的不良地质和地下障碍物进行清障处理。施工前采用测量仪器进行轴线引测,使 TRD 工法桩机正确就位,并校验桩机立 柱导向架垂直度偏差小于 1/250,施工时应保持 TRD 工法桩机底盘的水平和导杆的垂直,施工过程中通过安装在切 割箱体内部的测斜仪,可进行墙体的垂直精度管理,墙体的垂直度不大于 1/250

3.2.2 成墙质量控制

大面积施工前进行试成墙试验,以验证施工工艺、改进施工参数、调整水泥掺量。

切割箱自行打入时,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。搭接区域严格控制挖掘速度,使固化液与混合泥浆充分混合、搅拌,搭接施工中须放慢搅拌速度,保证搭接质量。

一段工作面施工完成后,进行拔出切割箱施工,利用TRD主机依次拔出,时间应控制在 4 h 以内,同时在切割箱底部注入等体积的混合泥浆。拔出切割箱时不应使孔内 产生负压而造成周边地基沉降,注浆泵工作流量应根据拔切割箱的速度作调整。

TRD 工法成墙搅拌结束后或因故停待时,切割箱体应远离成墙区域不少于 3.4 m,并注入高浓度的挖掘液进行临 时退避养生操作,防止切割箱被抱死。


3.3 成墙质量检测

等厚度水泥土搅拌墙强度试验采用28d龄期钻孔取芯的方式,钻取墙芯采用 φ110mm钻头,全墙长范围内连续取样。实验结果显示,28 d 钻孔取芯无侧限抗压强度标准 0.84 ~ 0.95 MPa,满足设计 0.8 MPa 要求。

现场进行了生产性抽水试验,坑内疏干井(5-2层混合井)抽水期间,对坑内、坑外水位观测井进行同步监测。试验期间坑内5-2 观测井水位下降 3.45 m,坑外5-2 层水 位无明显变化,证明止水帷幕对微承压地下水的阻隔效果较明显。 


4

基坑实施效果

本项目基坑工程已顺利完成施工。基坑开挖过程中围护墙的测斜结果(图3)显示,基坑开挖至基础底板施工完成时,围护墙的最大变形为 100 mm,变形量在可控的范围之内。 

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

4.1 承压水控制 

根据现场进行的深层减压井群井抽水试验,第7层水位约在地面以下 9.0 m,7层承压含水层在基坑开挖过程中, 不能满足承压水突涌稳定性计算要求,需进行降压,水 降深最大为 11 m。

基坑开挖期间结合承压水水头观测,采用按需降压,当开挖至16.2m 时,启动第7层降压井,开挖至基底进行底板施工阶段时,坑内第7层降压井已降至底板深坑开挖 所需的安全水头位置,实测坑内降深约 11 m,此时紧贴基坑布置的坑外7层承压水观测井水位降深 3 ~ 4 m,坑内外降深比31~41

4.2 隧道变形

基坑开挖期间,对西藏南路隧道进行了沉降、裂缝自动化监测。数据结果显示,基坑开挖期间对西藏南路隧道几乎无扰动,西藏南路隧道沉降累计值小于1 mm,裂缝闭 合量小于 1.25mm,表明本基坑工程成功地实现了对西藏南路隧道的保护。 


5

现场照片视频

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


现场视频

媒体报道


6

结  语

本项目基坑开挖面积大,最大挖深27m,环境复杂且保护要求高。场地存在巨厚的承压含水层,因此采用了厚 1000 mm 两墙合一地下连续墙结合 55 ~ 59 m 超深TRD 隔水悬挂帷幕,邻近隧道侧 TRD 中内插型钢形成隔离桩,以减少西藏南路隧道的变形。现场抽水实验结果表明,本工程止水帷幕对微承压地下水阻隔效果明显。第7层承压水降幅比为 3 1 ~ 4 1,超深隔水帷幕的设置, 较好地满足了承压水控制需求,有效地减小了降水对周边环境的影响。基坑开挖期间,西藏南路隧道沉降累计值与 裂缝闭合量均较小,成功地实现了对西藏南路隧道的保护。 


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

文章
来源

来源:《地基基础》

编辑整理:项 敏

如涉侵权请回复公众号


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。

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用


        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。


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

—- 精选文章回顾 —-

读懂TRD工法

TRD工法与SMW工法技术经济对比分析

TRD工法与超深三轴,地连墙造价对比分析

TRD工法在城市轨道交通的应用研究与分析

渠式切割水泥土连续墙技术规程

TRD工法在富水层及软岩层中的应用

TRD 在卵石地层中施工的创新及应用


▶ 基坑篇

上海硬X射线项目69米深

地铁15号线上海南站站65米深

南京新媒体大厦61米深

南京世茂国际中心60米深

武汉长航中心大厦57米深

上海国际金融中心53米深

南京正荣项目53米深

苏州国际财富广场46米深

天津中钢响螺湾项目45米深

▶管廊篇

富阳综合管廊

九江综合管廊


▶轨交篇

南京地铁7号线雨润路站

上海轨交14号线

温州市域地铁




技术交流 & 业务联系


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

项  敏 

电子邮箱:20228300@qq.com

手机:138 1818 6389


超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用
项敏de微信



超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

长按下方二维码
关注本公众号:TRD工法网

网址:www.TRDgf.com

超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用

1


原文始发于微信公众号(TRD工法网):超深等厚度水泥土搅拌墙在邻近隧道深大基坑深厚承压水处理中的应用