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某工程TRD的实施难点及施工效果分析

TRD工法 2022年4月29日 项敏 85



摘 要

[摘要]随着“大、深”方向建筑基坑工程的发展,当下深基坑施工技术所面临的问题越来越突出。TRD工法是一种新的水泥土搅拌墙施工方法,比常见的三轴搅拌桩防水幕墙更深,对深基坑支护结构具有很好的防水性和适应性。结合某工程实例,介绍了TRD工法实施的难点,分析了施工效果。通过对一些监测数据的解释,进一步验证了TRD实施的可行性和可靠性。


[关键词]混合搅拌壁式地下连续墙;实施难点;施工效果


引  言


随着当下城市建设的快速发展,超深、超大型基坑在各种建设工程中得到了广泛的应用。水泥土搅拌桩支护结构应该使高水位地区的深基坑地下水工程控制需要得到满足,控制基坑降水引起的地面沉降过大,提高深基坑及周围环境的安全性。文章分析了TRD工法在超深基坑工程中的应用效果,提出了施工过程中需要注意的要点,解决了施工过程中出现的难点。这对今后TRD法在地基中的应用推广将起到重要的指导作用。


1 施工工艺分析


与传统的多轴和单轴螺旋钻机不同,TRD技术并不是在水泥土下形成柱状地下连续墙。TRD技术先将链锯工具插入到地基中,开挖并切割墙的设计深度,然后注入养护剂,和原位土相混合,连续搅拌、开挖、推进,形成优质水泥土搅拌的地下连续墙。TRD施工技术包括:截割箱提取与分解工艺、水泥土搅拌墙施工工艺、截割箱自钻开挖工艺。


2 项目实例分析


2.1 工程概况


其工程基坑总面积约为46 090 m2。基坑的整体形状为梯形。开挖的深度约17.0 m,基坑长度约为890 m。这个基坑过程属于滨海平原,粘土在30 m内占主导地位。基层为4层灰色粉质粘土,支护桩进入到2层灰色砂质粉土中,TRD水幕进入两层灰色淤泥。


2.2 施工设计方案


TRD施工方法主要由TRD主机和后台搅拌系统组成。基坑支护结构采用钻孔灌注桩和TRD外防水帷幕。3个混凝土支撑系统垂直放置在基坑中。混凝土的抗渗等级为p8级,最大的水胶比为0.5,强度设计值等级为C35。挡土墙在正常使用时是地下室侧墙的一部分。桩挡土墙外侧设置有单排800 mm厚的TRD帷幕,采用3循环的水泥土搅拌墙形成了连续墙,即成墙搅拌、回撤挖掘和先行挖掘。墙体顶部高程为–0.5 m,底部高程为–49.5 m,–45.5 m,–40.5 m,水泥掺量为25%。采用P·O42.5标准的水泥,桩长分别为49 m、45 m和40 m。采用桩长22 m,直径850 mm的三轴水泥土搅拌桩加固基坑。其中,17.55~22.55 m深度的水泥含量为20%,8.85~17.55 m深度的水泥含量为10%。围护桩和加固桩周围的基坑采用压密注浆法填土。


3 本项目施工效果分析


3.1测定渗透系数和成墙强度


3.1.1进行水泥土的取芯试验
40 d水泥土的取芯强度一般不小于0.8 MPa,14 d水泥土的取芯强度一般不小于0.4 MPa,离散性较低,上下强度的分布基本相同,整体上的强度比较稳定。且由于整体水泥土稳定性的差异化,会导致整体结构系统的整体强度难以把控,进而影响到水泥土芯结构的抗渗性能的实现。


2号和3号桩的强度大小与基坑的深度变化程度较大,在14 d和40d不同深度的水泥土取芯强度的测定中,应首先结合强度变化性,实现对整体基坑深度的合理性变化。


3.1.2进行TRD芯样的抗渗试验
试验结果表明:40 d和14 d的芯样,它们的抗渗系数基本上都在10 cm/s-6这个等级,与此同时,40 d芯样抗渗系数的离散性也比较小。对于整体结构的稳定性及抗渗性能的加强具有一定的施工效果。


以上结果表明,TRD工法在墙体施工中是稳定的,能充分搅拌该地区的土层和混凝土。不存在全粘土的堆积,也不存在局部水泥浆聚集的现象。上下墙体基本均匀,墙体质量比较好。


3.2土体位移的检测结果


3.2.1地表的垂直位移
地面沉降点D2~D9由近到远分布。从监测的数据来分析,整体位移范围为-5~5 mm。监测过程的具体表现为:从开槽开始到墙体施工结束,地面的位移向上,相对接近点为D2是最大位移的测点。墙体完成后,变形缓慢得到恢复,由向上位移逐渐变为向下位移。在建墙36h后,位移向下,表明地面略有凹陷和稳定。由此可知,在施工过程中的影响范围是从测点D2到距墙20 m左右的测点D7。


3.2.2对深层土体进行测斜
可以从墙附近深层土壤中的测斜仪TX2的数据中进行分析得出。从开槽开始到喷射混凝土结束这一过程,土体从墙到墙底部的水平位移离墙体方向逐渐增大。根据其他资料,TX2的最大位移为–10 m,相应的深度约是35m。其他有关数据显示,测点到墙体的距离越短,位移越大,最大位移深度在30 m到50 m之间。墙完成后,沿相反方向恢复位移,这与上述规则相同。离墙的距离越近,恢复变形比较大。墙体施工24h后,位移逐渐趋于稳定。在初始位置,位移随着深度的增大而呈现出侧向的偏移,而当打入孔底状态时,随着深度的不断加大,位移发生正向的便宜,便宜量较小,当成墙切割完成过程中,位移还是处于–5 m左右,喷浆完成以后,整体结构的位移量也发生较大程度的改变,直到养护1d,2 d以后,深度达到最大,约50 m,此时的位移量为8 mm左右。


3.2.3土体的分层沉降
从近墙处不同深度的测点HT2的沉降资料可以看出,土体的竖向位移从开槽阶段到墙体阶段整体上都是向上的,由于整体结构的稳定性需求,使得土体分层沉降的作用效果较为明显,加上与原有的检测效果及检测的不同阶段的影响程度不同,会导致土体分层沉降的稳定性逐步地加大。结合其他的测量点,该规则与前面的规则类似。离墙越近,位移就会越明显,第14 d的最大值是7.1 mm。墙体完成后,位移恢复的程度也与距墙体的距离呈正相关。分层沉降量数值的变化程度与整体时间的推移具有一定的稳定性,且结合实践的理论分析得出,连续6d的分层沉降量差异性较大,最大的差值达到9 mm,同时由于时间的推移变化,使得整体结构的稳定性发生较大改变,同时检测的位移量及分层沉降量也发生较大的变化。


3.2.4监测结果和建议


(1)在TRD的施工过程中,各种位移监测值相对较小,这对周围环境的影响并不大,然而也不排除由于试验墙尺寸的限制,位移监测值过小的情况。


(2)TRD施工导致的变形可分为变形恢复与挤压变形两个阶段。这与传统的搅拌桩施工过程基本相同。这种施工方法的优点是变形小,恢复的快。


(3)在施工的过程中容易发现,上述松散结构厚混合填料给施工带来困难,能部分消散存在土体中的压应力,有利于周边地区地表变形的控制和管线的保护。



来源:《施工技术》

作者:孙志刚

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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