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TRD技术在民用建筑基坑施工中的应用

TRD工法 2023年3月1日 项敏 386

 


摘 要


摘要:基础设施建设的快速发展,民用建筑基坑项目数量的增多,促进了基坑施工新技术的研究与发展。房屋、车站、地下商场等工程的防渗止水是确保工程安全的基础,止水帷幕TRD作为一种新型支护与防渗止水的初支围护结构,其通过将配制好的水泥浆液与原工程地质土体进行混合凝结成水泥土结构,在保证工程结构强度和抗渗性要求前提下,能够较大程度地节省工期和成本。分析TRD工法在地下连续墙施工和围护墙施工中的应用情况,结果表明,TRD工法搅拌墙与基坑围护桩的组合,不仅具备防渗止水作用,还能提升基坑的稳定性和安全性

关键词:基坑施工;止水帷幕TRD技术;地下连续墙;围护墙

0 引 言


在国内民用建筑迅速发展的过程中,工程遇到基坑地层为松软富水砂层的频率越来越高。随着基坑工程开挖深度的不断加大,其重要性和复杂性日益显现出来,人们不断地对地下空间提出新的功能要求,导致基坑形式变得越来越复杂多样。在富水地区修建深基坑工程面临诸多干扰,比如深基坑开挖引起的土体应力环境变化,以及基坑开挖对地下水位线的改变,从而引起基坑周围土地产生不均匀沉降;基坑施工对环境产生污染和施工器械产生噪音污染等问题;因选择支护方式不当而引起的基坑倒塌。影响施工安全和进程的重要因素之一是地下水,对此许多技术工作者己进行了大量的研究和应用,其中,止水帷幕TRD是一种非常有效的支护防渗方法。TRD是一种新型支护与防渗止水的初支围护结构,本文结合民用建筑工程实施中的深基坑开挖与TRD工法施工方案,提出TRD工法施工中需要注意的要点问题。

1  TRD工法


TRD是Trench-Cutting Re-mixing Deep Wall Method的英文全称,还有很多其他的中文名称,如搅拌墙地下连续墙施工法、等厚度水泥地连续墙施工法等。该方法是将带切割链和切割头的切割盒按设计深度插入地面,在纵向切割和横向进槽的同时,将水泥浆注入基础,实现与原基础充分搅拌,形成地下等厚连续墙的施工工艺。

初始的TRD工法是工程研究人员为了在各类地层中快速有效地成墙,20世纪90年代,日本初步研制出符合设计深度的切割链和切割头插入地面的切割盒。在纵切、侧向进槽的同时,向地基内注入水泥浆,使其与原有地基充分混合,形成地下等厚连续墙,2007年我国企业与国外企业合作完善了当时的TRD工法。

TRD作为一种新型支护与防渗止水的初支围护结构,其通过将配制好的水泥浆液与原工程地质土体进行混合凝结成水泥土结构,保证工程结构强度和抗渗性要求前提下,能够较大程度地节省工期和成本,目前继续研究和创新TRD工法,是实践的需要。

2 项目概况


站前广场超大深基坑净尺寸(长×宽)约为250m×280m,坑底平均深度为16.8m,基坑最深处为20.7m,周长约为1108m,开挖超大深基坑的面积约为58936m2。此项目基坑主体围护结构是由东边、北边地连墙和西边、南边TRD工法搅拌墙构成,围护结构地连墙总墙体长度尺寸为262m×232m(东侧×北侧),单块墙体6m,深度为49.2m,采用H型钢接头+高压旋喷方式作为接头连接方式;围护结构TRD工法搅拌墙总墙体长度尺寸为232m×258m(西侧×南侧),深度为50m,采用282根钻孔灌注桩的围护桩支护在TRD工法搅拌墙旁边。为了该超大深基坑开挖时整个结构的稳定性,在基坑内部设置484根支撑柱和双道混凝土撑(第1道支撑距离原地面1~2m,第2道支撑距离原地面7~10m),基坑施工示意图见图1。

TRD技术在民用建筑基坑施工中的应用

据钻探揭露,勘探深度内,场地地层结构由人工填土(Q4ml)、第四系全新统冲积层(Q4al)、第三系新余群(E×n)泥质粉砂岩、砂砾岩组成。按其岩性及工程特性,自上而下依次划分为:

(1)杂填土:杂色,稍湿,结构松散,成分以混凝土块、砖块、粉质黏土组成,为欠固结土,全场地4个钻孔揭露,层厚0.50~1.00m。
(2)粉质黏土:黄褐色,可塑,成分以粉粒、黏粒为主、干强度中等,中等压缩性,层厚0.50~6.30m,平均厚度2.76m。
(3)细砂:黄色,稍密状,矿物成分以石英、长石、云母为主,分选性较差,矿物成分主要为石英、长石及云母等。层厚为0.70~2.50m,平均厚度1.33m。
(4)淤泥质粉质黏土:灰黑色,饱和,流塑状,成分以粉粒、黏粒为主,黏结性较好,韧性、干强度较低,高压缩性,层厚0.80~4.90m,平均厚度2.35m。
(5)粗砂:灰黄色,饱和,稍密状,矿物成分主要以石英、长石、云母为主。层厚为1.00~9.90m,平均厚度7.00m。

由工程勘察报告可知,此工程项目地下水存在潜水和承压水。潜水的主要来源是当地的大气降水受重力影响由高处向低处渗流。潜水以地面蒸发或出露为地表水和泉水的方式排泄。此基坑工程地层中潜水主要位于砂质粉土中,每年水位下降、上升明显,埋深平均浮动在1.630m上下。

承压水依赖降水和江湖水通过潜水回灌,受防水屋面限制,在静水压力作用下,存在一个受防水层屋面限制且高于防水层屋面压力水平(即回灌溉区和泄放区水位线)的承压水面。承压水从静水压力高的地方流向静水压力低的地方。承压水埋藏较深,受气候直接影响较小,流量稳定,不易被污染,水质较好。此基坑工程地层中承压水有两层,第一层主要埋藏在地下5m上下的砂质粉土和粉砂土质中,第二层主要埋藏在地下20m上下的中砂和粉砂土质中。

3  TRD工法地下连续墙的施工


3.1地下连续墙施工前期准备工作
测量放线、开挖沟槽、吊放预埋箱。施工前,先根据设计图纸坐标,精确计算出围护墙中心线角点坐标,利用全站仪或RTK进行放样,桩位放样完成后,由技术员采用线绳拉设护桩,护桩设置在基坑内侧,距离墙体0.5m位置。并通知相关单位进行放线复核。围护墙中心线放样后,根据现场施工范围内地基情况,采用混凝土楼板、灰土处理或铺设钢板等方式进行地基加固处理,保证施工现场机械设备满足地基承载力要求,保证打桩机的稳定性。用挖掘机沿挡土墙中心线平行方向挖掘工作沟。沟宽约1.2m,沟深约0.5m。预埋箱由挖深约3m、长约2m、宽约1m的预埋孔施工而成。用吊车将预埋箱吊入预埋孔内,对预埋箱周围土体回填夯实。

3.2地下连续墙施工的具体实施
实施内容包括:桩机就位、切割箱与主机连接、安装测斜仪、TRD工法成墙。桩基就位前需对切割机杆件尺寸进行复核,并在割刀上方设置定位钢筋,定位钢筋长度与护桩放置距离相同,由值班主管统一指挥桩机就位,移动前查看上、下、左、右等各方面情况,发现障碍物应及时清除,移动监测定位后及时纠正,桩机应平顺到位,技术人员根据现场情况进行拉拔定位和护桩加固桩基础就位的关系,用100T履带式起重机将切割盒一段一段地吊入预埋孔内,用支撑台固定。将TRD主机移至预埋位置连接切割盒,然后主机返回预定施工位置,自行驱动切割盒进入挖掘过程。切割盒自行驱动至设计深度后,安装测斜仪。墙面垂直度应由安装在切割盒内的多级测斜仪测量,且不应大于1/250。测斜仪安装完成后,将主机与切割盒连接。在切割盒底部注入开挖液,将土层提前切割一段距离,然后将开挖物拉回原位,迫使凝固液与原位土体混合,在等厚的水泥土下形成连续墙。

4  TRD工法围护墙的施工要点


(1)先行挖掘距离不得大于10m,防止切割距离过长,后续成墙施工不连续,导致塌孔等现象。
(2)在施工期间,必须保持水平TRD打桩机底盘和垂直导杆。施工前用测量仪对轴线进行检测,使TRD打桩机处于正确位置,打桩机立柱导架垂直偏差小于1/250。
(3)该工程等厚水泥土搅拌墙设计深度为50m,切割箱每段长度为3.65m。共需14段,分段继续开箱开挖穿透设计深度。
(4)单独掘进切割箱时,在保证垂直精度的同时,尽量减少掘进液量,使料浆混合物处于高浓度黏度状态,以应对地层变化。
(5)施工时必须在切割箱内安装测斜仪,监测墙体垂直度的精度,确保墙体垂直度不大于1/250。

(6)测斜仪安装完毕后,应进行水泥土墙施工。同一天成型的墙体应与成型墙体重叠不小于50cm,重叠墙体施工时间间隔不超过24h。如果叠置墙不能长期叠置或叠置墙质量不能保证,则应采用冷接头,后期采用高压旋喷注浆桩进行处理。搭接区应严格控制开挖速度,使养护液与混合泥浆充分混合搅拌,搭接施工时应放慢搅拌速度,保证搭接质量。搭接施工示意图见图2。


TRD技术在民用建筑基坑施工中的应用


(7)结合TRD施工方法后,切割箱距离墙体区域不小于4m,并注入高浓度的开挖液进行临时疏散和卫生操作,防止切割箱被卡住。
(8)工作面一段施工完成后,由TRD主机依次拔出切割箱,时间控制在3h以内。同时,将等体积的混合泥浆注入切割箱底部。
(9)拔出切割箱时,孔内不应产生负压,应固定周围的地基,并根据切割箱的速度调整注浆泵的工作流程。
(10)TRD工法墙质量控制要求见表1。

TRD技术在民用建筑基坑施工中的应用


5 结束语


综上所述,TRD工法搅拌墙与基坑围护桩的组合,不仅具有防渗止水作用,还能确保基坑的稳定性和安全性,因此对TRD工法搅拌墙的施工质量要求极其严格。为了提高TRD工法搅拌墙的防渗止水和防护保护的质量,本文分析了TRD工法搅拌墙情况下整个基坑的支护结构稳定性,形成TRD工法搅拌墙的施工方案,可为以后类似工程提供一定的参考价值。


来源:《四川水泥》

作者:朱宾

编辑整理:项敏

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TRD工法-等厚度水泥土连续搅拌墙工法2022版

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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技术在民用建筑基坑施工中的应用


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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