浅谈TRD工法施工工艺及其工程实例应用

摘要：随着我国国内经济的飞速发展，深基坑开始广泛应用于各种类型的建筑工程中，然而深基坑的围护施工难度也随着工程环境的多样化开始逐渐凸显，基坑开挖深度在原有基础上不断加深，导致原有的水泥土加固形式的劣势也在逐一显现，尤其是超深基坑的传统围护施工在施工成墙深度、成墙均匀度、以及连续性上等方面开始逐渐不能适应多变的工程地质环境，难以满足工程中的高难度施工的要求。本论文基于我国深基坑的围护施工实际情况，着重通过TRD工法的工程实例应用过程介绍其施工工艺流程与特点。

关键词：TRD工法；深基坑；施工工艺；控制要点

▍1 概 述

现代城市伴随着工程建设的迅猛发展，城市地下空间开始大规模的开发利用，超大、超深基坑被广泛运用于各类建筑工程中，原有水泥土加固形式的劣势也在慢慢凸显。虽然目前TRD工法国内依旧还处在摸索阶段，并未真正普及，机械也存在造价高昂等问题，但随着其不断地被应用于各类建筑工程，不断地积累工程经验，最终带动国内自主施工机械不断的研发创新，成本逐渐下降，形成良好发展趋势，而这一趋势将会进一步提高深基坑工程整体质量。所以可以预见，在未来的建设工程中，TRD工法将是未来不可或缺的一种深基坑围护施工方式之一。

本文的研究目的旨在通过工程实例为背景详细介绍TRD工法施工工艺及特点，确定TRD工法的优势方面，用以指导TRD工法现场实际应用。为下一步TRD工法技术的推广应用奠定基础的同时，也是为国内深基坑围护施工的方式摸索出一条全新的道路。

▍2 工程概述

2.1工程概况

拟建工程位于南京市建邺区江东中路与集庆门大街交汇处东南侧，本工程占地面积约6.7万平方米，总建筑面积73.7万平方米，主要包括2栋170m、1栋150m超高层住宅，局部三层地下室，1栋300m办公楼，1栋260m酒店式公寓以及9层商业综合体（均为4F地下室）。我部施工的涉及范围为其中的住宅楼地块，总占地面积约1.9万平方米，建筑总面积约18万平方米。住宅分为地下两层结构，基坑开挖深度约6.7～10.6m，局部地下三层，开挖深度约10.5～13.8m，电梯坑再超挖5m。

图1 周边环境示意图

本工程FL/LJ段围护钻孔灌注桩外侧设置TRD工法搅拌墙，用作为两层、三层地下室分界处的止水帷幕，厚度不小于700mm。

2.2地质条件

拟建居住区属于长江漫滩地貌，形成较晚，主要成分为第四系全新统松散冲刷沉积土。建筑工地原来是一个老住宅区。拆除后场地主要为空地。现场有大量的混凝土砌块和各种建筑垃圾。地表分布着厚厚的废弃建筑材料。由于尾矿的运输，场地的中部是一个相对较低的部分。最低处约3m，孔口地面高程4.58～8.23m，相对高差约3.65m。现场西南侧有一座正在运营的中石油加油站，站内分布有各种地下管线，施工中应注意安全。

距场地基坑南侧边线约16m有一条幸福河，东西流向，河面宽约15m，截止至2016年8月25日，测得水位4.88m，水深2.7～3.2m，河底标高1.68～2.18m。河岸为石砌坡护岸，具植被覆盖，河坡最大高差约3m，最大坡比约为1:1.5，浅地层主要分为①-1层、①-2层、②-2层土。①-1层、①-2层填土层透水性较好，②-2层透水性一般。

地下水类型主要分为孔隙潜水、孔隙承压水、基岩裂隙水。

孔隙潜水：主要分布在土层①-1、①-2、②-2层。主要供应来源为大气降水，通过自然蒸发排放。孔隙微承压水：主要赋存于②-3A层深层土层，由同层径流或上下层径流补给排水。

基岩裂隙水：基岩裂隙发育程度一般，呈紧密闭合的形状，裂隙连通性差，泥质充填多，总体透水性、蓄水性比较差，各间异性，对现场施工基本无影响。

▲ 长江漫滩地貌‍‍

▍3 工程特点

3.1工程概况特点

基坑开挖深度深、面积大，项目建设区为住宅用地，建筑面积约19000平方米，总建筑面积约18万平方米，住宅为地下二层，局部为地下三层。地下二层基坑开挖深度约6.7～10.6m，地下三层基坑开挖深度约10.5～13.8m，电梯坑开挖深度大于5m。整个基坑属于深大基坑，安全等级为Ⅰ级，基坑外形较规则，宽度适中。便于内部支架的布置，支架的力传递相对直接。

3.2周边环境复杂‍‍‍‍‍‍‍‍‍

施工场地周边道路两侧建筑物比较密集，其中重点为 2 号线集庆门大街站，位于拟建工程西侧（在控制保护区内），基坑东侧有 220KV 电缆隧道，距离基坑仅 29.6 米，沿线道路分布较多地下管线，施工时都应进行重点保护。正式施工时应充分考虑地下管线对建筑施工比较敏感的因素，尤其是在围护施工、基坑开挖及路基处理的时候，施工时应充分重视及了解管线的分布情况，对周边地下管线的位移变化进行实时监控，避免破坏地下管线造成不必要的损失。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

3.3地质条件特点

拟建场地内主要特殊性岩土有填土及风化岩。

（1）填土：拟建场地浅部分布广泛的①层填土为近3年内人工堆填而成，局部厚度较厚，物质组成不均匀，埋藏分布无明显规律，同时由于填土未经压实，结构松散，透水性好。

（2）软土：②-2层粉质粘土分布于场地内，具有明显的触变性和流变性，含水率高，压缩性大，抗剪强度低。基坑开挖时应注意降低软土的扰动程度，尽量避免降低地基土的强度。

（3）地下水的影响：施工场地位于漫滩区，地下水位浅，水量丰富。基坑开挖和地下室施工容易产生砂和水。应充分考虑现场的排水、排水和防水措施。

（4）风化岩：拟建场地下伏基岩主要揭示为④层粉砂质泥岩。④-1层强风化岩，风化呈“黏土～砂土”状，局部夹硬质岩块；④-2层为中风化岩，埋深较深，岩体比较完整，为极易软化的极软岩。

▍4 总体设计方案选择（施工方案比选）

4.1 设计方案1：等厚度（TRD工法）型钢水泥土搅拌墙

等厚度型钢水泥土搅拌墙是TRD工法加固施工结束后再通过插入型钢的方式构成的等厚度水泥土搅拌墙，可以同时满足其土体整体受力和隔水两个方面的要求。这种类型的基坑支护形式在众多深基坑工程中相比单一的TRD工法运用的要多，其优点主要集中在两个方面：（1）第一方面，因其形成等厚度水泥土搅拌墙后再插入型钢的原因，隔水性能有显著提高，并且相比其他基坑支护方式工效较快；（2）第二方面，插入的型钢可以回收后进行重复利用，较为经济。但这种施工方式的运用范围有一定的限制，使用此类支护形式的基坑开挖深度在一般情况下不会超过10m，而本工程的基坑开挖深度达10.5～13.8m，基坑安全性方面存在一定的问题，不予以优先选择。

4.2 设计方案2：地下连续墙+三轴搅拌桩

深基坑采用地下连续墙的支护结构，在上海及其类似的软土、地下水位较浅地区的深基坑施工中被广泛运用，其具备整体刚度大、施工工效高、抗渗性较好等一系列优点。但根据对本工程实际状况分析，其造价较为高昂，并且现场整体建筑布局显示，地下室的外墙没有内扩的可能，两墙合一形式相对不切合工程实际需求。总体而言，单采用地下连续墙作为基坑支护结构的工程造价就将远远高于钻孔灌注桩排桩形式，更何况在本工程地地质情况下保证地下连续墙施工垂直度一般还需额外采用三轴搅拌桩作为槽壁加固，故直接予以排除。

4.3 设计方案3：钻孔灌注桩+三轴搅拌桩

钻孔灌注桩作为支护结构无论在软土还是硬土地区均运用广泛，具有大量基坑工程的实践经验，其具备施工技术比较成熟、质量有保证、施工工效较高、抗弯能力较强等优点，与地下连续墙相比造价较为低廉，因此综合本工程基坑开挖深度、周边环境及地质条件的整体情况，初步可以考虑采用钻孔灌注桩排桩作为基坑挡土的形式。施工场地内分布的②-2层淤泥质粉质粘土分布于施工现场，具有明显的触变性和流变性，抗剪强度低，压缩性大，含水率高，并且施工现场位于漫滩区，其地下水位较浅，水量比较充沛，基坑开挖及地下室施工过程中容易出现涌砂及涌水的状况。因此，在选用三轴水泥土搅拌桩时，止水帷幕的选择显得尤为重要，难以保证其垂直度，导致搭接不良，大大降低了止水帷幕的防水效果。而且对软土的扰动范围及扰动程度影响都比较大，不适用于周边环境比较复杂的地方，因此需要对止水帷幕的形式加以改进。

4.4 设计方案4：钻孔灌注桩+TRD工法

为了弥补方案 3 中三轴搅拌桩止水帷幕的不足之处，遂采用 TRD 工法加固作为基坑止水帷幕，形成排桩与 TRD 工法加固构筑而成的整体等厚度水泥土墙（长条截面）适用范围更加广泛，其施工成墙的方式使其隔水性能更加均衡稳定。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

▲ 三轴搅拌桩与 TRD 工艺止水效果示意图

▍5 TRD工法施工工艺及控制要点

5.1施工流程

图2 施工流程图（本项目不插型钢）

5.2施工工艺

测量放线→开挖沟槽→吊放预埋箱→桩机就位→切割箱与主机连接→安装测斜仪→TRD工法成墙→拔出切割箱

（1）测量放线

在TRD法正式施工之前，使用设计和业主提供的原始坐标数据准确计算中心线坐标，然后使用全站仪和其他相关测量仪器进行测量。设置完成后，再次检查坐标数据，并保护桩位。一旦确认精度，通知监控单元重新检查坐标。

（2）吊放预埋箱通过挖机沿施工位置的中心线开挖长、宽、高分别为2m、1m、4m的预埋穴，再利用履带吊车将TRD工法设备的预埋箱吊入其中。

（3）桩机就位

由班长指挥TRD作业方法设备到达规定位置，设备移动前，观察上、下、左、右三个方向的情况。如果有障碍物，必须立即清除。TRD作业方法设备移动后，应随时检查定位情况，打桩机应处于平稳状态。

（4）主机与切割箱连接

首先用履带吊将切割箱吊入预埋孔内，用支撑平台固定到位。然后将设备主机移动到预埋孔，并连接到切割箱。最后，返回设计位置，将切割箱提升至设计深度。

（5）测斜仪安装

在TRD工法切割箱自行挖掘至设计深度后安装测斜仪，施工过程中利用安装在切割箱内部的多段式测斜仪，对墙体垂直度进行实时监测控制，使垂直度偏差不超过1/250。

（6）TRD工法成墙

先完成测斜仪安装，然后TRD工法设备主机与其切割箱进行连接，最后开始成墙施工，其主要施工方式分为三工序、一工序成墙两种，一般工程常用方法为三工序成墙工艺。

工序一：利用TRD工法压浆泵注入挖掘液，切割箱一边往前推进一边挖掘并松动原有土体、先对一段槽段进行切割成槽，这一步骤称为先行挖掘。

步序二：根据现场TRD实际施工工效分析，切割箱切割至一段行程成槽的适当位置，再回撤至切割的起始位置，这一步骤称为回撤挖掘。

步序三（成墙搅拌）：当切割箱回转至起始位置后开始调换浆液，并用压浆泵进行固化液注入，切割箱往前挖掘推进的同时与挖掘液混合的泥浆进行搅拌，直至这一段成墙结束这一步骤称为成墙搅拌。

第一道工序成墙方法：在第三道工序成墙方法的基础上，取消收缩开挖工序，其余两道工序合并为一道工序。即将切割盒直接切割至完成墙体所需的深度，然后直接注入固化液并向前搅拌墙体。在一期墙体施工过程中，开挖箱的开挖速度容易受到地质条件的影响。当地层较硬时，墙体的均匀性和水泥用量将大大降低。三步成墙法可提前疏松土体，灌浆过程中移动速度稳定均匀，易于控制水泥用量和均匀性。

（7）置换土的处理

TRD法水泥土搅拌墙施工产生的置换土（废泥浆）集中堆放，待泥浆凝固后集中外运。

（8）拔出切割箱

TRD工法水泥土搅拌墙成墙完成后，在事先预定的切割箱拔出位置注入配比相同的固化液，一边进行起拔一边进行注浆，对切割箱拔出后的空洞进行逐步密实加固填充，直至此区域结束成墙施工。

图3 TRD工法切割箱自行挖掘工序图

5.3 TRD工法控制要点

（1）垂直度控制

①施工前的地基处理：针对局部较为松、软、散的土层，利用挖机填埋渣土并对土体进行压实，或者采用原有土体注入水泥后混合搅拌的方式，然后场地进行平整再铺设至少2层的钢板，满足TRD工法设备行走的地基承载力及水平稳定性要求。

②安放测斜仪：切割箱挖掘至成墙位置后，在TRD工法切割箱箱体内安放测斜仪，时刻观察箱体内、外的垂直度状况，一旦发现偏差，TRD机长实时进行调控，保证墙体垂直度偏差始终处在设计及规范要求控制范围内。

（2）水泥土强度和防渗性控制

①现场TRD工法使用的水泥严格按照设计和国家当下实施的规范要求进行采购，保证原材料满足要求，材料进场时需附质量保证书，并进行水泥复试，一般500t为一批次做一组试验。

②根据设计规范和现场地质条件调整水灰比，严格控制水泥掺量。

③采用三工序的成墙步骤进行成墙，控制切割链转动速度，切割箱整体横截面切削速度，调整喷浆的流量及压力，使原有土体及水泥很好地结合在一起。

（3）施工冷缝控制

对于容易产生成墙冷缝的搭接、切割箱内、外拔等一系列施工过程、原因进行细致分析，分别采取针对人工、机械、应急材料等不同的处理措施，保证现场不正常设备停机、机械发生故障问题时的施工搭接位置的成墙强度和均匀性，尽量杜绝可能出现施工冷缝并出现渗漏水的状况。

▍6 结束语

目前TRD工法（等厚度水泥土搅拌墙）作为深基坑施工中一种比较新型的基坑围护方式，其在基坑支护方面，具有相比常规的三轴搅拌桩成型墙体厚度更为均匀、任意间距插入型钢可增加支护强度、缩短施工周期等优势；在深基坑止水方面，具有比三轴搅拌桩止水帷幕更胜一筹的抗渗隔水性能、整体成墙无冷缝的搭接、成型墙体的强度离散性较小、施工深度较大等优势；在隔离方面，具有比现有的树根桩及钻孔灌注桩隔离桩技术在墙体厚度方面的均质度好、抗剪性能强、有效阻隔基坑与周边环境的内外水力联通等优势；而且相比地下连续墙槽壁加固，等厚度水泥土搅拌墙能在城市限高区域内施工，对周边环境扰动小以及对近距离临建（构）筑物保护方面有优势。

当然TRD工法自身也存在一定的缺陷，例如工程造价比较高、遇不规则基坑时施工转角限制、切割箱的插拔次数过多引起施工工效降低以及超长施工距离引发机械故障较多等问题急需进行解决，故一般在工程造价在允许范围内的、基坑形状较为规则的状态下可以优先考虑TRD工法。相信伴随着TRD工法在深基坑工程中越来越多地运用，其工法施工技术将会被逐渐完善。

本论文以南京实例工程为依托，介绍深度为55m左右的TRD工法技术，试验段采用了两种不同的水泥掺量用以检验墙体的影响程度，较为完整地展示了TRD工法在复杂地层中的适应性，并且对周边的环境影响程度较低，在施工至55m深度下依旧可以完成高质量的止水帷幕，这也证实了TRD工法技术所具备的推广价值，希望此文能够为今后类似基坑运用等厚度水泥土搅拌墙与超深隔水帷幕的设计提供新的思路和借鉴意义。