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渠式切割水泥土连续墙施工技术

TRD工法 2023年10月26日 项敏 131
摘  要

 

摘要:渠式切割水泥土连续墙是一种适用范围广、止水效果好的隔水帷幕。浙江省杭州市某项目基坑工程采用TRD作为隔水帷幕。基坑开挖深度16m,地下水位高,东侧临近在建地铁2号线,北侧临近河道,且项目三面均为居民住宅,环境保护要求高,从施工成墙、转角处理、置换土处理等方面详细介绍复杂环境TRD施工工艺。


关键词:渠式切割;水泥土连续墙;止水帷幕;围护结构;深基坑

 

0 引 言


城市建设发展规模日益增长,人们开始寻求地下空间的发展,地下空间建设首当其冲的就是基坑工程,基坑工程规模越来越大,如何做好基坑支护结构是项目建设的重中之重。


等厚水泥土混合连续墙工法,又称TRD施工工法,由日本神户制钢铁研究所1993年开发的一种利用锯链式切割箱连续施工等厚度水泥土搅拌连续墙施工技术。


通常砂土层最大施工深度为67m,壁厚在550~850mm之间。此种工艺也适用于各种地层,如砾石、块石等。


TRD施工工法具有以下的特点:①有较大的施工深度,最深可达67m;②对各地层拥有较好的适应性,对坚硬地层(硬土、砂砾石、软岩等)具有良好的开挖性能;③成墙质量很好。在墙深方向,成墙质量均匀,强度较高,阻水隔水性能好;④施工后安全性高且重心低,具有很好的稳定性;⑤由于是连续墙的工艺,故而施工接茬接缝极少,壁厚相等,方便设置H型钢;⑥低噪音和低扰动振动,适用于临近地铁,对扰动要求较高的场所。


1 工程概况


1.1 项目概况

浙江省杭州市某建筑工程基坑围护结构外侧止水形式采用水泥土搅拌墙(简称TRD),该项TRD长度382m,墙厚为700mm,墙深31.1m,需隔断淤泥质黏土,并且进入黏土层不小于1m不深度。水泥土搅拌墙采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量不少于25%,掺5%膨润土,水灰比1~2。


1.2 地层岩性

场地范围分布的地层由上至下主要为杂填土、粉质黏土、淤泥质黏土、粉质黏土分布。


杂填土:层厚0.50~3.90m,层面高程7.83~3.96m。杂色,松散状,干,主要由粘性土夹碎砖块、碎混凝土块及植物根系等物质构成,结构性差,硬物质约占总量的65%,粒径一般为3~10cm不等,局部有30cm,呈棱角状,均匀性差,堆积时间约1~3年。


粉质黏土:层面埋深0.50~3m,层面高程6.43~2.07m,层厚0.40~3m。灰黄色,软可塑状,刀切面较光滑,干强度中等,韧性中等,无摇震反应,可见褐黄色氧化斑纹。


淤泥质黏土:层顶埋深1.50~10m,层面高程3.94~-3.98m,层厚2.90~27.30m。灰色,流塑状,刀切面较光滑,干强度中等,韧性中等,无摇震反应,局部夹有薄层状粉土,腐殖质含量较高,局部可见黑色泥炭,有腐臭味。


粉质黏土:层面高程-6.92~-26.29 m,层顶埋深12.80~32m,层厚0.70~7.60m。灰色为主,软塑状,刀切面较光滑,干强度中等,韧性中等,无摇震反应。


2 TRD施工技术


2.1 设备配置情况

TRD施工主要设备配置见表1。

 

渠式切割水泥土连续墙施工技术

2.2 测量放线

施工前,根据业主单位提供的基准点,计算搅拌墙中心线点坐标,然后利用测量仪器进行放样,同时还需进行数据的复核,并且做好护桩。


2.3 导向槽开挖

施工前,用测量仪器对场地进行测量,测量完场地高程后将场地水平尺调平;对于影响TRD施工方法成墙质量的不利地质和地下障碍,及时进行汇报,制定处理方案。处理后,保证基础承载力满足施工机械平稳行走的要求。


部分松软低洼地区须用素土回填,分层压实。施工前,根据设备重量,对基底进行处理加固,如铺设钢板或者换填等措施。钢板铺设不得少于2层,并与沟槽方向平行和垂直,以确保场地满足机械设备基础承载力的要求;在施工时才能有确保桩机和切割箱的垂直度不发生偏移。


用挖掘机沿平行于挡水幕中心线的方向挖出工作沟。沟槽宽度约为1.4m,沟槽宽度约1m。


2.4 吊放预埋箱

吊放预埋箱前,需挖出深3m,长2m,宽1m的预埋槽。


2.5 桩机就位

将桩机移动至指定位置,移动前看清各个方向的情况,及时清除障碍物,桩基移动后,重新进行检查,移动过程应平稳安全。


2.6 切割箱与主机连接

用履带吊将切割箱分段吊入预埋槽内,固定好;待TRD主机移动到预埋槽处以连接事先放置好的切割箱,而后TRD主机返回原先施工位置处继续进行施工。


2.7 安装测斜仪

切割箱施工至设计的深度后,应参照相关图纸及规范要求安装测斜仪。通过收集记录安装在切割箱中的多级测斜仪,确保墙壁精度在1/200以内。


2.8 TRD工法成墙

安装测斜仪后,将主机连接到切割箱。水泥土搅拌墙采用“三步法”施工。首先,先进行开挖,用设备高压泥浆泵注入开挖液,不断地推进切割箱,将松散的原土层开挖成沟槽。然后进行回挖,重复此工序,在完成一段墙体的开槽后,切割箱将返回切割起点。最后,进行成壁混合。切割箱缩回切割起点后,更换泥浆。凝固液体通过泥浆泵注入。将切割箱向前推进,与开挖液和泥浆混合,形成TRD水泥土混合墙。


施工时,桩机底盘应保持水平,导杆垂直,保证导向架的垂直度偏差小于1/250。


在保证垂直精度的前提下,必须尽可能控制钻井液的注入量,使钻井液在高浓度、高粘度的条件下混合,以适应地层的快速变化。


2.9 转角处施工

在转角施工时,一般有切割箱外拔和切割箱内拔两种施工处理方案。


2.9.1外拔切割箱

1)场地外拔条件。需保证外拔墙体外侧不小于5m范围无障碍物或地下管线。

2)涉及材料:需在设计墙体外侧修建0.5m长的防护区域(确保刚成型墙体浆液的均匀性),并在其内部注入固化液;拔出切割箱时注入挖掘液。2.9.2在内拔切割箱

1)内拔的情况:若没有外拔的条件下,特别是施工范围内有埋地高压线和架空高压线,选择从施工墙体内侧拔出切割箱。见图1。

渠式切割水泥土连续墙施工技术 

2)涉及材料:在沟槽开挖及回撤横移时注入挖掘液,钠基膨润土可用于挖掘液拌制,向1m3搅拌土壤中添加100kg/m3膨润土。在施工过程中,搅拌浆液中使用1 000kg水和50~200kg膨润土(实际用量根据施工实际情况确定)。固化溶液在固化到墙壁中并从角落退回到拉出位置的过程中注入。

3)不管是内拔切割箱还是外拔切割箱,为了保证止水密封效果,每个角必须延伸到设计墙的外侧,以建立超过1m的保护区域。拔出切割箱过程中的灌浆量应能填满切割箱的体积,并控制液位的沉降。


2.9.3拔出切割箱的操作要求

在拔出切割箱时,一定要控制提升速度,防止因提升速度太快导致泥沟的液位下降,使切割盒前端处于真空状态,可能造成沟壁坍塌、失水,从而影响搅拌墙的质量。综合以上因素,施工过程中首选在施工墙外拔出切割箱。


2.10 置换土处理

水泥土搅拌连续墙施工过程中产生的置换泥浆,经固化设备处理后,再进行外运处理。


2.11 拔出切割箱

成墙和TRD工法止水帷幕各工作段施工完成后,将相同比例的水泥浆固化液注入拟切割箱的起拔区域,并在起拔时进行灌浆,以确保空洞被填充、压实和有效加固。施工完成后,施工设备即可进行下一道工序的施工。


工作面施工完毕后,应将切割箱拉出,用TRD主机将切割箱拉出,控制时间在4h内,同时在截割箱底部注入相同体积的混合泥浆,当切割箱,孔内负压不会引起周围地基沉降,泥浆泵的工作流量应根据箱体的牵引速度进行调节。


2.12 施工质量保证措施

2.12.1水泥浆固化液质量保证措施

采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥进行水泥浆固化液的拌制,掺入25%的水泥,即每立方米土(1 800kg/m3)掺入450kg水泥;水灰比1~2。水泥浆固化液混合泥浆流动度宜控制在150~280mm。


2.12.2挖掘液质量保证措施

1)浆液应使用钠基膨润土,每立方米搅拌土壤中应添加100kg/m3膨润土。在施工过程中,浆液中使用1 000kg水和50~200kg膨润土(实际用量根据施工实际情况确定)。开挖液的浆液流动度控制在160~280mm。

2)严格控制水泥掺入量,根据设计规定和地层实际情况合理配置水灰比。

3)止水帷幕的施工严格按照三道工序的成墙工序顺序进行,控制切割箱的水平推进速度和切割链的速度。合理控制灌浆压力和流量,确保水泥土混合均匀。


2.12.3施工速度控制

水泥搅拌墙应连续施工,地铁TRD施工控制单日进度长度8m/d,根据监测情况可适当添加早强剂并优化施工时的参数。施工缝处应搭接已成型墙体50cm,搭接区域必须严格控制水泥浆灌注速度,搅拌充分,确保搭接质量,必要时采用旋喷桩补强防止漏水。


2.12.4施工冷缝有效搭接保证措施

若因停机导致施工间隔超过24h,相邻墙体施工过程中一旦出现冷缝,则在接缝处对已成墙(长度为500)重新切割搅拌。


3 施工效果


施工完成后,施工等级为一级的基坑工程应结合28d龄期钻芯取样进行强度测定水泥搅拌墙强度。


经测定采用此工艺施工的TRD水泥搅拌墙取芯芯样连续完整,坚硬,水泥搅拌均匀,呈现柱状,固结较好,含灰量高,芯样抗压强度代表值满足设计要求(设计抗压强度为1MPa)。强度试验成果见表2。

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4 结 语


在城市建设过程中,施工空间有限,周边环境复杂,地质条件复杂,地下水位高。TRD施工具有施工深度大,适用地层广泛,高度有限制的场所,具有高安全性,重心低,稳定性好的优点,墙体具有一定的强度,而且能作为止水帷幕,为基坑支护工程隔水提供了另一种施工工艺,TRD施工工艺在国外技术已经比较成熟,在我国浙江、上海等地区使用非常广泛

 

来源:《云南水力发电》
作者:王文凯

编辑整理:项敏

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