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紧邻轨道交通区间的超深TRD工法施工质量分析

TRD工法 2024年2月2日 项敏 249

摘  要 

摘要:为了实现基坑施工微扰动,保障邻近轨道交通的运营安全,在原有等厚度水泥土搅拌墙TRD)技术基础上研究超深TRD工法的变形控制、微扰动控制改进工艺等措施,并形成实用新型工艺。该工法较传统工法具有适应性强、施工精度高、成墙品质好、均匀性好等明显优势。上海某深基坑工程紧邻轨道交通站房及轨道交通地面线等,建设条件复杂,采用超深TRD工法进行槽壁加固,通过施工过程跟踪和质量检测分析,直接验证了该工法在环境影响控制、止水防渗性能和无侧限抗压强度等方面的突出表现,证明了该工法运用于复杂环境下基坑工程的可靠性和优越性。


关键词:轨道交通区间;TRD工法;施工精度;环境保护;止水防渗性能;无侧限抗压强度

 

引 言 


上海某深基坑工程位于闵行区,基坑最大开挖深度为15.8 m,基坑南侧紧邻轨道交通站房及轨道交通地面线,对基坑施工变形控制要求较高。因此,在围护结构外侧采用TRD工法进行槽壁加固TRD工法墙体厚800mm,深度分别为30m、33m、48m,总长度约为664m。基坑与轨道交通线路及站房平面关系示意见图1,基坑与轨道交通线路及站房剖面关系示意见图2。

 

紧邻轨道交通区间的超深TRD工法施工质量分析

紧邻轨道交通区间的超深TRD工法施工质量分析

TRD工法墙趾位于⑦2-2粉细砂层。场地主要土层特性见表1。

紧邻轨道交通区间的超深TRD工法施工质量分析

场地地下水类型主要为潜水和承压水。其中,承压水主要集中于⑦层和⑨层,水头埋深一般为3~12 m。场地范围内⑤1-1层为灰色粉质黏土夹砂质粉土层,并不连续分布,因此,并未将该层定为微承压水含水层。


1 紧邻轨道交通区间的TRD工法施工工艺研究 


1.1 轨道交通区间复杂环境对施工的不利影响

该工程紧邻轨道交通、铁路保护区施工,周边环境保护要求极高,安全风险及专业难度大。TRD工法施工范围内存在已拆除建筑的废弃物、旧桩及水泥土搅拌桩等,对TRD设备的正常运行构成较大挑战。TRD工法墙最大深度达48 m,施工区域离轨道交通地面运行线最近距离约10 m,给配合TRD插拔接头箱的履带吊运行速度和安全带来了极大的限制。TRD工法墙转角达21处,插拔接头箱工序繁琐且工期较长。

 

1.2 TRD工法微扰动施工措施

1)施工工艺流程。紧邻轨道交通区间的超深TRD工法槽壁加固需严格按照以下工序施工:现场踏勘→机械进场→地面整平→设备安装调试→测量定位→成槽施工→预埋箱吊放→设备就位→切割箱安装→测斜仪放置→先行挖掘→回撤挖掘→成墙搅拌→重复前三道工序至施工结束→切割箱分解→设备拆除退场。


2)施工工艺参数。紧邻轨道交通区间的超深TRD工法槽壁加固采用先行挖掘、回撤挖掘、再注入固化剂搅拌的三循环成墙工艺。先行挖掘速度控制在1 m/h内,成墙搅拌速度控制在2 m/h内。水泥土搅拌墙采用42.5级的普通硅酸盐水泥,挖掘液水灰比控制在5.0∶1.0到10.0∶1.0区间内,固化液水灰比控制在1.2∶1.0到1.5∶1.0区间内,水泥掺量控制在25%~30%(450~540 kg/m3)范围内,墙位偏差控制值为±20 mm,成墙厚度偏差控制在0~+20 mm范围内,墙身垂直度误差不得超过1/300,墙深偏差控制在0~+50 mm范围内。


TRD工法槽壁加固主要施工参数见表2。

紧邻轨道交通区间的超深TRD工法施工质量分析

3)施工方法及检测。施工时先“外”后“内”(先做基坑外侧,再做基坑内侧),同步反馈轨道交通工程变形监测数据。待TRD工法墙达到强度后进行该处的地下连续墙施工。


TRD工法墙采取钻芯取样的方式进行强度检测,要求28 d无侧限抗压强度≥1.0 MPa。按一个独立延米墙身进行取样,数量不少于墙身总延米的1%,且每个分区基坑的每条边不应少于1延米;每延米取芯数量不应少于5组,并应在基坑坑底附近设取样点。钻取墙芯采用地质钻机和可靠的取芯钻具,钻取芯样后留下的空隙应注浆填充。


2 TRD工法施工质量及环境影响分析 


2.1 施工精度控制

TRD工法施工过程中应安排专人负责跟踪TRD设备移位,复核切割箱的垂直度、钻进深度和钻进速度。可通过机械自带的TRD设备操作系统,准确控制先行挖掘速度(0.75 m/h)和成墙搅拌速度(1.10 m/h);通过多段式测斜仪监测切割箱下沉过程中水平与竖直方向的数据,随时操纵调节,控制墙深偏差小于50 mm、墙位偏差小于20 mm、墙厚偏差小于20 mm,垂直度偏差不大于1/300;检查固化液及挖掘液的拌制、控制水灰比并进行泥浆比重和流动度测试,确保水泥掺量不低于25%、固化液水灰比达到1.2∶1.0、挖掘液水灰比达到10.0∶1.0。TRD工法施工精度控制指标和方法见表3。

紧邻轨道交通区间的超深TRD工法施工质量分析

2.2 环境影响控制

该工程紧邻轨道交通、铁路保护区施工,周边环境保护要求极高,需对超深TRD工法施工全过程进行环境保护监测,由专业监测单位负责施工期间对周边环境、道路、地下管线、居民房屋及邻近建筑物的观测、技术处理等工作。


监测数据显示,在超深TRD工法施工期间,轨行区建筑物竖向位移累计最大变化量为2.20 mm,周边管线竖向位移累计最大变化量为0.71 mm,两者均变化平缓且日趋稳定,均在相关标准及设计许可的规定范围内,满足环境保护要求。


所以,超深TRD工法可以较好地限制土体沉降和侧向位移,从而减小施工对附近道路、地下管线、居民房屋及邻近建(构)筑物的影响,对轨道交通区间起到良好的保护作用。


2.3 止水防渗性能

围护结构的止水防渗性能不仅对基坑自身安全具有较大的保障作用,对于周边环境的保护也具有重要意义。该工程基坑围护结构采用TRD工法槽壁加固+地下连续墙组合围护结构的形式,基坑大小约50.0 m×40.0 m,深15.8 m,分3层开挖。通过对整个施工阶段坑外地下水位的监测及围护结构止水效果的观察,发现基坑外地下水位无明显变化,均保持相对稳定,基坑内开挖后墙面较为干燥,未发现有漏水、渗水现象。


因此,超深TRD工法在止水防渗方面也具备极佳的性能,足以为深基坑开挖提供有效的封闭止水保障,同时将施工对轨道交通区间的扰动影响控制在较小范围内。


组合围护结构开挖后止水效果实景见图3。

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2.4 无侧限抗压强度检测

无侧限抗压强度是TRD工法槽壁加固施工质量验收的重要参数之一。按照设计要求和《建筑地基检测技术规范》(JGJ 340—2015),在TRD工法施工结束28 d后,采取钻芯取样的方式进行无侧限抗压强度检测。检测采用XY-100钻机(钻头直径为ϕ110 mm)实施全桩长钻探取芯,用芯样管回旋钻进的方法,严格控制进尺,尽量保持芯样的连续性。每处芯样取上部(1.81~2.23 m深)、中上部(13.33~13.69 m深)、中部(24.53~24.95 m深)、中下部(35.01~35.41 m深)、下部(46.08~46.49 m深)试样各3份,检测无侧限抗压强度,计算平均值,以平均强度最小部位的无侧限抗压强度作为该处芯样的代表值。


TRD工法水泥土搅拌墙检测成果见表4。

紧邻轨道交通区间的超深TRD工法施工质量分析

13个点位的钻芯取样检测结果均表明超深TRD工法水泥土搅拌墙各个深度墙体的均匀性较好,所有芯样试块的无侧限抗压强度均达到不低于1.0 MPa的设计要求,且墙深偏差皆小于50 m。


因此,使用超深TRD工法进行槽壁加固具有良好的施工质量,为基坑开挖以及轨道交通区间的安全提供了有力保障。

 

3 结 语


该工程对邻近轨道交通区间的TRD工法施工工艺在控制变形、防扰动等方面主要采取了如下改进措施:

1)采用先行挖掘、回撤挖掘、再注入固化剂搅拌的三循环成墙工艺。

2)先行挖掘速度控制在1m/h内,成墙搅拌速度控制在2m/h内。

3)水泥土搅拌墙采用42.5级普通硅酸盐水泥,控制挖掘液水灰比在5.0∶1.0到10.0∶1.0区间内。固化液水灰比在1.2∶1.0到1.5∶1.0区间内,水泥掺量在25%~30%(450~540 kg/m3)范围内。

4)墙位偏差控制值为±20 mm,成墙厚度偏差控制值为0~+20 mm,墙身垂直度误差不得超过1/300,墙深偏差控制值为0~+50 mm。

 

由该工程的施工过程和结果可知,采用防扰动改进措施的超深TRD工法不仅具有适应性强、安全低噪、直观精准等工艺优势,同时表现出良好的环境保护效果、优越的止水防渗性能和高强均匀的成墙品质,比之传统工法更符合当今时代安全、环保的生产理念。

 

改进后的超深TRD工法施工工艺在紧邻轨道交通运行轨道、存在地下障碍物等复杂工况下顺利完成了最深达48 m的槽壁加固施工,取得了显著成效,证明改进工艺的TRD工法水泥土搅拌墙适用于复杂环境下的深基坑止水帷幕体系,在城市地下空间综合开发日益增多的背景下具有较大的推广价值和应用前景。


来源:《隧道与轨道交通》
作者姜春阳

编辑整理:项敏

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