《水利工程施工新技术》-TRD工法-

■ 第１章　水工地基处理技术 

１ ．１　灌浆技术 

１ ．１ ．１　基岩灌浆技术 

１ ．１ ．２　覆盖层灌浆技术 

１ ．１ ．３　土坝灌浆技术 

１ ．１ ．４　高压喷射灌浆技术 

１ ．２　防渗墙技术 

１ ．２ ．１　混凝土防渗墙特点 

１ ．２ ．２　防渗墙的分类及适用条件 

１ ．２ ．３　防渗墙的作用与结构特点 

１ ．２ ．４　防渗墙的墙体材料 

１ ．２ ．５　防渗墙的施工工艺 

１ ．２ ．６　防渗墙的质量检查 

１ ．２ ．７　新型防渗墙墙体材料 

１ ．２ ．８　双轮铣成槽技术 

１ ．２ ．９　导杆式旋切成槽技术 

１ ．２ ．１０　其他浅槽孔薄壁成槽技术 

１ ．３　水泥土搅拌桩技术 

１ ．３ ．１　概述 

１ ．３ ．２　加固机理 

１ ．３ ．３　适用范围 

１ ．３ ．４　施工机具 

１ ．３ ．５　工艺流程 

１ ．３ ．６　ＳＭＷ 工法 

１ ．３ ．７　ＴＲＤ工法 

１ ．４　灌注桩工程 

１ ．４ ．１　适用地层 

１ ．４ ．２　桩型的选择 

１ ．４ ．３　设计原则 

１ ．４ ．４　灌注桩设计 

１ ．４ ．５　施工前的准备工作

１ ．４ ．６　造孔 

１ ．４ ．７　钢筋笼制作与安装 

１ ．４ ．８　混凝土的配置与灌注 

１ ．４ ．９　灌注桩质量控制 

１ ．４ ．１０　工程质量检查验收 

■ 第２章　隧洞工程

２ ．１　隧洞工程施工技术概述 

２ ．１ ．１　盾构法 

２ ．１ ．２　顶管法 

２ ．１ ．３　钻爆法 

２ ．１ ．４　新奥法 

２ ．１ ．５　全断面隧道掘进机法 （ ＴＢＭ） 

２ ．２　ＴＢＭ 掘进施工环节 

２ ．２ ．１　施工准备 

２ ．２ ．２　开挖掘进 

２ ．２ ．３　特殊地质条件隧道洞段掘进 

２ ．２ ．４　ＴＢＭ 接收与拆卸 

２ ．２ ．５　施工注意事项及影响因素 

２ ．２ ．６　ＴＢＭ 维护保养和检修 

■ 第３章　混凝土工程 

３ ．１　模板工程 

３ ．１ ．１　模板基本类型 

３ ．１ ．２　模板受力分析 

３ ．１ ．３　模板的制作、安装和拆除 

３ ．２　碾压混凝土 

３ ．２ ．１　原料选择及配合比设计 

３ ．２ ．２　施工准备 

３ ．２ ．３　碾压混凝土生产 

３ ．２ ．４　仓面施工工艺 

３ ．２ ．５　温度控制 

３ ．２ ．６　异种混凝土浇筑 

３ ．２ ．７　变态混凝土浇筑 

３ ．３　自密实混凝土 

３ ．３ ．１　概述 

３ ．３ ．２　原料选择及配合比设计 

３ ．３ ．３　施工 

３ ．３ ．４　堆石混凝土施工 

３ ．４　水下混凝土 

３ ．４ ．１　概述 

３ ．４ ．２　分类及施工条件 

３ ．４ ．３　原材料及配合比设计 

３ ．４ ．４　施工 

３ ．５　高性能混凝土 

３ ．５ ．１　概述 

３ ．５ ．２　原材料及配合比设计 

３ ．５ ．３　施工　

３ ．６　干贫混凝土 

３ ．６ ．１　概述 

３ ．６ ．２　配合比 

３ ．６ ．３　施工 

３ ．６ ．４　工程实例　

３ ．７　挤压混凝土 

３ ．７ ．１　概述 

３ ．７ ．２　施工设备 

３ ．７ ．３　配合比设计 

３ ．７ ．４　施工

３ ．８　模袋混凝土 

３ ．８ ．１　概述 

３ ．８ ．２　施工条件 

３ ．８ ．３　模袋及配合比设计 

３ ．８ ．４　施工 

■ 第４章　生态护坡技术  

４ ．１　铺草皮护坡 

４ ．１ ．１　概述 

４ ．１ ．２　技术特点 

４ ．１ ．３　草皮生产技术 

４ ．１ ．４　设备与材料 

４ ．１ ．５　适用条件及施工工艺 

４ ．２　液力喷播植草护坡 

４ ．２ ．１　概述 

４ ．２ ．２　技术特点 

４ ．２ ．３　设备与材料 

４ ．２ ．４　适用条件及施工工艺 

４ ．３　客土喷播植被护坡 

４ ．３ ．１　概述 

４ ．３ ．２　技术特点 

４ ．３ ．３　设备与材料 

４ ．３ ．４　适用条件及施工工艺 

４ ．４　三维植被网护坡 

４ ．４ ．１　概述 

４ ．４ ．２　技术特点 

４ ．４ ．３　设备与材料 

４ ．４ ．４　适用条件及施工工艺　

４ ．５　植生带植草护坡 

４ ．５ ．１　概述 

４ ．５ ．２　技术特点 

４ ．５ ．３　植生带生产 

４ ．５ ．４　设备与材料　

４ ．６　框格骨架植被护坡 

４ ．６ ．１　概述 

４ ．６ ．２　浆砌石骨架植被护坡 

４ ．６ ．３　钢筋混凝土框格骨架植被护坡　

４ ．７　生态袋植被护坡 

４ ．７ ．１　概述 

４ ．７ ．２　技术特点 

４ ．７ ．３　生态袋护坡结构构成 

４ ．７ ．４　设计原则及施工工艺

４ ．８　生态混凝土护坡 

４ ．８ ．１　概述 

４ ．８ ．２　技术特点 

４ ．８ ．３　生态混凝土制备 

４ ．８ ．４　施工工艺 

４ ．９　其他护坡方法 

４ ．９ ．１　喷植混凝土护坡 

４ ．９ ．２　石笼护岸 

４ ．９ ．３　多孔质护岸 

▍节选 

▍1.3.7 TRD工法

1.3.7.1工艺原理

TRD工法，又称渠式切割水泥土连续墙，是日本神户制钢所开发，经国内消化、改进后发展起来的一种新型水泥土搅拌墙施工技术。该工法机具兼有自行掘削和混合搅拌固化液的功能。与传统的SMW工法采用垂直轴纵向切削和搅拌施工方式不同，TRD工法首先将链锯型切削刀具插入地基，掘削至墙体设计深度，然后注入固化剂.与原位土体混合搅拌，并持续横向掘削、搅拌，水平推进，构筑成高品质的墙壁状固化体地下连续墙。

1.3.7.2技术特点

TRD工法主要通过动力箱液压马达驱动链锯式切割箱，分段连接钻至预定深度，水平横向挖掘推进，同时在切割箱底部注入固化液，使其与原位土体强制混合搅拌，形成等厚度水泥土搅拌连续墙。基坑支护工程中可插入型钢以增加水泥土搅拌墙的刚度和强度。该工法将水泥土搅拌墙的搅拌方式由传统的垂直轴螺旋钻杆水平分层搅拌，改为水平轴链锯式切割箱沿墙深垂直整体搅拌。与SMW三轴水泥土搅拌桩和混凝土地下连续墙技术相比，主要具有如下优点：

（1）设备稳定性高。通过低重心设计，与其他方法相比，机械设备的高度降低至10～12m左右，施工安全性提高。

（2）高精度灵活施工。在水平方向和垂直方向可以进行高精度的施工。另外，TRD工法可将主机架变角度，与地面的夹角最小为30°，可以施工倾斜的水泥土墙体，满足特殊设计要求。

（3）突出的开挖能力和经济性。对于坚硬地基（砂砾、泥岩、软岩等）具有较高的切割能力，可以大大缩短工期、减少工程造价。

（4）垂直方向质量均匀。在垂直方向进行整体的混合与搅拌，即使对于性质差异的成层地基也能够在深度方向形成强度均一的均质墙体。相对于传统的水泥土搅拌桩，在相同地层条件下，TRD工法桩身深度范围内的水泥土强度普遍提高。水泥土无侧限抗压强度在0.5～2.5MPa范围之内。

（5）墙体的连续性较好。墙体整体性好，连续性强，施工缝少，止水性能优异。经过TRD工法加固的土体渗透系数在砂质土中可以达i×10-7～10-、8cm/s，在砂质黏土中达到i×10~9cm/s。成墙作业连续无接头，型钢间距可以根据设计需要调整，不受桩位限制。

（6）墙体芯材间距可任意设定。由于墙体等厚，芯材可以以任意间距插入。

（7）施工过程的噪声、振动小，环境影响小。

1.3.7.3适用范围

TRD工法不仅可以适用于N值小于100的软土地层，还可以在直径小于100mm,qu≤5MPa的卵砾石、泥岩和强风化基岩中施工，适应地层广泛。包括人工填土、黏性土、淤泥和淤泥质土、粉土、砂土、碎石土和岩石等土层；地基土层存在下列情况时，设计前应进行先期试验，以确定其适用性：

（1）地下障碍物较多；

（2）圆锥动力触探试验的锤击数实测平均数N’as大于100或无侧限抗压强度大于5MPa;

（3）粒径大于100mm的颗粒含量大于30%;

（4）土的有机质含量大于5%;

（5）受承压水影响或地下水渗流速度较快的土层。

TRD工法机具成墙厚度和深度根据设备型号不同而异。渠式切割水泥土连续墙的墙厚宜取550～850mm。当墙厚为550mm时，最大应用深度不宜大于20m；当墙厚为600～700mm时，最大应用深度不宜大于35m：当墙厚为700～850mm时，最大应用深度不宜大于50m。

由于具有成墙深度大、地层适应性强、连续性及均匀性好等特点，渠式切割水泥土连续墙具有优异的防渗、止水性能。在国内外的实践中，常用来作为基坑的截水帷幕和水利大坝的防渗墙，部分工程中利用渠式切割水泥土连续墙阻隔地层中的深层承压水，取得了较好的效果。

1.3.7.4施工机具

1.TRD工法施工机械

目前国内TRD工法渠式切割机主要有三种类型：35型、60型和70型。不同机型的成墙深度和墙体厚度可按表1-23选取。

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工程中60型使用最为普遍，实际工程中施工50m深度以上的墙体时，难度大、质量控制难、机械损耗严重，因此设计成墙深度一般不宜超过50m，当超过50m时，应采用性能优异的机械和由经验丰富的施工班组施工，且应通过先期试验确定施工工艺和施工参数。

工程中常用的墙体厚度为600mm、700mm和850mm，当工程中需要采用其他规格的墙体厚度时，应在550～850mm之间按50mm的模数选取。

TRD工法渠式切割机械由主机和刀具系统组成。主机包括底盘系统、动力系统、操作系统、机架系统。主机底盘下设履带，用两条履带板行走；底盘上承载主机设备。动力系统包括液压和电力驱动系统。操作系统包括计算机操作系统、操作传动杆以及各类仪器仪表。机架系统在履带底盘上设置有竖向导向架和横向门型框架。横向门型框架上下设2条滑轨，下滑轨铰接于主机底盘上，上滑轨由背部的液压装置支撑锁定于垂直位置上。根据待建设墙体的需要，门型框架通过液压杆可在30°~90°范围内旋转，从而进行与水平面最小可以成30°的斜墙施工（图1-35)。

图 1-35 TRD 施工设备与斜墙施工示意

由刀具立柱、刀具链条、刀头底板和刀头组成的刀具系统称为箱式刀具，又称切割箱。相邻刀具链节为活动连接。TRD工法施工工艺原理如图1-36所示。刀具立柱设置于渠式切割机机架内，其上安装刀具链条。刀具链条的链节数量一般不少于六个，刀头底板位于刀具链节上，具有不同的规格，宽度为325～875mm。渠式切割机通过改变刀头宽度，形成以50mm为一级，宽度变化范围为550～900mm的水泥土连续墙。

图 1-36 TRD 工法施工工艺原理

TRD工法单节箱式刀具（切制箱）如图1-37所示。刀头底板上安装有数个可拆卸刀头，具体刀头数量由刀头底板的排列方式确定，以保证墙体宽度方向能全断面覆盖有刀头。可拆卸刀头在切制施工中磨损后，可方便地拆卸、更换。刀头型式一般分为三种：标准刀头适用于一般地层；齿形刀头适用于卵砾石地层；圆锥形刀头适用于硬质黏土地层。

图 1-37 单节箱式刀具（切割箱）‍‍

2.主要施工设备组合

TRD工法配套设备及施工布置示意如图1-38所示。

图 1-38 TRD工法配套设备及施工布置示意

以CMD850型TRD工法机为例，设备组合如表1-24所示。

1.3.7.5施工工序

TRD工法施工工序可以分为三步：箱式刀具组装掘进工序、水泥土搅拌墙建造工序、箱式刀具拔出分解工序。其中，水泥土搅拌墙建造工序有三步施工法、二步施工法和一步施工法。三步施工法主要包括先行挖掘、回撤挖掘、成墙三个步骤，即锯链式箱式刀具钻至预定深度后，首先注入切割液先行挖掘一段距离，然后回撤挖掘至原处，再注入固化液向前推进搅拌成墙；一步施工法是指箱式刀具钻至预定深度后即开始注入固化液向前推进挖掘搅拌成墙。

1.箱式刀具组装掘进工序

TRD工法的显著工艺特点在于刀具立柱是由刀具立柱节组装而成的。刀具立柱节、刀具链条、刀头底板和刀头组成箱式刀具节。

箱式刀具组装掘进的顺序如下：

①首先将带有随动轮的箱式刀具节与主机连接切割出可以容纳1节箱式刀具的预制沟槽;

②切割结束后，主机将带有随动轮的箱式刀具节提升出沟槽，往与施工方向相反的方向移动；移动至一定距离后主机停止，再切割1个沟槽，切割完毕后，将带有随动轮的箱式刀具节与主机分解，放入沟槽内，同时用起重机将另一节箱式刀具放入预制沟槽内，并加以固定;

③主机向放入预制沟槽内的箱式刀具节移动;

④主机与预置沟槽内的箱式刀具节相连接，然后将其提升出沟槽;

⑤主机带着这一节箱式刀具向放在沟槽内带有随动轮的箱式刀具节移动;

⑥主机移动到位后停止，与带有随动轮的箱式刀具节连接，同时在原位进行更深的切割;

⑦根据设计施工深度的要求，重复①～⑥的顺序，直至完成施工装置的架设。

2.水泥土搅拌墙建造工序

TRD工法渠式切割水泥土墙的整个施工过程见上图，施工顺序如下：

i 主机施工装置连接，直至带有随动轮的箱式刀具节抵达待建设墙体的底部；

ii 主机沿沟槽方向作横向移动，根据土层性质和刀具各部位的工作状态，选择向上或向下的切割方式；切割过程中由箱式刀具底部喷出切割液和固化液；在链式刀具旋转作用下切割土与固化液混合搅拌；

iii 主机再次向前移动，在移动的过程中，将型材按设计要求插入已施工完成的墙体中，插入深度用直尺测量；

iv 施工间断而箱式刀具不拔出时，须进行刀具养护段的施工；

v 再次启动后，回行切割和先前的水泥土连续墙进行搭接切割。

根据施工机械是否反向施工以及何时喷浆的不同，渠式切割水泥土墙施工工法共有一步施工法、两步施工法、三步施工法三种。一步施工法即开挖、建造（混合、搅拌）通过单向一步施工完成的施工方法。两步施工法即开挖、建造（混合、搅拌）通过往返二步施工完成的施工方法。三步施工法即开挖、横向回位、建造（混合、搅拌）通过往→返→往三步施工完成的施工方法。工程中一般多采用一步和三步施工法。三步施工法搅拌时间长，搅拌均匀，可用于深度较深的水泥土墙施工；一步施工法直接注入固化液，易出现箱式刀具周边水泥土固化的问题，一般可用于深度较浅的水泥土墙的施工。

3.箱式刀具拔出分解工序

在施工完成的墙段端部拔出箱式刀具。箱式刀具拔出作业时，应在墙体施工完成后立即与主机分离。根据箱式刀具的长度、起重机的起吊能力以及作业半径，确定箱式刀具的分段数量。箱式刀具拔出过程中应防止水泥土浆液液面下降，为此，应注入一定量的固化液，固化液填充速度应与箱式刀具拔出速度相匹配。‍

1.3.7.6施工工艺流程

以下为常用的TRD三步施工法工艺流程图（图1-41):

图 1-40 TRD工法三步施工法工艺流程‍

▍其 他 略……