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管廊竖井施工的TRD工法应用

TRD工法 2024年3月8日 项敏 363

摘  要 

摘要:以雄安新区某市政综合管线工程中的管廊竖井施工为例,根据现场实际情况和地质条件。为确保管廊竖井开挖作业时围护结构无渗漏情况,以及对周边道路和地表造成的影响。采用TRD工法施工的水泥土连续墙作为竖井止水帷幕,通过介绍该工法的施工工序以及施工过程中对水泥浆配置、切刀安拆、土体切削以及喷浆压力和喷浆搅拌等工序控制,以及施工质量要点的把控,并结合TRD工法试验墙试验和施工过程中的相关监测数据,验证了TRD工法在地基与基础工程范围内的应用前景将逐步得到推广。


关键词:TRD工法;施工工序;施工质量点把控;施工检测及监测


1 引 言  


为合理开发利用地下空间,随着管廊地下结构施工技术的逐步推广,对于管廊竖井以及较深基坑的围护结构要求越来越高。对地下水位较高地区,围护结构的止水防渗要求更是施工成败的关键。除了造价相对昂贵的钢筋混凝土地下连续墙施工工法可以满足较高要求的止水效果,而其他三轴搅拌桩、高压旋喷桩以及小齿口钢板桩止水帷幕结构均不能完全满足防渗效果。通过采用TRD水泥土连续墙施工工法在管廊竖井的止水施工工程中,从经济以及止水作用上均取得了较好效果。

 

2 工程概况及地质、水文概况 


2.1工程概况

该工程地下管廊结构埋深位于地下-8.45 m,竖井围护结构采用混凝土灌注桩,止水帷幕结构采用TRD(水泥土连续墙)的设计方案。其中TRD施工深度32.0 m,墙厚800 mm,水泥掺量25%。要求TRD水泥土连续墙2 8d无侧限抗压强度大于1.0 MPa,水泥的渗透系数应满足抗渗性能要求,且不应大于1×10-7 cm/s。混凝土灌注桩桩径8 0 0 m m,设计深度13.0 m,采用水下C30混凝土。拟施工的竖井周边有堆放材料的混凝土硬化地面,在后期使用时对沉降有要求。


2.2地质与水文地质条件

根据勘察报告,施工地点的施工现场地层情况为:第三纪一般沉积层:第④层:粉质黏土:黄褐色、硬塑~可塑,含锈斑、偶见姜石,夹黏质粉土薄层,为中压缩性土。本层层底标高介于-3.43~-9.56 m,层厚0.60~7.10 m。第⑤层:粉细砂层:黄褐色、灰褐色,中密~密实,湿~饱和,矿物质成分以石英、长石为主,夹砂质粉土及中砂层。本层层底标高介于-7.79~-13.26 m,层厚3.20~6.35 m。第⑥层:黏质粉土~粉质黏土,褐黄~灰色,饱和,密实,硬塑,偶见姜石,夹细砂薄层。本层层底标高介于-13.86~-25.41 m,层厚2.60~12.10 m。第⑦层:中砂:褐黄色,饱和,密实,含石英、长石、云母等,夹有黏质粉土薄层。本层层底标高介于-26.79~-37.74 m,层厚7.60~11.10 m。本层以下无施工进尺,地层未描述。


根据勘察报告,TRD施工进尺范围内存有一层地下水,该地下水主要赋存于第⑦层中,其稳定水位埋深为-29.35~-35.50 m,地下水类型为承压水,水量较大,以地下水径流补给为主,年升降幅度不受季节变化影响。


施工场地工程地质条件见表1。

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3 施工方法和工序 


施工方法采用三工序成墙的施工方法(即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌),对地基土充分混合、搅拌松动后再进行固化成墙搅拌。施工现场需要严格检查复核桩机垂直度、桩机的移位,切割箱的钻进深度、挖掘速度,检查浆液的拌制、水灰比等。当天成型墙体须搭接已成型墙体不小于50 cm,搭接部位需确保切割箱体垂直无倾斜,搭接区域施工中应慢速搅拌,使固化液与混合泥浆充分混合、搅拌,保证搭接质量。


TRD工法施工流程图如图1所示。

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4 施工工艺 


4.1施工准备

止水帷幕中心线放样后,对施工场地进行铺设钢板或路基箱等加固处理措施,确保施工场地满足机械设备对地基承载力的要求,确保桩机的稳定性。施工前用挖掘机沿止水帷幕中心线平行方向开挖工作沟槽,沟槽宽度约1.0 m,沟槽深度约1.5 m,挖沟槽余土应及时处理,保证TRD工法正常施工。


钻机就位:用挖掘机开挖深度约3 m、长度约3 m、宽度约1 m的预埋穴,并用吊车将预埋箱吊放入预埋穴内。用指定的吊车将切割箱逐段吊放入预埋穴,利用支撑台固定;TRD工法水泥土搅拌桩移动至预埋穴位置连接切割箱,主机再返回预定的施工位置进行切割箱自行打入挖掘工序。

管廊竖井施工的TRD工法应用

水泥浆制备:TRD水泥土墙水泥掺量不小25%,固化液混合泥浆流动性宜控制在150~28 0 mm。采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,固化液水灰比:宜为1.5,具体根据试验结果而定,现场每盘浆液用水量、水泥量通过电脑计算,根据混合浆液的状态进行调整,浆液拌制采用自动拌浆设备,后台标明施工参数。水泥浆液配置好后,停滞时间不得超过2 h,防止发生浆液离析,影响水泥浆液与土体的均匀拌合。

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4.2 TRD工法成墙

主机与切割箱连接,进行三工序(先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌)形成等厚度水泥土搅拌地下连续墙施工。


(1)先行挖掘:通过压浆泵注入挖掘液,切割箱向前推进,挖掘松动原土层、切割成槽一段行程。


(2)回撤挖掘:根据作业功效,一段行程的成槽完成后,切割箱再回撤至切割起始点。


(3)成墙搅拌:切割箱回撤至切割起始点后更换浆液,通过压浆泵注入固化液(水泥浆液),切割箱向前推进并与挖掘液混合泥浆混合搅拌,形成等厚度水泥土搅拌墙

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5 施工质量要点把控 


5.1垂直度控制要点

(1)施工前根据TRD工法设备重量,对施工场地进行铺设钢板或路基箱等加固处理措施,钢板铺设不应少于2层,分别平行与垂直于沟槽方向铺设,确保施工场地满足机械设备地基承载力的要求;确保桩机、切割箱的垂直度。


(2)施工时应保持TR D工法桩机底盘的水平和导杆的垂直,施工前采用测量仪器进行轴线引测,使TRD工法桩机正确就位,并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1/300。


(3)切割箱自行打入时,在确保垂直精度的同时,将挖掘液的注入量控制到最小,使混合泥浆处于高浓度、高黏度状态,以便应对急剧的地层变化。施工过程中通过安装在切割箱体内部的测斜仪,可进行墙体的垂直精度管理,墙体的垂直度不大于1/300。


5.2成墙过程中控制要点

(1)当天成型墙体应搭接已成型墙体500 mm;搭接区域应严格控制挖掘速度,使固化液与混合泥浆充分混合、搅拌,搭接施工中须放慢搅拌速度,保证搭接质量。


(2)TRD工法成墙搅拌结束后或因故停待,切割箱体应远离成墙区域不少于3 m,并注入高浓度的挖掘液进行临时退避养生操作,防止切割箱被抱死。


(3)一段工作面施工完成后,进行拔出切割箱施工,利用TRD主机依次拔出,时间应控制在4 h以内,同时在切割箱底部注入等体积的混合泥浆。拔出切割箱时不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降,注浆泵工作流量应根据拔切割箱的速度做调整。

 

6 施工检测和监测 


6.1施工检测

TRD正式施工前进行了试验墙,并进行浆液试块强度试验、芯样强度试验以及渗透性检测,墙身强度应采用试块试验并结合28 d龄期后钻孔取芯来综合判定墙体质量。①切割搅拌完成尚未凝固的水泥土制作70.7×70.7×70.7 mm试块,采用水下养护测定28 d无侧限抗压强度。②试验墙养护期28 d后采用φ110钻头钻钻取墙芯,取芯的抗压试件应直接采用高径比1∶1的圆柱体。③采用扰动较小的设备来获取芯样,可采用双管单动取样器,钻进过程中保证平稳回转钻进,使用的钻杆应事先校直。为避免钻具抖动,造成墙体的扰动,建议在取样器上加接重杆,并应确保钻孔垂直度偏差不大于1/300。


6.2施工监测

根据设计要求和监测规范要求,对TRD施工区域周边地表布置沉降观测点。并根据不同施工阶段工况和天气情况调整监测频率。具体相关监测数据值参见表2。

管廊竖井施工的TRD工法应用

通过施工阶段的监测数据对比分析,以及日常巡视情况观察,在进行TRD搅拌和喷浆施工过程中,周边地表变形状况均在设计和规范要求范围内。TRD工法墙周边地表无沉降现象。

 

7 结 语 


对于近些年来出现的地下管廊等新型地下结构,对结构施工的防渗要求更高。通过采用TRD工法完全能满足防渗要求,并且对周边建(构)筑物影响小;在保证施工质量的前提下,既提高了施工效率,更给企业创造了可观的经济利润。也验证了TRD工法在地基与基础工程范围内的应用前景将逐步得到推广的可能性。


来源:《城市勘测》
作者李玉龙

编辑整理:项敏

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