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北京地区采用TRD止水帷幕工法的固化液掺量研究

TRD工法 2021年11月7日 项敏 180





TRD工法应用案例














北京地区采用TRD止水帷幕工法的固化液掺量研究

田丁



摘  要

摘要:工程位于北京市通州区,北侧距离北运河210 m,地下水位较高。另外工程附近存在局部污染性的地下水源,因此降水设计采用止水帷幕的地下水控制方式,目的是切断承压水层与基坑内的水力联系,保证基坑内的降水作业不引起基坑外侧的水位变化,达到防止外侧污染水扩散的目的。通过试验和工程实践,对TRD工法在本地区的应用配合比进行了初步分析。


关键词:北京地区;TRD工法;止水帷幕;污染水;固化液



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TRD止水帷幕简介

1.1 Trd止水帷幕的特点

TRD工法的主要特点是施工深度深,可达50m以上。墙体厚度可在550~850 mm之间选择,常用厚度550 mm,700 mm,800 mm,850 mm。适用地层广,可以适用于N值不大于120击的软、硬质土层,中粗砂质土层,还可以在颗粒直径小于100 mm的卵砾石层和全风化以及强风化软岩中施工。


1.2 Trd止水帷幕的优点

机械设备稳定性好,低重心,设备高度控制在10 m左右,没有设备倾覆风险,施工安全性高。垂直度精度高,自带测斜系统,可以在水平和垂直方向高精度施工,数据化监控质量有保障。垂直方向质量均匀。在垂直方向进行整体混合与搅拌,即使对于性质存在差异的成层地基也能在深度方向形成强度较高的均质墙体。墙体的连续性。墙体整体性好,连续性强,施工缝少,切割箱体连续进行横向行走构筑无缝搭接高品质止水性的水泥土搅拌墙,止水性能优异。施工噪声小,振动小,环境影响小。可形成等厚度水泥土搅拌墙,可插入H型钢、组合钢箱、钢管、钢筋混凝土预制构件等劲性构件,形成等厚度劲性水泥土搅拌墙。芯材间隔可根据需要自由调节。


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1.3 Trd止水帷幕工艺流程


切削:通过轨链上安装的刀头进行切削,刀头被压附在原状地基上、通过轨链转动带动向上方或下方进行切割动作。


搅拌:通过轨链滚动形成的对流来进行混合切削搅拌。


混合:原状土与水泥浆形成流态的混合浆体,搅拌均匀,废浆液由地表排出。



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工程地质与水文地质条件


本工程位于北京市通州区小圣庙路,基坑工程采用TRD试验及工程应用分析确定施工参数。根据现场勘探、原位测试及室内土工试验成果,按沉积年代、成因类型将本工程初步勘察最大勘探深度(70.00 m)范围内的地层,划分为人工堆积层、新近沉积层和第四纪沉积层三大类,并按地层岩性及工程特性进一步划分为12个大层及亚层(本工程与相邻地块统一进行地层划分,部分地层序号缺失),现分述如下。表层为一般厚度0.60~2.70 m(局部JC13号孔附近分布的人工堆积层厚度为4.50 m)的人工堆积之粘质粉土素填土、砂质粉土素填土1层及房渣土1 1层。人工堆积层以下为新近沉积的粉砂、细砂2层及粘质粉土、砂质粉土2 1层;细砂、粉砂3 2层。新近沉积层以下为第四纪沉积的细砂、中砂4层;粘土、重粉质粘土5层及粘质粉土、砂质粉土5 1层;细砂、中砂6层及粉质粘土、粘质粉土6 1层;粉质粘土、重粉质粘土7层,粘质粉土、砂质粉土7 1层及细砂、中砂7 2层;细砂、中砂8层及粘质粉土、粉质粘土8 1层;重粉质粘土、粉质粘土9层,粘质粉土、砂质粉土9 1层,细砂、中砂9 2层及粘土9 3层;粉质粘土、重粉质粘土10层,粘质粉土、砂质粉土10 1层,细砂10 2层及粘土10 3层;细砂、中砂11层,重粉质粘土、粉质粘土11 1层及粘质粉土、砂质粉土11 2层;重粉质粘土、粉质粘土12层及粘质粉土、砂质粉土12 1层。

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试验段TRD成墙参数


墙深50 m,墙厚800 mm。为满足50 m深度要求,共需要选配11节切割箱,由下至上排列分别是:1节4.3 m被动轮+10节4.88 m切割箱,总长53.1 m,余尺3.1 m。


挖掘液混合泥浆流动度宜控制在160~240 mm。固化液拌制采用P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。


TRD试成墙三段,每段3 m,水泥掺量分别为20%,25%,30%,正式工程施工掺量选取25%(其中土重度为19 kN/m3;水灰比均为1.2)。


TRD工法采取软取芯浆液试件进行强度试验,设计要求是28 d,无侧限抗压强度不小于0.8 MPa。


固化液混合泥浆流动度宜控制在150~280 mm。挖掘液水灰比为5~10;墙身垂直度误差不得超过1/250,墙位偏差±20 mm,墙深偏差0~+50 mm,成墙厚度偏差0~+20 mm。


本工程等厚度水泥土搅拌墙功效评估见表1。

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通过综合评价,考虑保养维护时间,在满足材料供应,且给水供电顺畅的情况下,完整功效约7 m/d。



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试验段施工照片

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TRD成墙试件及芯样不同龄期强度变化

试件强度与时间变化关系见表2。

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通过地勘测试,勘测地下水温度为25℃,因此模拟同条件,养护温度25℃,湿度100%,28 d内的试件强度测试,试件随时间的强度变化基本呈现线性变化。


不同水泥掺量水泥土钻芯取样强度对照见表3。

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不同龄期试件强度


对同一水泥掺量、同一台班成墙的墙体分14 d及28 d取芯试压,芯样强度结果对比见表4。

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结束语

28d水泥土试件强度变化曲线是一组平滑曲线,在第7 d就能满足设计强度要求;且同一水泥掺量、同一台班、同一深度范围内,14 d的芯样强度与28 d的芯样强度无较大差异,在施工进度安排上,可以考虑工期提前。芯样在不同地层的强度曲线可以看出,在第4层、6层、8层地层中强度普遍较高,在第3 2层、5层、7层、9层强度偏低,在第2层离散性较大。其中第4层、6层、8层地层为细砂、中砂层,为含水层,芯样强度较高;第3 2层、5层、7层为粘土、粉质粘土、重粉质粘土地层,为隔水层,含水较少,但芯样强度最低值1.0 MPa,满足设计要求;第2层含水为上层滞水,含水量分布不均,芯样强度离散性较大。说明各含水层墙体强度较高,帷幕止水效果较好。


对照不同水泥掺量的芯样强度曲线,从总体上看,水泥掺量与芯样强度趋近于正比。20%的水泥掺量情况下,部分芯样强度偏低,虽满足设计要求,但必须严格控制施工搅拌速度和质量,保证系数不高。对比25%及30%水泥掺量,芯样强度值都满足且高于规范及设计要求,但是25%水泥掺量在成本控制方面优于30%掺量。


考虑到北京地区地质情况以及该项目的周边存在局部污染水的特殊性,对止水效果要求较高,本项目采用25%水泥掺量。

来源:《建筑技术》

编辑整理:项 敏

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TRD工法(Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method),又称等厚度水泥土地下连续墙工法,其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中,然后作水平横向运动,同时由链条带动刀具作上下的回转运动,搅拌混合原土并灌入水泥浆,形成一定强度和厚度的墙。

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TRD工法通过水平横向运动成墙,可形成没有接口的等厚连续墙体,其止水防渗效果远远优于柱列式地下连续墙和柱列式搅拌桩加固,其主要特点是环境污染小、成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、防渗性能好、施工安全,与传统柱列式地下连续墙相比隔渗,经济性好。 


TRD工法适应粘性土、砂土、砂砾及砾石层等地层,在标贯击数达 50~60 击的密实砂层、无侧限抗压强度不大于5MPa的软岩中也具有良好的适用性。可广泛应用于超深隔水帷幕、型钢水泥土搅拌墙、地墙槽壁加固等领域。


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