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闹市区不规则场地的群坑施工方案

TRD工法 2020年11月3日 项敏 682




TRD工法案例





 闹市区不规则场地的群坑施工方案
上海火车站北广场D地块


孙贤瑛




摘  要

摘要:针对闹市区不规则群坑施工问题,为降低群坑施工对周边环境的影响,对群坑施工方案进行了调整优化。通过采用超深TRD工法桩隔断承压水层、利用树根桩形成附加隔断、按照时空效应开挖土方、完善施工监测方案等优化措施,最终使群坑施工得到了理想的效果。优化后的施工方案可为以后类似工程的施工提供借鉴。


关键词:不规则场地;群坑施工;TRD工法;回灌井




前  言


随着城市建设的飞速发展,城市中心存在大量在已建建筑周围进行整体开发的项目。此类项目往往受外界条件限制,造成施工场地普遍不规则,地下施工阶段甚至形成群坑施工状态。因此,如何在确保周边建筑安全的情况下,高质量地完成地下群坑施工就显得十分重要。



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工程概况


上海火车站北广场D地块总承包工程东至大统路,南至中兴路,西至普善路,北至沪太路、中华新路,邻近上海市长途汽车客运总站。工程主要由5栋建筑组成,总占地面积为33 314.9 m2,总建筑面积为118 046.2 m2,地上最高18层,地下2层(图1)。


闹市区不规则场地的群坑施工方案



闹市区不规则场地的群坑施工方案

图 1 项目示意图


1.1周边环境概况


整个地块被中部已有建筑分隔,周边已有建筑距离本工程围护最近为10 m(图2)。

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闹市区不规则场地的群坑施工方案

图 2 周边环境示意


东南侧轨道交通1号线区间隧道(运营中的上海火车站站—中山北路站)直径6.7 m,埋深约12 m,距离本工程②区基坑最近仅15 m。东侧大统路地道为双向隧道,距离②区基坑最近处为30 m。邻近地铁隧道侧条形基坑安全等级为一级,基坑外围环境保护等级为一级。


1.2围护工程概况


基坑总面积约16 191 m2,其中:①区8 268 m2,挖深9.45 m,采用2道混凝土支撑;②区327 m2,挖深9.95 m,采用1道混凝土支撑、2道钢支撑;③区4728 m 2,挖深9.45 m,采用2道混凝土支撑;④区2 868 m2,挖深9.60 m,采用2道混凝土支撑。


基坑围护形式为φ1 0 0 0 m m钻孔灌注桩(深23~30 m),邻近地铁侧采用厚1 000、800 mm地下连续墙(深21~25 m)。围护外侧止水帷幕采用全封闭厚700 mm的TRD工法等厚度水泥土搅拌墙(深47 m)。围护内侧采用φ850 mm@600 mm三轴搅拌桩墙。在北侧邻近已有建筑群的区域设置隔离桩(φ350 mm@350 mm双排、φ500 mm@500 mm单排)。


基坑围护剖面如图3所示。

闹市区不规则场地的群坑施工方案

图3 围护剖面示意


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工程难特点及对策


2.1邻近地铁


本工程邻近地铁,对变形控制要求高。为此,在邻近地铁侧采用厚1 000、800 mm地下连续墙,围护外侧止水帷幕为全封闭厚700 mm的TRD等厚度水泥土搅拌墙,隔断⑤2层承压水层,施工时设置降压井及回灌井。回灌井开启时间必须严格按照降水报告进行,按需降水。


2.2施工机械种类多、场布难度大


本工程由多种围护类型组成,场地内同时进场的施工机械种类也相应增加,对原本就十分紧张的施工场地提出了更大的挑战。


施工前根据施工工艺要求,优化施工流程,不同围护结构交替进行,减少场内场地压力,在确保基坑施工质量的前提下,兼顾施工场地布置及施工进度要求。


2.3群坑降水对周边环境影响大


根据工期进度的要求,会导致场地内存在多个基坑同时开挖的情况。因此,必须事先制定详细的降水施工方案及应急预案,在正式开始降水前进行预降水施工,通过该过程对群坑同步降水的效果进行分析,充分考虑降水效果可能叠加的情况。在施工过程中,实时监测,一旦发现降水深度超过施工方案及报警值,则必须调整方案,再重新开启降水。


2.4监测方案要求高


群坑施工对监测方案提出了很高的要求,即除了要求监测数据全面,设计方案、监测点布置合理外,还要求必须制定应急预案,以应对群坑施工时可能产生的耦合效应。根据监测报告进行深化分析,与设计方积极沟通协调,必要时对施工方案进行优化,确保工程顺利开展。



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实施方案



3.1超深TRD止水帷幕施工方案


为了确保围护施工质量,本工程进行桩基围护施工顺序优化,按照工程桩、立柱桩→TRD工法槽壁加固→地下连续墙→三轴搅拌桩→高压旋喷桩的施工顺序,各分区间进行流水搭接施工,合理地进行施工场地机械、施工道路布置。


墙厚700 mm、深47 m的TRD工法止水帷幕是围护施工中的一个重要部分。现场布置2台TRD工法桩机进行同步施工,垂直度误差控制在1/300,水灰比1.2,采用三循环方式施工成墙。


1)TRD工法钻进施工。TRD工法施工顺序自一端向另一端往复前进,每一循环前进长度为20 m,往复3次成桩(即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌)。


2)搅拌机注浆速度。TRD搅拌桩在横移过程中均应注入水泥浆液,并根据注浆速度匹配相应的桩机移动速度。


3)超深TRD工法施工的垂直度控制措施。

①测量定位阶段。TRD主机就位后应复测墙位,如有误差或偏位必须调整主机重新就位。当墙位对中准确无误,且主机导向架垂直度偏差≤1/250时,方可进行TRD工法施工。

②校正主机导杆垂直度。TRD工法机拼装完成及移位后,使用经纬仪分别从正面、侧面校正桩机立柱导向架的垂直度,在切割箱打入过程中,随时对切割箱垂直度进行校验。

③安装测斜仪。切割箱打入至设计深度后,在切割箱体内安装测斜仪,实时监控切割箱面内与面外的偏差情况,并及时通过驾驶员操控调整,确保TRD工法等厚度水泥土搅拌墙的墙体垂直度满足设计要求(图4)。


闹市区不规则场地的群坑施工方案闹市区不规则场地的群坑施工方案

图4 TRD工法掘进(现场施工)



现场施工视频


4)TRD工法强度检测。TRD工法水泥土搅拌墙采用钻芯法检测墙身完整性,28 d无侧限抗压强度≥1.2 MPa。


3.2降水井施工方案


本工程基坑开挖深度约10 m,场地内存在第⑤2层微承压含水层,第⑦层第一承压含水层。根据计算,本场地针对⑤2层的临界开挖深度为9.45 m、⑦层的临界开挖深度为14.3 m,基坑整体进行⑤2层降压,局部深坑需考虑⑦层降压,同时止水帷幕隔断⑤2层,因此现场共布置疏干井57口、降压井23口、观测井15口,靠近重要建筑物一侧设置12口应急回灌井。


基坑降水过程中时刻注意地下水位监测数据,尤其在东、西区同时挖土阶段,应注意观察是否产生降水效果叠加的情况。


3.3挖土施工方案


本工程场地中部为已建的展望大厦(地上18层、地下1层,框架剪力墙结构),将整个地下室分为东西2个独立的基坑。


东区基坑出于对周边轨道交通及已有建筑的保护,将其分为3个区域进行流水搭接施工,依次施工①区→②区→③区。①区基坑先行开挖土方;④区待①区底板形成后即可开始施工;③区待①区地下结构回筑至B1层时,开始挖土;③区底板施工完成后,开挖②区基坑。


由于②区基坑邻近地铁区间段(距离本工程基坑最近仅18 m),故每层土方无支撑暴露时间控制在72 h以内,30 d内施工至底板结构。


3.4环境保护措施


1)对地铁、地道的保护。在本工程桩基及围护施工前,在远离地铁侧及大统路隧道侧进行非原位的试验桩施工,并通过试验优化施工参数。降低对轨道交通1号线及周边道路管线的影响。同时根据以往施工经验对②区基坑进行开挖时间控制,将土方开挖对地铁造成的影响降到可控范围内。


2)对周边建筑的保护。基坑开挖前必须确保隔离桩施工到位,并严格按照经专家评审通过的专项方案进行施工。基坑开挖应注重“时空效应”,以“分层、对称、限时开挖”为原则,除首层土退挖外,其余各层土采用盆式开挖,即先进行对撑区域开挖形成支撑,留盆边土护坡,再进行盆边土区域土方开挖。各挖土分区的进度搭接必须符合方案要求,且东西两区之间避免重型车辆往返行走,减少地面振动。


3)对红线范围南侧高压线的保护。红线范围南侧退界7.5 m属于220 kV高压线范围,该区域禁止堆放任何东西,更不能设置大临设施。因此现场大临设施集中设置在场地东侧,重型车辆施工便道避开该区域布置。## 4



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结  语


通过对地下水位及基坑监测结果进行分析,本工程在地下室挖土施工期间,地表沉降累计值为9.51 mm,墙顶沉降累计值为5.65 mm,墙体测斜累计变化值为17.12 mm,立柱垂直位移为8.4 mm。


随开挖深度变化,围护体深层水平位移均处于安全范围。同时,本工程严格遵循“按需降水”原则,根据地下水位实时监测数据,调整降水方案。降压井开启阶段,发现周边水位变化在预计值内,因此施工过程中未开启回灌井,最大程度地减少了降水对周边环境的影响。


综上,利用隔离桩预先将基坑与周边建筑物进行分割,同时设置超深TRD工法止水帷幕隔断⑤2层承压水层,一定程度上可减少降水及挖土施工对周边环境的影响。利用分坑设计将各分区流水搭接施工,可以减小因群坑施工产生的耦合效应。本工程的顺利实施,可为建筑群间不规则场地开发的施工项目提供借鉴。



来源:《地基基础》

编辑整理:项 敏

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TRD工法


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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