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TRD搅拌墙施工对周边环境影响实测分析

TRD工法 2021年2月3日 项敏 2240





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TRD搅拌墙施工对周边环境影响实测分析

王飞



摘  要


摘要:以苏州轨道交通5号线茅蓬路站基坑工程为研究背景,对该基坑TRD搅拌墙(止水帷幕)施工过程中的周边地表沉降、深层土体水平位移、土压力及孔隙水压力等进行了现场实测,并对实测数据进行整理分析,结果表明:在TRD搅拌墙成墙施工阶段,土体向墙体(槽段)外侧位移、地表隆起、土压力和孔隙水压力增加;在墙体形成但尚未结硬前,土体向墙体(槽段)内侧位移、地表回落、土压力和孔隙水压力减小,随着墙体水泥土逐步硬化,土体变形、土压力和孔隙水压力最终趋于稳定;在TRD搅拌墙施工阶段,周边1 m~5 m范围内地表隆起值为5.65 mm~7.15 mm,深层土体水平位移最大值为16.14 mm(地表下4 m深度),对周边环境的影响总体较小。


关键词:TRD搅拌墙;施工;实测;环境影响;



前  言


TRD工法是一种新型的地下水泥土连续墙施工方法,即通过切割链具对原状土体进行竖向和横向切割,并将土体与水泥浆液搅拌均匀,从而形成一定厚度的水泥土连续墙。TRD工法具有机架低、稳定性好、墙体止水性好以及深度大等优点。TRD工法自2005年引入我国以来,在基坑工程止水帷幕或支护结构中逐步开始推广应用。

 

本文以苏州轨道交通5号线茅蓬路站基坑工程为研究背景,实测了在TRD搅拌墙施工过程周边土体变形以及土压力、孔隙水压力等,分析总结了TRD搅拌墙施工对周边环境的影响规律。


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工程概况


茅蓬路站为苏州市轨道交通5号线工程由西向东的第五站,位于茅蓬路与孙武路交叉路口,具体位置如图1所示。


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图1 茅蓬路站位置示意图


茅蓬路站主体结构为地下两层两跨箱型框架结构,车站设计总长度294.50 m,场地地面标高+3.600。基坑采用明挖顺作法施工,跨茅蓬路口处局部采用盖挖法施工。标准段基坑挖深为16.56 m~16.83 m,采用地下连续墙(厚度为800 mm)+一道钢筋混凝土支撑(截面为800 mm×1 000 mm)+三道钢管支撑(直径609 mm,壁厚16 mm)的围护结构形式。由于基坑上方有高压线横跨,在基坑20轴-26轴区域范围内地下连续墙施工受到限制,因此上述区域采用钻孔灌注桩+四道支撑(同其他区域)围护、TRD搅拌墙止水。基坑围护剖面如图2所示。

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茅蓬路车站各土层主要物理力学性质指标见表1。地下水主要分为孔隙潜水、微承压水(③3粉土层)以及承压水(⑦2粉砂夹粉土和⑦4粉砂夹粉土层)等三类。

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实测方案


为进一步研究TRD搅拌墙施工过程对周边环境影响,在其施工期间实测了周边地表沉降、深层土体水平位移、土压力、孔隙水压力等。


在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头11.3 m处布设一个断面2个土体测斜孔,与墙体(槽段)垂直距离为1 m,5 m处的测斜孔分别记为CX-2和CX-1;在该断面北侧3 m处布设第二个断面2个土体测斜孔,与墙体(槽段)垂直距离为1 m,5 m处的测斜孔分别记为CX-4(在未开始测试前的施工中已遭破坏),CX-3。


在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头12.3 m处布设一个土压力测试孔,与墙体(槽段)垂直距离为1 m,在该孔3.6 m,7.4 m,12.6 m,18.3 m,23.4 m,28.85 m深度处分别埋设土压力盒,共计6个,对应的编号依次为SP1~SP6。


在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头12.8 m处布设1个断面3个地表沉降测点,与墙体(槽段)垂直距离为1 m,3 m,5 m的测点分别记为DB1,DB2和DB3。在距离基坑东侧TRD搅拌墙(槽段)南端头15.8 m处布设一个孔压孔,孔深16 m,孔压计设置深度12 m。


为保证实测数据真实、可靠,在测斜管、土压力盒置入钻孔后,采用压密注浆将测斜管与钻孔间隙或钻孔填实,以保证测斜管、土压力盒与周边土体密贴;同时深层土体水平位移测试采用瑞茨柏固定式(从上到下间隔1 m布设一个测斜仪)测斜系统,依托瑞茨柏云平台强大功能,可随时采集深层土体水平位移数据(也可采集孔隙水压力和土压力数据)。


各测点平面布置如图3所示。

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实测结果及分析



3.1 TRD搅拌墙施工过程地表沉降

TRD工法墙施工过程周边地表沉降实测曲线如图4所示。

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由图4可以发现:

1)在TRD搅拌墙成墙施工阶段,周围地表总体呈现隆起,DB1,DB2和DB3各测点隆起的最大值分别为7.15 mm,7.02 mm,5.65 mm。因成墙施工阶段周围土体受到挤压,且与墙体(槽段)的垂直距离越近受到的侧向压力越大,而浅部土层上覆压力却较小,从而导致地表隆起,且距墙体(槽段)越近隆起值越大。

 

2)在TRD工法墙成墙施工的过程中,地表总体沉降呈先隆起后回落变化,具体为在成墙施工时隆起,在墙体形成而尚未结硬前回落,不过其绝对变形仍为隆起。

 

3.2 TRD搅拌墙施工过程深层土体水平位移TRD搅拌墙施工过程周边深层土体水平位移实测曲线如图5~图7所示(以测斜孔CX-1,CX-2断面为例分析)。由图5~图7可知:

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1)在TRD搅拌墙成墙施工阶段,深层土体水平位移总体为向墙体(槽段)外侧移动(负值表示)。其中CX-1水平位移最大值发生在地表下4 m深度处,为-1.44 mm;CX-2水平位移最大值发生在地表下5 m深度处,为-1.99 mm。距离TRD搅拌墙越近,深层土体水平位移越大,即受施工影响越大;由于基坑东侧为既有道路,其结构层对变形具有一定的抵抗和约束作用,故土体最大深层水平位移并非发生在地表,而是在地表下约4 m~5 m深度处。


2)在墙体形成但尚未结硬前,深层土体水平位移方向由向墙体(槽段)外侧逐渐向墙体(槽段)内侧转变。转变过程分两个阶段,第一个阶段位移由最大负值逐渐回到零(如图6所示),第二个阶段位移由零再逐步变化到最大正值(如图7所示),此时在地表下约6 m深度处CX-1水平位移最大值为6.35 mm,地表下约4 m深度处CX-2水平位移最大值为16.14 mm。从整体上看土体水平位移沿深度变化不大。在TRD工法墙成墙施工结束至墙体形成期间,由于成墙施工对土体的挤压力逐渐消失、墙体材料逐渐硬化成型,土体开始向墙体(槽段)内侧回移并逐步达到最大位移正值。


3.3 TRD搅拌墙施工过程土压力、孔隙水压力TRD搅拌墙施工过程周边土体土压力、孔隙水压力变化规律实测曲线如图8,图9所示。

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由图8,图9可知:TRD工法墙成墙施工阶段,土压力、孔隙水压力均随时间逐渐增大;在墙体形成但尚未结硬前,土压力、孔隙水压力均随时间逐渐下降并最终趋于稳定。

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结  语


采用现场实测的方法,对TRD搅拌墙施工引起的周边土体地表沉降、深层土体水平位移、土压力及孔隙水压力进行了实测分析,主要结论如下:


1)在TRD工法墙成墙施工阶段,土体由于被刀具插入及各种浆液注入而受到挤压,导致土体向墙体(槽段)外侧变形、地表发生隆起。


2)在墙体形成但尚未结硬前,由于成墙施工对土体的挤压力逐渐消失、墙体材料逐渐硬化成型,土体开始向墙体(槽段)内侧回移并逐步达到最大位移正值、地表逐渐回落。


3)TRD工法墙成墙施工阶段,土压力和孔隙水压力逐渐增加,在墙体形成但尚未结硬前,又随时间的增长而逐渐减小并最终趋于稳定。


4)TRD工法墙施工对周边环境的影响总体较小。


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来源:《山西建筑》,苏州德泓建设

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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