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TRD工法和CSM工法在古城区复杂环境中应用分析

CSM工法·TRD工法 2022年1月28日 项敏 2382

摘要

[摘要]复杂环境条件下深基坑施工,工法的选择往往成为决定工期、成本等方面的重要因素。文章以某深基坑工程施工作业为例,通过不同部位,选择不同工法,从施工要点的控制和结果的对比,对TRD工法和CSM工法进行分析,并得出相应的结论。


[关键词]深基坑;重点难点;工法选择;过程控制;对比总结


1 工程概况


某工程基坑周长约1 100 m、面积约4.33万㎡。±0.000为国家85高程3.250 m,地面整平标高-0.950 m,基坑负3层地下室标高-17.85 m,底板垫层100 mm厚、底板1 100 mm厚,底板底标高-19.2 m、-18.4 m,基坑开挖深度18.1 m、17.45 m,局部挖深18.9 m;局部两侧区域开挖深度13.45 m。故居基坑(5区)挖深6.8 m,面积约850㎡。


2 重点难点


(1)基坑面积大,基坑面积4.33万㎡,南北方向距离较长,基坑开挖深度18.3 m。在施工过程中对潜水和承压水位的控制直接关系到基坑围护结构及周边土体的变形,对基坑的安全尤为重要,施工过程中要时刻观测坑内外水位深度,控制降水节奏,并在开挖前做好相应的应急准备。


(2)工程位于古城区核心区域,工程地理位置重要,工程影响巨大,材料、设备进出场、土方外运等与周边交通协调要求高。为此,将严格按照市区针对文明工地施工的要求,采取有效的防尘、防噪音等技术措施,严格控制施工时间,配合业主积极与当地各方联系,保证工程的顺利实施。


(3)周边环境复杂,场地南侧临近轨道交通,东侧临近护城河及古城墙,西侧临近老街。各工艺施工过程中,采取相应措施,将施工对轨道及古城区的影响降到最低。


(4)本工程涉及施工工艺较多,工程体量大,大型施工机械种类、数目较多,如何在保证项目顺利实施的过程中合理安排各施工机械的作业,是本工程又一重点。


(5)地质勘察报告揭示第(4)层为粉砂夹粉土,层厚6.90 m~11.00 m,止水帷幕施工难度大。


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3 止水帷幕的选择

综合考虑项目的特点、难点,结合专家论证意见,决定止水帷幕不采用三轴搅拌桩,采用组合式止水帷幕,帷幕较浅处和转角较多处采用CSM工法,帷幕较深处、靠近地铁处、长距离直线施工处采用TRD工法。见表1。


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4 施工部署


由于地处老城繁华区域,施工管理难度大,工期紧。止水帷幕约2.5万m3,经过功效分析计算,一台双轮铣搅拌桩机一天完成180 m3,一台TRD机一天完成240 m3,安排2台双轮铣搅拌桩机、1台TRD桩机施工。


5 施工要点控制


5.1 CSM双轮铣搅拌桩施工控制要点

(1)定位控制,将铣轮就位应对中墙体中心线,铣轮平面允许偏差控制在±2 cm以内。


(2)垂直控制,采用两台经纬仪对准双轮铣搅拌桩机的矩形钻杆,4个方向调整机架和钻杆的垂直度,使其垂直度偏差不大于1/300。


(3)铣削深度控制,计算导杆的长度,将设计深度位置线在导杆上用红漆标注,施工深度不得小于设计深度。


(4)铣削速度控制,控制铣轮的旋转速度为28转/min左右,控制铣进控速约0.6 m/min左右。当深度达到设计值时,对墙底深度以上2 m~3 m范围延续10 s左右,重复1~2次。


(5)注浆控制,浆液流量控制在250L/min~400 L/min,注浆压力一般为2.0 MPa~3.0 MPa,提升速度与流量相匹配。


(6)水泥掺入量控制,本工程掺量为20%,水灰比为1.5,下沉注入水泥浆液的量为设计参量的70%~85%,提升注入水泥浆液的量为设计参量的15%~30%。


(7)浆液配制控制,浆液不能发生离析,浆液存放的有效时间符合下列规定:

①当气温在10℃以下时,不宜超过5h。

②当气温在10℃以上时,不宜超过3h。


5.2 CSM双轮铣搅拌桩质量控制


(1)施工质量检查内容

①墙体垂直度,墙底、墙顶标高,浆液水灰比,墙体水泥掺入比等墙体施工作业全过程进行检测。


CSM工法水泥土搅拌墙成桩质量检测标准,见表2。

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(2)施工注意事项

为保障双轮铣深搅施工作业的施工质量,必须注意如下施工操作事项:

①按照相关设备施工说明书的要求,及时对主机、铣头及配件进行保养。

②铣轮进入地面后,不得停止转动。

③控制进尺速度和加压力,理论工作压力保持在30 MPa以内。

④随时检查边刀的磨损情况,边刀顶点距轮边的轴向距离必须大于25 mm。


(3)CSM等厚度水泥土搅拌墙施工时铣轮就位应对中,平面允许偏差应为±20 mm,过程中通过对立柱导向架进行设备自调,2台经纬仪同时校正,确保立柱导向架控制在1/300以内。


(4)施工工艺采用跳槽法施工,施工过程中单幅两侧土体强度一致,不会产生偏钻,精确定位,以保证桩体的有效搭接长度。见图1。

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(5)铣轮的宽度不应小于搅拌墙的设计宽度。CSM等厚度水泥土搅拌墙施工过程中,铣轮磨损量不应大于10 mm。


(6)CSM在转角处为保证搭接可靠、搅拌均匀,在分幅过程中转角垂直方向搭接不少于50 cm。


(7)常见的施工问题及处理措施,见表3。

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5.3 TRD工法桩施工控制要点


(1)主要控制技术要点

①定位控制,将链条中心应对中墙体中心线,平面允许偏差控制在±2.5 cm以内。

②施工前将场地平整,如果地下有障碍应先清除障碍。

③采用先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌的三工序成墙施工方法,使地基土充分混合、搅拌松动后再进行固化成墙搅拌。

④主机应平稳、平正,机架垂直度控制在1/250。

⑤通过切割箱体内部的测斜仪,精确控制墙体的垂直度,使墙体的垂直偏差不大于1/250。


(2)成墙搅拌时施工速度及注浆控制要点

根据富水砂层的地质情况、设计水泥掺量及抗渗要求指标,成槽搅拌时要确保横向较快速度推进,注浆的压力和浆液流量供应要匹配,防止进尺速度慢附着在箱体表面的水泥浆不断增厚,造成阻力不断增大,最后导致“抱死”的事故发生,故设定主机横行速度至少保证1.7 m/h,同时注浆泵的工作流量应实时调节,额定工作压力不宜小于2.5 MPa,注浆量以每1 m3土体水泥掺量至少保证360 kg为宜。见表4。


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6 TRD工法和CSM工法施工对比


经过三台设备的对比分析得出以下结论:

(1)CSM双轮铣搅拌桩机是国产设备,容易坏,维修时间长达20d,组装20 d,TRD3d~5d。

(2)CSM双轮铣设备高度大,达到55m,设备自重大,危险系数大。

(3)TRD的施工效率是双轮铣的1.5倍。

(4)TRD的置换率约为40%,双轮铣置换率为30%。转角多的基坑施工效率低,阳角和槽壁加固不适应。

(5)TRD施工质量均匀,不受深度和土质的影响,CSM施工质量不均匀,受深度和土质的影响。见图2、图3。

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7 结语


CSM工法TRD工法施工质量整体良好,基坑无渗漏,这两种止水帷幕工法均为国内较为先进的止水帷幕工法,两者各有优缺点,文章通过多方面进行对比分析,今后类似工程可根据不同的工况选择不同的工法。


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TRD施工现场


来源:《江苏建筑》
作者:吴永辉
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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