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76.4m超深TRD止水帷幕在龙水南路越江隧道工作井应用

TRD工法 2021年11月28日 项敏 204





TRD工法案例分享




原标题
TRD止水帷幕在龙水南路越江隧道
1号工作井围护结构施工中的应用


李宏基

76.4m超深TRD止水帷幕在龙水南路越江隧道工作井应用

上海龙水南路越江隧道





摘  要


摘 要:随着城市轨道交通的快速发展,地下工程对基坑及周边环境的保护要求越来越高,特别是在富水地层的深基坑施工保护变得愈加重要。文章以上海龙水南路越江隧道新建工程 1 标为背景,介绍了该工程浦东 1 号工作井西侧距黄浦江防汛墙二级挡墙仅 18m,其承压水对基坑的开挖带来了很大的安全隐患,因此在浦东 1 号工作井西端头井外设置了 1 道 76.4m 的超深地下水止水帷幕,隔断承压水,降低基坑施工过程中承压水突涌引起的地表沉降风险,保证基坑的正常开挖。


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工程概况


1.1 工程概述

上海龙水南路越江隧道新建工程1标西起喜泰路,东至浦东新区海阳西路耀龙路和高青西路耀龙路。隧道共设4座工作井,1号工作井为盾构始发井,基坑平面尺寸约(17.8~43.1)m×115m,面积约2883m 2 。浦东1号工作井平剖面图如图1所示。


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图1 浦东1号工作井平剖面图


工作井基坑最大开挖深度约38.8m,东、西两侧端头采用1.2m厚地下连续墙及8道钢筋混凝土支撑的支护结构形式,中间段采用1.2m厚地下连续墙+7道钢筋混凝土支撑的支护结构形式。


1.2 水文地质

基坑地下水属潜水类型,地下水位埋深一般为0.5~0.7m。⑤ 2 和局部分布的⑤ 3t 、⑤ 3-2 为微承压水含水层,第⑦ 2 层、⑨ 1 层为第Ⅰ承压水含水层,⑦ 2 层和⑨ 1 层含水层互相连通,承压水位一般呈周期性变化,据上海地区工程勘测报告,微承压水的水位埋深在3~11m,承压水的水位埋深在3~12m。

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工作井基坑开挖过程中,存在⑤ 3-2 层、⑦ 2层、⑨ 1 层(微)承压水突涌风险;基坑需设置降压井,降低(微)承压水 。

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施工重难点及处理措施


2.1 基坑施工重难点


1)施工场地位于古河道沉积区,场地内③层灰色淤泥质粉质黏土、④层灰色淤泥质黏土、⑤ 3层较厚,第⑥层暗绿色粉质黏土缺失,基坑降水会引起地表不均匀沉降。


2)基坑为异形井,开挖最大深度达38.8m,需要对⑤ 3-2 层、⑦ 2 层、⑨ 1 层(微)承压水进行降水,施工降水控制不善,可能会引发基坑突涌破坏。


3)天然气可能存在于④层中,范围一般很小,通常含气量不大,基本上都在勘探过程中从钻孔中排除释放,但仍具有一定的危险性。


4)1号工作井基坑距黄浦江及小黄浦河较近,地下水源丰富。工作井基坑东侧为小黄浦河,小黄浦河防汛墙距基坑约75m;基坑西侧为黄浦江,黄浦江防汛墙距基坑约43m,其二级挡墙距基坑约18m;前滩大道φ2700mm雨水管道(海阳西路—高青路)距基坑约110m。基坑降水会引起黄浦江防汛墙和前滩大道φ2700mm雨水管道的沉降,黄浦江江水及地下承压水会影响西端头井洞门加固区域的稳定性,盾构出洞具有较大的安全隐患。


2.2 处理措施

TRD工法具有操作方便、设备占用场地小、成墙深度大、适用地质条件范围广、精度控制好,且能连续成墙等优点,为减少降水对基坑开挖及盾构出洞造成的影响,本工程采用TRD止水帷幕对西端头井进行洞门加固,加固长度55m、厚度900mm,加固范围+6.40m~-70.00m,设计深度76.4m,是目前实际施工应用中最深的TRD止水帷幕。按南-西-北的顺序进行施工作业,TRD与地下连续墙之间由N-JET高压旋喷桩进行搭接。


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TRD施工工艺


3.1 TRD工法工艺流程

本工程采用TRD-80E工法机进行止水帷幕施工,施工流程如图2所示。

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图2 TRD工法流程图


3.2 TRD主要施工工序


3.2.1 测量放线

施工前根据施工图纸及其他相关的勘察测绘资料,精确地计算出TRD止水帷幕中心交点坐标 ,采用全站仪放样,并进行坐标数据复核,同时做好标记桩。通知监理单位进行复核确认并及时报验。


3.2.2 开挖沟槽

测量放样后进行场地平整,经验算得出,施工场地满足SCC2800WE大型履带式起重机(280t)、TRD-80E工法机承载力的要求。为确保施工场地能够使大型履带吊及其他机械设备稳定行走,还需在地下连续墙施工作业区域铺设钢板。采用挖掘机进行TRD止水帷幕沟槽开挖,沟槽开挖宽度1.4m,深度1.2m。


3.2.3 吊放预埋箱

采用挖掘机将沟槽开挖成1个长2m、宽1m、深3~5m的长方体预埋穴,利用SCC2800WE大型履带式起重机将切割箱吊入预埋穴中。


3.2.4 桩机就位

桩机就位后应检查周围有无障碍物,如发现周围有障碍物,需清除障碍物后才能进行桩机移动,移动后检查桩机定位情况,发现定位不准确时,及时纠正。


3.2.5 切割箱与主机连接

首节切割箱下放完成后,TRD主机移至预埋穴位置连接后续切割箱,再返回至施工槽段区域继续进行竖向切割作业,至第2节切割箱下放到位。每节切割箱竖向切割至箱体深入槽段后,将切割箱与主机分离,主机回到预埋箱位置后安装下一节切割箱。循环重复连接切割箱,直至切割到设计深度(图3)。


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图3 切割箱安装示意图


3.2.6 安装测斜仪

切割箱切割至设计深度后在切割箱进行斜仪安装。本工程TRD止水帷幕设计深度达到76.4m,墙体垂直度精度必须控制在1/300之内,通过测斜仪进行垂直度监控并实时纠偏,保证施工墙体的垂直度满足要求。


3.2.7 TRD工法成墙

安装测斜仪的工作完成之后,将TRD切割箱与主机进行连接,然后进行等厚度水泥土搅拌墙施工,等厚度水泥土搅拌墙施工采用3道工序(图4)。

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图4 TRD工法成墙施工顺序图

1)先行挖掘:切割箱向前移动的同时将钠基膨润土浆液通过压浆泵注入沟槽,切割完成1段沟槽。本工程每幅先行切割10m,切割速度为0.6~0.8m/h。


2)回撤挖掘:切割完成1段沟槽后,将切割箱回撤至切割原点。本工程每幅回撤10m,速度为约5m/h。


3)成墙搅拌:切割箱移至切割原点后,将切割箱内原有的浆液更换,注入新鲜的水泥浆液,切割箱继续向前移动,将膨润土浆液与水泥浆液搅拌形成等厚度的水泥土搅拌墙。本工程每幅搅拌6m,速度为1.5m/h。


后序成型的TRD墙体应回撤搭接已成型TRD墙体约50cm,回撤搭接作业时,移动速度需要严格控制,保证固化液(P.O42.5级普通硅酸盐水泥)与混合泥浆搅拌充分 。TRD墙体搭接如图5所示。

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图5 已成型TRD墙体与后序成型墙体搭接图


3.2.8 置换土处理

TRD施工产生的置换土的比例约160%,在回填与置换时,应优先考虑设备需要行走的区域,其余的置换土应集中堆放,达到强度后用杂土车统一外运。


3.2.9 吊出切割箱

TRD工法成墙搅拌完成后,将切割箱进行起吊,起吊的同时注入与其他搅拌区域相同配合比的混合搅拌浆液,切割箱提出沟槽之后,保证混合搅拌浆液能够填充密实切割箱拔出后遗留的区域。


3.3 TRD工法施工成果


3.3.1 施工进度

TRD工法机每天24h进行2班施工,历经49d完成了浦东1号工作井西端头井止水帷幕洞门加固作业。TRD止水帷幕施工进度如表1所示。


表1 TRD止水帷幕施工进度表

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3.3.2 成墙效果

经专业技术人员监测,搅拌墙深最大偏差、墙位轴线最大偏差、墙厚最大偏差、墙体垂直度最大偏差,都在合理的控制范围之内(表2)。


表2 TRD工法水泥土搅拌墙成墙允许偏差

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结  语


龙水南路越江隧道新建工程浦东1号工作井因靠近黄浦江及小黄浦河,地下水丰富,基坑降水会引起防汛墙和雨水管道沉降,从而设置76.4m超深TRD止水帷幕,减少周边水源及降水引起的地表及周围建(构)筑物沉降,保证工作井的正常施工及盾构机出洞。TRD止水帷幕实施后,对⑤ 3-2 层、⑦ 2 层、⑨ 1 层承压含水层起到了很好的隔断作用,基坑大面积降水时,并未对坑外水位带来很大变化,坑外沉降观测点也未发生明显沉降,充分证明了TRD止水帷幕的可靠性。


来源:《上海隧道》

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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