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TRD工法在地铁基坑中的应用

麻景瑞

摘要

摘要：TRD工法具有可施工深度大、适应地层广、成墙质量好、强度高、安全性高、连续性高和施工速度快等显著优点，在地铁基坑施工中得到越来越多的应用。结合青岛地区地铁工程，介绍TRD工法的技术原理、应用范围及止水效果。验证了地铁深基坑施工中TRD工法的可行性和可靠性。

关键词：TRD工法、地铁施工、止水帷幕

前言

随着城市地铁的迅猛发展，地铁深基坑日益增多。传统的地铁深基坑止水帷幕大多数采用高压旋喷桩工法，但在不同地层中成桩效果良莠不齐垂直度控制难度较大，在深基坑中往往出现上部止水效果较好下部旋喷桩不能完全咬合，极易产生渗漏水等现象严重制约现场施工进度，寻找一种有效的止水工法迫在眉睫。

TRD工法

1.1 TRD工法原理

TRD（Trench cutting Re-mixing Deep wall method）工法，即水泥加固土地下连续墙浇筑施工法。主要机具为链锯式刀箱，刀箱与主机连接，利用链锯式刀箱竖直插入地层中，然后作水平横向运动，由链条带动刀具作上下的回转运动，对地下土体进行切削。在刀箱端头硬化剂（水泥）注入土体的同时，注入高压空气，使水泥浆与地层土体混合并充分搅拌，形成一道等厚度的水泥加固土连续墙；亦可根据需要，在水泥土硬结前插入H型钢作为补强材料（见图1），形成具有一定刚度和强度的型钢水泥土复合挡土墙。

图1 TRD施工设备

1.2 TRD工法特点

TRD工法具有施工深度大、适应地层广、成墙质量好、强度高、安全性高、连续性高和施工速度快等显著优点。施工深度最大可达60 m，成墙厚550～850 mm；适应软硬不均的土层、粒径小于100 mm的卵砾石层、无侧限抗压强度不大于5 MPa的软岩层；直线段每天可施工15 m，、2 d，遇转角提刀下刀约需整个基坑平均施工速度约为8～12 m/d。TRD工法与高压旋喷桩工法的比较见表1。

施工工艺

TRD工艺有三循环法和一循环法。

三循环法为：将切割箱钻至预定深度后，注入挖掘液，先行挖掘一段距离。再二次回切至原位，最后注入固化液，成墙搅拌。

一循环法为：将切割箱钻至预定深度后即开始注入固化液，成墙搅拌。

三工序成墙

TRD工法的施工步序为：

①测量放样，开挖导向槽，如遇表层杂填土含有石块需进行换填。

②吊放预埋箱。

③桩机就位，切割箱与主机连接。将切割箱吊放入预埋穴，TRD主机移动至预埋穴位置连接切割箱，再返回预定施工位置，进行切割箱的自行打入挖掘工序。根据设计深度，将一节一节相连接的切削箱体垂直向下压入地中。

④切割箱被自行打入到设计深度后，安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪，可进行墙体的垂直精度管理，通常可确保1/250以内的精度。

⑤TRD工法成墙。测斜仪安装完毕后，主机与切割箱连接，注入固化液，使其与挖掘液混合泥浆强制混合搅拌，形成等厚的TRD水泥土搅拌墙。挖掘液注浆压力宜控制在1～1.5 MPa，固化液注浆压力2 MPa。

⑥置换土处理。将TRD水泥土搅拌墙施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放，集中处理。

施工要点

应首先施工TRD水泥土搅拌墙，待墙体具有一定强度后，再施工钻孔灌注桩；特殊情况下，先施工钻孔灌注桩后施工TRD 止水帷幕时，须给灌注桩留出0.3～0.5 m空隙，防止TRD施工中触碰灌注桩。TRD与灌注桩间土体需根据地质情况考虑加固措施。

TRD施工过程中如遇地下管线，尽量采取临时改移的方法进行保护；如无法改移，则在TRD无法施工的范围内采用旋喷桩进行咬合止水，咬合范围不小于300 mm。

TRD工法遇转角处理方法：

一是设备小角度连续切割（如图2所示）。

二是将刀箱提起，二次下刀切割，同时保证1m搭接（如图3所示）。

施工过程中，应根据土质及现场条件对切割液，固化液的水灰比，切割液混合泥浆、固化液混合泥浆的TF值（泥浆流动度）进行监控和适时调整，浆液不得离析，并且满足国家现行规范及施工工艺的要求。其中，切割液的配置因地层而异，砂性地层可添加适量的颗粒调整材料，如优质斑土等。

TRD工法成墙搅拌结束后或因故停待，切割箱体宜远离成墙区域不少于3 m，并在切割液中添加外加剂或采取其他技术措施，防止切割箱被抱死。

工程案例

4.1工程概况

南岭路站是青岛地铁1号线第30个车站，位于重庆路与南岭三路交叉路口西北侧，毗邻中南世纪城，沿重庆路南北方向设置。车站主体结构为地下二层单柱两跨钢筋混凝土框架结构，部分为双柱三跨。车站总长度为222 m，基坑宽度20.45m，深度17.5 m。

4.2工程地质特点

根据岩土工程勘察报告资料（见图4），本站地貌类型属剥蚀堆积地貌，地层自上而下为第四系全新统人工填土，上更新统冲洪积层，白垩系青山群石前庄组（Kqs）流纹岩。

（1）杂填土：杂色—黄褐色，稍湿—湿，局部见大块建筑垃圾，5～6 m。厚度

（2）粉质黏土：黄褐—褐黄色，可塑，含砂量在10%左右；局部相变为黏土，厚度2.6 m。

（3）粗砂：褐黄色，饱和，中密—密实，5%～含15%左右黏性土，厚度2 m。

（4）粗砂—砾砂：黄褐色，饱和，中密—密实，含黏性土10%～35%，厚度1.5 m。

（5）强风化流纹岩：棕红色—紫灰色，矿物蚀变强烈，风化裂隙很发育，岩芯破碎，岩体为极破碎的软岩，厚度1.8 m。

（6）中等风化流纹岩：浅红—紫灰色，矿物风化蚀变中等，构造节理发育。岩石饱和单轴极限抗压强度标准值为28 MPa，厚度5 m。

4.3方案设计

本站基坑结构体范围内存在富水砂层。受其影响，高压旋喷桩成桩效果较差，不能满足基坑止水要求。故采用外设850 mm厚的TRD水泥土搅拌墙作为止水帷幕（见图5），墙底高程设计按进入强风化岩底控制，如遇中风化岩层自行截止；墙身材料：采用42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比20%，水灰比1.5。

4.4实施情况

采用CMD850型TRD桩机，配套设备有50 t履带吊、后台拌浆站等。采用三循环的方式，即切割箱钻至设计深度后，首先在切割箱底端注入高浓度的膨润土浆液（挖掘液），掘进8～12 m后，与原位土体进行初次混合搅拌，再回撤挖掘至起始点，而后更换水泥浆液（固化液），通过压浆泵注入切割箱底端，与挖掘液混合泥浆进行混合搅拌，固化成墙。

南岭路站TRD水泥搅拌墙全长540m，设备拼装及提刀16 d（设备拼装7 d，提刀3次，每次3 d），实际工作时间为44 d，平均每日进尺12 m。

4.5施工效果检测

TRD施工完成28d后，应采用钻孔取芯法进行检验，取芯后的空隙应注浆填充。取芯后测得的无侧限抗压强度宜根据芯样的情况乘以1.2～1.3的系数，强度不应小于0.8 MPa；抗渗性能应满足墙体自防渗要求，渗透系数不应大于1×10－7cm/s。根据南岭路站水泥土抗压强度检测报告，水泥桩抗压强度达到2.7～3.2 MPa。

为直观检测TRD工法施工效果，对钻孔进行电视高清成像检测（见图6），结果显示：钻孔内壁均匀，无明显裂缝和孔洞，无明显渗水，洞底无积水。