TRD工法在深基坑止水帷幕工程中的應用

魏 巍（上海建工材料科技集團有限公司，上海 200001）

1 概述

1.1 工程概況

上海軌交 14 號線是連接市中心區和東西部地區的軌道交通骨干線。其中，中心城區的黃陂南路站是 14 號線與 1號線的地下換乘站。站點位于金陵西（中）路下，西至重慶南路，東到黃陂南路。主體規模 343.836 m×30.000 m，地下二層結構，坑底深約 17.09 m。

黃陂南路站西端頭井基坑深度約 18.57 m，坑底位于第 ⑤ 1 層黏土層中，采用明挖順作法施工。圍護結構選用1 000 mm厚地下連續墻（工字鋼接頭），北側墻長 34 m，墻趾位于第 ⑤3-1 層粉質黏土夾黏質粉土層中；南側墻長39 m，墻趾位于第 ⑤3-2 黏質粉土夾粉質黏土層。成槽后采用 800mm 厚 TRD 工法作為止水帷幕，其加固深度 48 m。局部 TRD 加固無法施工區域采用 MJS 加固補全。

1.2 工程地質與水文地質條件

1.2.1 工程地質

經工程勘察，擬建場地位于古河道地層分布區域，在深度 80.45 m 范圍內地基土屬第四紀晚更新世及全新世沉積物，依據上海市工程建設規范《巖土工程勘察規范》(DGJ 08—37—2012），按其沉積年代、成因類型及其物理力學性質的差異，可劃分為 7 個主要土層，其中：第 ①1-1層雜填土；第 ②1 層灰黃色粉質黏土；第 ③ 層灰色淤泥質粉質黏土，含 1 個夾層第 ③ j 層灰色黏質粉土；第 ④ 層灰色淤泥質黏土；第 ⑤1-1 層灰色黏土，第 ⑤1-2 層灰色粉質黏土，第 ⑤2 層灰色黏質粉土夾粉質黏土，第 ⑤3-1 層灰色粉質黏土夾黏質粉土，第 ⑤3-2 層灰色黏質粉土夾粉質黏土，第 ⑤3-3 層灰色粉質黏土夾黏質粉土；第 ⑦2-1 層灰色砂質粉土，第 ⑦2-2 層灰色粉砂；第 ⑨ 層灰～青灰色粉砂。各土層分布較穩定，具有成層分布的特點，缺失上海地區統編地層第 ⑥ 層硬塑狀粉質黏土層，第 ⑦ 層層頂埋深有一定起伏。

1.2.2 水文地質條件

地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水，按照地質形成時代、成因和水理特征，劃分為潛水含水層、（微）承壓含水層。本工程地下水主要為賦存于淺部土層中的潛水、⑤2 及 ⑤3-2 層中的微承壓水、第 ⑦ 層中的承壓水。

上海地區潛水分布于淺部土層中，埋深一般離地表面0.3～1.5 m，年平均地下水水位埋深離地表面 0.5～0.7 m。由于潛水補給來源主要為大氣降水入滲及地表水逕流側向補給，受大氣降水和地表水的影響，淺部土層中的潛水位呈季節性波動。勘察結果顯示，本工程地下水靜止水位埋深一般為 0.90～3.10 m（相應標高約 2.43～0.25 m）。

擬建場地第 ⑤2 層黏質粉土夾粉質黏土及第 ⑤3-2 層黏質粉土夾粉質黏土層均為微承壓水含水層。根據上海地區經驗，第 ⑤2 及第 ⑤3-2 層中的微承壓水水位埋深一般約3～11 m，均低于潛水水位，并呈周期性變化。第 ⑤2 層微承壓水水位穩定埋深約 6.39 m（相應標高約 –3.30 m）。

本工程西端頭井基坑施工涉及 ⑤2 層微承壓水。經詳勘，擬建場地局部區域第 ⑤2、第 ⑤3-2、第 ⑦、第 ⑨ 含水層存在連通情況。

2 施工難點

（1）黃陂南路站西端頭井距南北高架新承臺最近處約1.1 m，承臺原有樁基為 PHC 管樁，樁長 44～49 m。TRD止水帷幕深度為 48 m，與管樁深度接近，且距離管樁又近，TRD 加固施工時需確保承臺及樁基安全。

（2）TRD 工法樁設備高度 10 m 左右，但緊鄰的高架凈高影響 ，TRD 施工的場地面積和高度受限制影響施工連續性，加固施工質量決定了止水效果以及降水對周邊環境影響。

3 施工方案

3.1 TRD 加固布置

在黃陂南路站西端頭井地墻施工結束后，考慮到地墻坍方等因素，在距地墻外側 1 m 位置施工一排 800 mm 厚TRD 水泥土攪拌墻，墻深 48 m，由于端頭井地墻南側 TRD施工受到橋臺基礎的影響無法施工，則在無法施工區域采用 MJS 工法施工，使止水帷幕能形成有效封閉，其樁位距地墻 50 cm，樁深 48 m。TRD 加固與地墻相交區域無法形成搭接的，也采用 MJS 工法施工進行封閉。

3.2 監測點布置

TRD 加固施工時主要針對高架及地表進行沉降監測，監測點位布置見圖 1。

圖1 監測點位布置圖

3.3 施工工藝要點

（1）TRD 加固條長度約為 21 m，考慮到距離高架承臺及樁基較近，TRD 加固采用“化整為零”的方法，將加固條分為 3 段進行施工，每段長度約為 7 m，通過減小加固長度的方式，方便施工場地布置并減少對周邊環境影響。

（2）安排挖機進場開挖預埋槽，清除障礙物和表層雜填土，TRD 主機行走區鋪設鋼板等加固處理措施，確保樁機和切割箱的垂直度。

（3）切割箱自行打入時，按設計要求嚴格控制漿液配比，適當減少挖掘液的注入量，保持混合泥漿處于高濃度、高粘度狀態，以便應對地層突變和地下水影響。本工程固化液水灰比為 1.2，水泥摻量為 25%。

（4）施工過程中通過安裝在切割箱體內部的測斜儀，對墻體進行垂直精度管理，保證墻體的垂直度偏差不大于1/250。

（5）后序成型墻體應搭接已成型墻體約 50 cm，搭接區域應嚴格控制挖掘速度，使固化液與混合泥漿充分混合、攪拌，搭接施工中須放慢攪拌速度，保證搭接質量。

（6）施工結束拔出切割箱時，注漿泵工作流量應根據拔切割箱的速度作調整，防止孔內產生負壓而造成周邊地基沉降。切割箱起拔過程中同步注入相當于切割箱體積的水泥固化漿液，進行填充。切割箱全部拔出后一段時間，再進行二次補漿。

（7）施工過程實時監測 TRD 加固體施工影響范圍內高架承臺和地表沉降點，根據監測數據及時調整 TRD 加固施工速度、漿液參數等措施，必要時對加固體進一步分段減小影響。

4 施工效果

4.1 降水效果

西端頭井基坑在開挖前進行了降水試驗，坑內采用 YG 1作為抽水井，坑內采用 Y 1、坑外采用 G 1 為觀測井。期間，YG 1 抽水井流量由最初的 1.24 m3/h 逐步減少約 0.68 m3/h。停止抽水，進入水位恢復階段。試驗期間，坑內觀測井水位埋深隨時間的變化趨勢見圖 2。

圖2 抽水試驗期間，觀測井水位埋深歷時曲線

由圖 2 可知，基坑內抽水穩定后，坑內觀測井 Y 1 水位降深為 9.09 m，水位埋深為 14.49 m，達到安全水位降深要求。停抽后，坑內觀測井 Y 1 水位恢復較慢，30 min 水位恢復 0.60 m，恢復比率為 4.6%；100 min 水位恢復 1.10 m，恢復比率為 8.5%；200 min 水位恢復 1.80 m，恢復比率為 13.9%。

此外，試驗期間同時對坑外一口觀測井 G 1 進行了水位觀測，其水位基本無明顯變化。TRD 止水帷幕達到了預期效果。

4.2 施工監測

TRD 加固從 2017 年 11 月 30 日開始，12 月 21 日結束。從監測數據來看，加固區附近的地表沉降點變形區間在 0.53～3.50 mm 之間。鄰近的高架立柱沉降 GJ 10 變形為–0.57 mm，GJ 14 變形為 2.16 mm。沉降數值遠遠小于報警值（10 mm）。地表沉降和高架立柱沉降曲線見圖 3、圖 4。

圖3 地表沉降變形曲線圖

圖4 高架立柱沉降曲線圖

5 結語

（1）黃陂南路站西端頭井目前已經完成底板結構施工，降水及周邊環境變形控制理想，TRD 止水帷幕很好地滿足了基坑開挖承壓水降壓要求。

（2）工程采用 TRD 工法，滿足了低凈空條件和低環境影響度要求，通過合理的施工組織安排，將施工對周邊環境的影響降到了最低。

（3）深基坑施工歷來是各方重視的工程重大風險之一，其中基坑支護更是重點關注。本工程 TRD 工法作為深基坑止水帷幕措施的成功運用，為類似條件下的基坑支護體系提供了成功的實踐案例。