超深TRD工法墻在地鐵保護區工程施工中的應用

陳思慧（上海隧道工程有限公司，上海 200438)

TRD （Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method，等厚度水泥土地下連續墻工法）工法墻具有施工精度高、整體性好、抗滲能力強等優點，越來越多地應用于地鐵保護區內深基坑工程中[1-2]。

1 工程簡介

上海南站站為地下三層雙柱島式車站，車站外包總長度169.295 m，標準段外包寬度 26.4～27.2 m。標準段基坑深度約 25.2 m，坑底位于第 ⑤2-1 粉砂夾粉質黏土層中，采用明挖順作法施工。圍護結構選用 1 200mm厚地下連續墻，墻深 48 m，接頭形式為十字鋼板接頭，墻趾位于第 ⑦2 層粉砂層中。車站沿基坑深度方向設置 7 道支撐，其中第 1、5道為鋼筋混凝土支撐，其余均為鋼支撐。TRD 工法施工涉及的土層及物理特性如表 1 所示。

車站東側為已建的萬科中心三期基坑，與車站共用圍護。南側為運營中的地鐵 1號線區間隧道，距離車站地下墻約 34 m。為確保上海南站站施工期間 1號線的運營安全，在車站南端頭井外側設置 U 字形 TRD 工法墻，深度 65 m，以減少車站減壓降水對地鐵隧道的影響。其中，車站東側TRD 工法墻已由萬科三期提前施工，如圖 1 所示。

表1 上海南站站土層物理特性

圖1 上海南站站工程平面圖

2 TRD工法施工難點

本工程 TRD 工法墻深度達到 65 m，已達到目前 TRD 工法施工的極限；同時，地下不明障礙物多，地層結構復雜，在橫向切割土體的過程中，切割箱受到不同土層的阻力，TRD 工法推進困難，且易造成鏈條脫落。

3 TRD工法施工

3.1 施工設備及施工參數

施工采用 TRD-Ⅲ 型工法設備，考慮到本工程土層為軟土，選用適用軟土的標準鎢鋼刀頭，以增強刀頭的耐磨性。采用 19 節切割箱進行施工，包含 1 節 3.5m被動輪、1 節1.2m切割箱及 17 節 3.65m切割箱。

本工程 TRD 工法采用“三循環”工藝。由于墻深達到65 m，為減少切割箱先行挖掘的阻力，先行挖掘采用鈉基膨潤土切削液，膨潤土摻量為 5%；固化液采用 P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥，水灰比 1.2，水泥摻量 25%。

3.2 TRD工法施工要點

（1）由于施工場地地下障礙物多，在 TRD 工法墻施工前，對地下 3m深范圍內障礙物進行清除，并在清除障礙物的區域及時回填素土，再用挖機分層夯實。施工前根據 TRD工法設備重量，對施工場地進行鋪設鋼板等加固處理措施，確保樁機及切割箱的垂直度。

（2）由于上海南站站 TRD 工法深度達到 65 m，切割箱受到阻力較大，所以為確保順利推進，施工時切割箱保持 5°傾斜進行切削推進。

（3）施工過程中一旦出現冷縫則在接縫處對已成墻(長度為 1 m)重新切割攪拌，確保止水效果。

4 基坑施工過程中的其他措施

（1）合理安排降水方式。基坑內嚴格按照“適時、適量、有控制”要求降水，承壓水降水時根據實測承壓水水頭標高及開挖深度按需降水，地下水位保持在開挖面下 1m以內，避免過量降水，坑內外均要設置觀測井，加強觀測，必要時回灌水，避免降壓過量危及周圍環境安全。基坑開挖前進行降水試驗，以驗證圍護結構止水封閉性。

（2）開挖及支撐措施。基坑嚴格按照“分區、分塊、對稱、平衡、限時”原則指導開挖，嚴格控制縱坡≤1：3，明確挖土施工和支撐架設的時間進度安排，加強設備投入和現場施工組織。基坑開挖施工時，提前做好鋼支撐預拼裝，待開挖至每層土完成后，可立刻進行鋼支撐安裝。開挖后 6 h 內完成鋼支撐架設。

（3）調整盾構進出洞加固時間。盾構進出洞加固一般情況下于主體結構完成后至盾構進出洞之前進行。此次考慮到最大程度減少車站施工對已運行 1號線區間的影響，最大程度加強影響范圍內的土體強度，此次靠近 1號線區間的盾構地基加固，于地下連續墻完成后至土方開挖之前進行。

（4）結構回筑措施。做好勞動力及機械設備進場計劃，待支撐拆除完成具備施工條件后，即刻進行混凝土樓板施工，縮短混凝土樓板制作形成時間；各層樓板可采用早強混凝土進行澆筑，縮短混凝土樓板達到設計強度時間。

5 效果分析

5.1 地鐵1號線保護要求

地鐵 1號線保護等級為一級。地鐵結構保護要求為：①地鐵結構的沉降（或隆起）變化累計量和水平位移變化累計量＜10 mm。②水平直徑收斂變化量累計＜10 mm。

同時，為確保地鐵1號線運營安全，設置地鐵 1號線變形報警值為：①地鐵結構位移、沉降或隆起、收斂變化量連續 3 天同方向日變量達到 0.5 mm。②監測值超過總變形控制量的 1/2 時。

5.2 TRD工法墻隔離效果理論分析

上海南站車站施工需對⑦層承壓水層進行減壓降水，水位降深 1～3 m。根據地質情況，對有無 TRD 工法墻兩種情況進行降水云圖分析，如圖 2、圖 3 所示。

圖2 有TRD情況下⑦層承壓水減壓降水穩定后的水位降深云圖（m）

圖3 無TRD情況下⑦層承壓水減壓降水穩定后的水位降深云圖（m）

根據上述計算結果，有 TRD 情況下，坑內滿足水位降深要求時，對基坑周邊影響最大處位于標準段中部，坑外最大水位降深 1 m，在運行地鐵區間處水位降深僅為 0.2m左右；無 TRD 情況下，降壓滿足水位降深要求時，對基坑周邊影響最大處位于南端頭，坑外最大水位降深約為 3 m，在運行地鐵區間處水位降深為 1.0～1.6m。

同時，根據降水云圖，考慮降水引起的固結沉降，計算⑦層降壓滿足要求時，對坑外產生沉降影響。具體云圖如圖4、圖 5 所示。

圖4 有TRD情況下降水引起周邊沉降云圖（mm）

圖5 無TRD情況下降水引起周邊沉降云圖（mm）

根據計算結果，有 TRD 情況下，降壓對基坑周邊影響最大處位于標準段中部，坑外最大沉降約為 4.5 mm，在運行地鐵區間處沉降僅為 0.75m左右；無 TRD 情況下，降壓對基坑周邊影響最大處位于南端頭，坑外最大沉降約為 10 mm，在運行地鐵區間處沉降為 3～5mm。

5.3 TRD工法墻實施效果

上海南站站在完成主體結構土方開挖后，運營中的地鐵1號線盾構隧道沉降 2.85 mm，隧道收斂變形 2.1 mm，未出現隧道滲漏現象，變形控制良好。

6 結 語

上海南站站 TRD 工法墻自 2017年8月10日開始下沉切割箱，至2017年8月17日累計完成 130m工法墻施工，每日成墻 8～10 m，每次切割箱起拔約 2 d，每次切割箱下沉約 1.5 d。施工設備、鏈條及刀具均由日本進口，施工過程中未出現切割箱抱死、鏈條斷裂等情況。

上海南站站基坑施工引起的地鐵 1號線盾構隧道變形滿足控制指標，TRD 工法施工取得了圓滿成功，為今后類似工程提供了借鑒經驗。