TRD工法在周邊復雜環境情況下的應用

胡 琦 何品品 劉雨冰

(1.浙江工業大學建筑工程學院，浙江 杭州 310012; 2.東通巖土科技股份有限公司，浙江 杭州 310020)

1 工程概況

1.1 工程簡介

杭州市某工程位于江干區新塘社區嚴家弄，新塘路以西，新苑路以東，嚴家弄路以南，景芳四區以北。項目用地面積9 895.0 m2，總建筑面積約41 261.9 m2。擬建建筑分為1號～5號樓，1號樓為配套公建和物業經營用房及消控中心,層高1層～3層，單柱最大荷載2 800 kN；2號樓為20層的高層住宅樓，3號、4號樓為2幢18層住宅樓，單柱最大荷載10 000 kN；5號樓為配套公建和物管用房等，層高1層～3層，單柱最大荷載3 400 kN。全場下設2層地下室，擬建建筑設計室內±0.00為1985國家高程6.75 m～7.05 m，基坑自±0.00向下開挖深度約為9.40 m，地下室底板標高為-2.50 m左右。

該建設工程有以下特點：

1)本工程基坑周邊環境西、北兩側為已建道路，東側距用地紅線較近，南側靠近居民房，不具備放坡條件，為避免施工擾動對周邊環境的影響，建設工程對于施工工藝工法有更高的要求；

2)場地下設2層地下室，基坑自±0.00向下開挖深度約為9.40 m，地下室底板標高為-2.50 m左右，需大面積基坑開挖，因此自基坑開挖后，應加強基坑及其周邊的檢測，確保基坑穩定和施工安全。

1.2 工程地質條件

根據區域地質資料，擬建場地上部主要為沖海積相粘質粉土、砂質粉土層，中部為海陸相交互沉積的粘性土層及砂礫石層，下伏基巖為白堊系泥質粉砂巖。

根據外業勘探、室內土工試驗成果、雙橋靜力觸探線型以及場地土成因類型，場地勘探深度范圍內巖土層可劃分為7個工程地質層，細分為17個工程地質亞層，影響基坑開挖的巖土層從上往下分層及其特性如下：

①雜填土：雜色，松散，層厚1.10 m～3.40 m。②-1粘質粉土：灰黃色，稍濕～濕，稍密～中密，層厚0 m～3.40 m。②-2砂質粉土：灰色，中密，濕，層厚5.00 m～8.20 m。②-3砂質粉土夾粉砂：灰色，濕，中密～密實，層厚6.00 m～8.90 m。②-4砂質粉土：灰色，濕，中密，層厚1.60 m～6.10 m。③淤泥質粉質粘土：灰色，層厚7.30 m～12.00 m。④-1粉質粘土：青灰色，層厚1.90 m～5.40 m。④-2粉質粘土：灰黃色，層厚0.80 m～6.40 m。⑥-1粉砂：灰黃色，中密，層厚0.0 m～0.90 m。⑥-2圓礫：灰黃色，中密～密實，礫石含量約50%～55%，局部含量稍低，粒徑一般在2 cm～4 cm，層厚3.40 m～11.50 m。⑥-2夾粉砂：灰黃、黃褐色，中密，層厚0.0 m～3.90 m。⑦-1粉質粘土：灰色、灰綠色，軟可塑，層厚0.0 m～3.50 m。⑦-2粉砂：灰色，中密～密實，層厚0.0 m～5.90 m。⑦-3圓礫：灰黃色，密實。礫石含量約60%～70%，粒徑2 cm～4 cm為主，個別達6 cm～10 cm，亞圓狀，層厚3.60 m～7.60 m。⑩-1全風化泥質粉砂巖：磚紅色，硬可塑。層厚0 m～1.30 m。⑩-2強風化泥質粉砂巖：磚紅色，稍硬，層厚0.00 m～2.40 m。⑩-3中風化泥質粉砂巖：磚紅色，較硬，控制厚度3.30 m～7.90 m。

1.3 工程地質條件

擬建場地區域內主要分布三層地下水，上層地下水性質屬孔隙潛水，下層地下水性質屬孔隙承壓水和基巖裂隙水。勘察期間各勘探孔終孔后24 h測得的潛水含水層的穩定地下水位一般埋深于地表下1.20 m～2.10 m左右，水位年變幅在1.0 m～1.50 m左右，該潛水水位升降主要受大氣降水及地表水補給，以側向徑流、蒸發為主要排泄途徑。地下水位動態變化隨氣候、季節性變化，受地表水影響較大，水量貧乏，水力坡度小，透水性差。承壓水賦存于下部砂土和礫石層中，承壓含水層與上部潛水含水層水力聯系微弱，承壓水受氣候影響不明顯，其主要補給來源為側向潛水，側向徑流緩慢。根據地下水水位長期監測資料及本次在鉆孔ZK23孔中做的承壓水頭觀測，場地承壓含水層平均水位埋深約14.50 m，富水性相對較好，對工程降水和基礎抗浮無影響，對鉆孔灌注樁施工有一定影響，施工時應引起重視，必要時采取相應的護壁措施。總體上，承壓含水層對地基評價影響小，對本工程基礎設計、施工影響較小。巖裂隙水主要賦存于基巖風化、節理裂隙內，水量一般較貧乏，場地下伏基巖為白堊系泥質粉砂巖，層頂埋深一般在58.0 m左右，風化層中泥質含量高，滲透性較差。主要受側向補給和上部孔隙潛水下滲補給，水量微弱，徑流緩慢，埋深大，對工程影響小。

1.4 不良地質作用

場地所在區域為沖海積平原區，地形平坦，場地及附近無崩塌、滑坡、泥石流等山地型地質災害，未發現因巖溶、地下采空引起的地面塌陷、地裂縫地質災害，也沒有因過量抽取地下水引起的區域地面沉降，因此場地內及附近無不良地質作用。

本場地以前為住宅區，表部分布建筑垃圾，普遍留有淺基礎，局部遺留有樁基礎，對本項目施工存在一定的影響；無其他不利于本工程建設的地下埋藏物。

2 TRD工法介紹

2.1 工藝簡介

TRD工法(Trench-Cutting Re-mixing Deep Wall Method，等厚度水泥土地下連續墻工法)是把插入地基中的鏈鋸式刀具與主機進行連接，并橫向移動、切割及灌注水泥漿，使水泥漿在槽內形成對流，從而混合、攪拌和固結在原來位置上的泥土的一種施工方法。該工法源于日本，21世紀以來TRD工法迅速在美國、西歐和東南亞世界各地得到廣泛應用，近年來國內引進了等厚度水泥土攪拌墻施工技術及配套設備，并已在上海、杭州、蘇州、武漢等地應用。該工法可用作止水帷幕，也可插入型鋼以增加地連墻的剛度和強度作為基坑的圍護結構。TRD工法用于止水帷幕時，其主要特點是成墻連續、表面平整、墻體均勻性好、止水效果佳、安全性高。由TRD 工法構建的等厚度水泥土連續墻地層適用地層廣、隔水性能可靠其優越的止水性能可以用于垃圾填埋場防止滲濾液污染地下水，建造大壩防滲墻防止壩體滲透破壞。

2.2 施工工藝

渠式切割水泥土連續墻的垂直度高，墻面平整度好，通過鏈狀刀具內安裝的多段式傾斜儀可以對墻體進行平面內和平面外實時監測以控制垂直度，從而實現高精度施工。圖1為渠式切割水泥土墻施工順序示意圖。

在國內的工程實踐中該工法多采用TRD工法施工三步法：第一步橫向前行時注入切割液切割，一定距離后切割終止；第二步主機反向回切，即向相反方向移動；移動過程中鏈式刀具旋轉，使切割土進一步混合攪拌，此工況可根據土層性質選擇是否再次注入切割液；第三步主機正向回位，箱式刀具底端注入固化液，使切割土與固化液混合攪拌。

施工主要工藝流程如下：機械組裝→放樣復核→樁機定位→打入切割箱→先行挖掘(注入切削液)→回撤挖掘→攪拌成墻(注入固化液)→插入H型鋼→拔除型鋼。

2.3 TRD工法特點

TRD工法樁基設備最大高度10 m，施工深度可達60 m；相比于三軸攪拌樁(SMW工法)，TRD工法是等厚的連續墻體，止水效果好(無縫、無缺陷)；相比于地連墻和灌注樁，TRD工法泥漿排放少、施工速度快(一晝夜施工10延米～20延米)、節約成本(造價降低20%～50%)。

此外，TRD工法還有以下典型特點：1)適用范圍廣，整機高度僅10.1 m，特別適宜架空高壓線下方等高度受限部位施工；2)超群的設備穩定性，通過低重心設計，與其他方法相比，機械設備的高度大大降低，施工安全性提高；3)高精度施工，在水平方向和垂直方向可以進行高精度施工；4)連續墻深度方向的品質均一，離散性小；5)適應地層比較廣，對硬質地層(硬土、砂卵礫石、軟巖等)具有良好的挖掘能力；6)止水性能優異，墻體等厚，無縫連接；7)通過角度調節，可施工斜墻；8)優良的環保性能，節省材料。

3 基坑圍護方案及項目跟蹤結果

3.1 基坑圍護方案

根據設計要求，基坑邊緣四側均緊鄰用地紅線，北側距離用地紅線最短凈距僅6.6 m，南側距離用地紅線最短凈距僅4.9 m，西側距離用地紅線最短凈距僅1.7 m，東側緊貼用地紅線，基坑工作面有限，周邊環境復雜，對施工技術有較高要求。

基坑支護方案如圖2所示。

3.2 TRD工法設計參數

1)TRD等厚水泥土攪拌墻可采用連續施工的渠式切割水泥土連續墻，墻厚850 mm。2)TRD水泥土攪拌墻采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻量不小于25%，膨潤土摻量不小于5%，水灰比1.0～2.0，水泥土28 d的無側限抗壓強度不小于1.0 MPa。3)渠式切割機主機平穩、平正，機架垂直度偏差不大于1/250。水泥土連續墻采用三步施工法，應根據周邊環境、土質條件、機具功率等因素確定渠式切割的水平推進速度和鏈狀刀具的旋轉速度，步進距離不大于50 mm。

3.3 項目跟蹤結果

1)在該項目中，TRD水泥土墻均勻等厚成墻。作為止水帷幕，滲透系數小于3×10-7cm/s，本工程全周期中未出現墻體破裂漏水情況，有效起到了止水作用；

2)根據基坑內外監測點的觀測統計，基坑變形穩定，安全可控，基坑各項變形指標均未超過規范及設計要求，基坑外路面無明顯沉降，施工微擾動對周邊環境造成影響處于正常范圍內；

3)在節能環保要求上，相對比鋼筋混凝土鉆孔灌注樁工藝，平均節能約30%，節約成本約20%，在施工過程中實現了施工現場整潔，符合文明施工各項要求。

4 結語

隨著TRD工法在我國應用越來越廣泛，在順應時代綠色轉型的潮流下，由TRD工法技術構建的等厚度水泥土攪拌墻地層適用性廣、隔水性能可靠，在深基坑工程的運用中具有顯著的優點和實用性，使得該工藝技術有望成為未來支護工程中的主流。本文詳細介紹了TRD工法的特點，施工工藝，并結合TRD工法在杭州市某工程項目的成功運用，論證了TRD工法的先進性和可靠性。