TRD工法在航站樓深基坑的應(yīng)用

王剛 董俊杰 司法強(qiáng) 劉天龍 竇永杰

【摘?要】杭州蕭山國際機(jī)場三期項(xiàng)目新建航站樓基坑面積共計(jì)7.9萬m2，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜，北側(cè)臨近地鐵站，南側(cè)與航站樓地下空間開發(fā)區(qū)域相連，東側(cè)靠近交通指揮中心，西側(cè)靠近市政道路，車流量較多。且主樓基礎(chǔ)位于既有人工湖上，需對人工湖水系改造完成后進(jìn)行清淤分層回填，工況比較復(fù)雜。基坑圍護(hù)采用三軸水泥土攪拌樁、灌注樁排樁、TRD工法等厚度水泥土攪拌墻、高壓旋噴樁、MJS工法樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)。本次重點(diǎn)介紹TRD工法在深基坑的應(yīng)用。根據(jù)之前成功案例可以看出其有良好的止水性及適應(yīng)性，驗(yàn)證了在不同土質(zhì)中進(jìn)行TRD工法施工的可能性及可靠性。

【關(guān)鍵詞】深基坑圍護(hù);TRD原理;施工工藝

Application of TRD Method in Deep Foundation Pit of Terminal Building

Wang Gang，Dong Jun-jie，Si Fa-qiang，Liu Tian-long，Dou Yong-jie

（China Construction Eighth Engineering Bureau Co.， Ltd?Hangzhou?Zhejiang?310000）

【Abstract】The foundation pit area of the new terminal building of Hangzhou Xiaoshan International Airport Phase III project totals 79，000 m2， and the foundation pit retaining structure is relatively complex. The north side is adjacent to the subway station， and the south side is connected to the underground space development area of the terminal building. Close to the traffic command center， the west side is close to the municipal road， and there is a lot of traffic. The foundation of the main building is located on the existing artificial lake. It is necessary to carry out dredging and stratification backfilling after the completion of the artificial lake water system reconstruction， and the working conditions are more complicated. The foundation pit is protected by three-axis cement-soil mixing piles， cast-in-situ piles， TRD method and other thick cement-soil mixing walls， high-pressure jet grouting piles， MJS method piles and other envelopes. This time， we will focus on the application of the TRD method in deep foundation pits. According to the previous success stories， it can be seen that it has good water repellency and adaptability， and verified the possibility and reliability of TRD construction in different soils.

【Key words】Deep foundation pit protection;TRD principle;Construction technology

1. 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工程領(lǐng)域深基坑圍護(hù)中，各種新型技術(shù)不斷應(yīng)用到基坑工程中，近年來，大、中型機(jī)械設(shè)備、大功率、強(qiáng)動(dòng)力施工機(jī)械不斷問世，更加推動(dòng)了深基坑工程理論和施工技術(shù)的發(fā)展。自2009年以來國內(nèi)引進(jìn)TRD施工技術(shù)及配套設(shè)備，近幾年來在多地多個(gè)項(xiàng)目已成功實(shí)踐并投入使用。該工法適用地層廣，水泥土墻體攪拌成墻效果好，止水效果明顯，為復(fù)雜地層、嵌巖、復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)或深基坑止水帷幕構(gòu)筑，提供了一種可供選擇的新型技術(shù)方法和配套設(shè)備。

2. 原理

通過動(dòng)力箱液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈鋸式切割箱，分段連接鉆至設(shè)計(jì)深度，水平橫向切割至一定長度，在切割過程中注入切割液（膨潤土拌制），再回撤切割至原始點(diǎn)，再成墻攪拌過程中在切割箱底部注入水泥漿固化液，使固化液與攪拌土體強(qiáng)制拌合，形成等厚度水泥土攪拌墻，通過插入型鋼以增加攪拌墻的剛度和強(qiáng)度。將水泥土攪拌墻的攪拌方式由傳統(tǒng)的垂直軸螺旋鉆桿水平分層攪拌，改變?yōu)樗捷S鋸鏈?zhǔn)角懈钕溲貕ι畲怪闭w攪拌。

3. 施工工藝

TRD水泥土攪拌墻成墻工藝分為3個(gè)步驟，先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌。鋸鏈?zhǔn)角懈钕溷@至設(shè)計(jì)深度后，首先注入挖掘液先行挖掘一段距離（開放程度需根據(jù)地層情況來確定），將緊密砂層預(yù)先松動(dòng)，在此過程中需注入由膨潤土拌制的挖掘液，然后回撤挖掘至起始點(diǎn)，再注入固化液向前推進(jìn)攪拌成墻。在正式施工之前，需提前進(jìn)行非原位試成墻施工，以便對設(shè)計(jì)提供的工藝參數(shù)進(jìn)行核對，并確定施工工藝參數(shù)來指導(dǎo)施工。施工順序?yàn)椋簻y量放線→開挖溝槽→吊放預(yù)埋箱→樁機(jī)就位→切割箱與主機(jī)連接→安裝測斜儀→TRD工法工序成墻→置換土處理→拔出切割箱。

4. 施工優(yōu)點(diǎn)

4.1?適用多種不同環(huán)境作業(yè)。

主機(jī)采用液壓步履式底盤，適應(yīng)各種復(fù)雜場地，橫切式施工方式和組合式短矮立柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其安全性能高，能適用多種施工場地復(fù)雜工況的作業(yè)。

4.2?高度低、安全性能好。

整機(jī)重心低，機(jī)身高度為10m，穩(wěn)定性好，TRD-III型機(jī)切割深度能達(dá)到60m，在有高空限制的場所施工能夠充分體現(xiàn)其優(yōu)勢。

4.3?打造高品質(zhì)地下連續(xù)墻。

水平方向上進(jìn)行掘進(jìn)，垂直方向上土質(zhì)與水泥漿液進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁梢栽诓煌翆有纬删鶆颉⒌群瘛⑦B續(xù)、防滲性能好的高品質(zhì)地下連續(xù)墻。

4.4?可以形成不同規(guī)格的墻體。

根據(jù)設(shè)計(jì)成墻厚度不同要求通過更換不同寬度的刀具進(jìn)行切割，最終形成600～850mm厚度不等的各種寬度的墻體。

4.5?適應(yīng)不同地質(zhì)。

具有良好的挖掘能力，適用于錘擊數(shù)小于100的各種軟、硬質(zhì)土層，砂質(zhì)及粉土層，還可以在顆粒粒徑小于100mm砂礫石層及全風(fēng)化以及強(qiáng)分化巖石層。

4.6?連續(xù)成墻。

（1）等厚度墻體、接縫較少，內(nèi)插H型鋼等間距布置增加其剛度和強(qiáng)度，墻體垂直度通過經(jīng)緯儀或者全站儀控制，多段式隨鉆測斜墻體垂直精度監(jiān)控控制來保證成墻質(zhì)量，相較于其他施工工藝是其他所無法比擬的。

（2）TRD施工工藝適用于各類土層和砂礫石層，這是TRD最大的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)不同土層選擇不同刀具進(jìn)行切割，通過電腦設(shè)置相關(guān)參數(shù)控制施工速度及強(qiáng)度，通過橫向切割噴漿攪拌成墻，形成等厚度墻體。是真正意義上的墻，其防滲效果明顯，而且墻體傾斜度小，強(qiáng)度均勻。

5. 本工程實(shí)際情況

5.1?杭州市蕭山國際機(jī)場三期項(xiàng)目新建航站樓基坑圍護(hù)工程基坑總面積約為7.9萬m2，基坑開挖深度最深處達(dá)14.45m，北側(cè)臨近地鐵站，為減少基坑降水對臨近地鐵車站及盾構(gòu)隧道的影響，在臨近地鐵站鉆孔灌注樁排樁外側(cè)設(shè)置TRD工法等厚度水泥土攪拌墻止水帷幕，臨近地鐵區(qū)間隧道區(qū)域新增圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用TRD工法等厚度水泥土攪拌墻內(nèi)插型鋼。內(nèi)插型鋼墻體厚度為850mm，等厚度水泥土攪拌墻止水帷幕墻體厚度為700mm。本工程TRD等厚度水泥土攪拌墻深度為29.2m。根據(jù)地勘報(bào)告分別穿過粉夾砂粉質(zhì)粘土層、粉砂層、粉夾砂粉質(zhì)粘土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，穿越土層均含水量豐富，透水性強(qiáng)。

5.2?本工程設(shè)計(jì)采用700mm水泥土攪拌墻及850mm厚水泥攪拌墻內(nèi)插700*300*13*21型鋼作為圍護(hù)止水帷幕，型鋼中心間距為600mm和1000mm，墻深度為18.42m和15.92m。墻底位于粉砂層中將潛水隔離開來。樁基采用鉆孔灌注樁，樁端持力層為圓礫層。

5.3?TRD工法水泥土攪拌墻施工參數(shù)：采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻量25%，水灰比1.5，挖掘液采用鈉基膨潤土拌制，每立方被攪土體摻入約100Kg/m3的膨潤土，粘土摻量20%。墻體抗?jié)B系數(shù)10-7～10-6cm/sec，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于0.8MPa。

5.4?工程難點(diǎn)。

（1）本工程屬大面積深基坑工程，基坑北側(cè)鄰近地鐵站，南側(cè)為航站樓地下空間開發(fā)區(qū)域，西側(cè)臨近既有市政道路，且周圍管線布置錯(cuò)綜復(fù)雜，東側(cè)臨近交通指揮中心。

（2）航站樓坐落于人工湖上，需對人工湖進(jìn)行水系改造，湖底需進(jìn)行清淤并分層回填夯實(shí)。

（3）現(xiàn)場障礙物較多，樁基及圍護(hù)施工難度大。

（4）工程位于杭州市蕭山區(qū)，區(qū)內(nèi)雨量充沛，季節(jié)性明顯，年際變化大，年平均降水量在1100～1600毫米之間。TRD工法型鋼需穿越較厚砂層，含水量豐富，槽壁易坍塌。

5.5?實(shí)施情況及質(zhì)量控制。

5.5.1?根據(jù)試成墻及相鄰地塊施工遇障礙物的情況，先行采用850@600三軸攪拌樁機(jī)沿圍護(hù)軸線范圍搭接施工，預(yù)先探明地下障礙物的情況，并采用加長臂挖機(jī)進(jìn)行清障;對含有地下管線的區(qū)域，通過插入H型鋼擋土，防止管線下方沙土流失，造成管線沉降、破壞。清障結(jié)束后產(chǎn)生的坑洞立即回填粘土并分層夯實(shí)。

5.5.2?本工程TRD工法型鋼水泥土地下連續(xù)墻采用3循環(huán)水泥土攪拌墻建造工序。

（1）通過試成墻施工過程中監(jiān)控周圍土體地表沉降及深層土體水平位移，從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析可以看出，試成墻施工參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，可以作為指導(dǎo)現(xiàn)場后期大面積施工的依據(jù)。

（2）切割液在配置過程中嚴(yán)格按照試成墻配比進(jìn)行配置，同時(shí)控制好切割液的流動(dòng)度值。

（3）固化液配制水泥進(jìn)場之后應(yīng)按照要求進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢合格后方可使用;水泥漿比重應(yīng)按照水灰比嚴(yán)格控制;注漿壓力應(yīng)進(jìn)行控制。

5.5.3?成墻及水泥土攪拌墻鉆芯檢測結(jié)果。

（1）試塊28天強(qiáng)度相對穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求，表現(xiàn)在不同地層墻體強(qiáng)度差異較小;

（2）試成墻透孔取芯試塊抗壓強(qiáng)度在0.89～1.16MPa之間;

（3）圍護(hù)墻透孔取芯試塊抗壓強(qiáng)度在1.21～1.26MPa之間。

6. 結(jié)語

通過論述TRD工法在杭州蕭山國際機(jī)場項(xiàng)目基坑工程中的應(yīng)用，從而替代了原先超深三軸攪拌樁施工難且止水效果不好的問題，通過TRD工法的實(shí)施，成墻一步到位，且質(zhì)量得以保證，墻體的均勻性和連續(xù)性以及抗?jié)B性均優(yōu)于超深三軸水泥土攪拌樁，在施工過程中也發(fā)現(xiàn)其存在不足之處，所使用機(jī)械及配件均屬于進(jìn)口，導(dǎo)致維修成本及周期過長。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，TRD技術(shù)終將在以后基坑工程中得以快速發(fā)展，TRD的舞臺(tái)也將更加廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]?安國明，宋松霞。橫向連續(xù)切削式地下連續(xù)墻工法-TRD工法[J]。施工技術(shù)，2005（SI）：284-288.

[2]?建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程.