TRD攪拌墻施工對周邊環境影響實測分析★

王 飛 陳潔瑤 張靈熙 鄭春華 徐亞萍

(1.蘇州市軌道交通集團有限公司,江蘇 蘇州 215003； 2.中設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014； 3.宏潤建設集團股份有限公司，上海 200235； 4.蘇州大學軌道交通學院，江蘇 蘇州 215137)

TRD工法是一種新型的地下水泥土連續墻施工方法，即通過切割鏈具對原狀土體進行豎向和橫向切割，并將土體與水泥漿液攪拌均勻，從而形成一定厚度的水泥土連續墻[1,2]。TRD工法具有機架低、穩定性好、墻體止水性好以及深度大等優點。TRD工法自2005年引入我國以來，在基坑工程止水帷幕或支護結構中逐步開始推廣應用[3-10]。

本文以蘇州軌道交通5號線茅蓬路站基坑工程為研究背景，實測了在TRD攪拌墻施工過程周邊土體變形以及土壓力、孔隙水壓力等，分析總結了TRD攪拌墻施工對周邊環境的影響規律。

1 工程概況

茅蓬路站為蘇州市軌道交通5號線工程由西向東的第五站，位于茅蓬路與孫武路交叉路口，具體位置如圖1所示。

茅蓬路站主體結構為地下兩層兩跨箱型框架結構，車站設計總長度294.50 m，場地地面標高+3.600。基坑采用明挖順作法施工，跨茅蓬路口處局部采用蓋挖法施工。標準段基坑挖深為16.56 m～16.83 m，采用地下連續墻(厚度為800 mm)+一道鋼筋混凝土支撐(截面為800 mm×1 000 mm)+三道鋼管支撐(直徑609 mm，壁厚16 mm)的圍護結構形式。由于基坑上方有高壓線橫跨，在基坑軸～軸 區域范圍內地下連續墻施工受到限制，因此上述區域采用鉆孔灌注樁+四道支撐(同其他區域)圍護、TRD攪拌墻止水。基坑圍護剖面如圖2所示。

茅蓬路車站各土層主要物理力學性質指標見表1。

表1 各土層主要物理力學性質指標

地下水主要分為孔隙潛水、微承壓水(③3粉土層)以及承壓水(⑦2粉砂夾粉土和⑦4粉砂夾粉土層)等三類。

2 實測方案

為進一步研究TRD攪拌墻施工過程對周邊環境影響，在其施工期間實測了周邊地表沉降、深層土體水平位移、土壓力、孔隙水壓力等。

在距離基坑東側TRD攪拌墻(槽段)南端頭11.3 m處布設一個斷面2個土體測斜孔，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，5 m處的測斜孔分別記為CX-2和CX-1；在該斷面北側3 m處布設第二個斷面2個土體測斜孔，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，5 m處的測斜孔分別記為CX-4(在未開始測試前的施工中已遭破壞)，CX-3。

在距離基坑東側TRD攪拌墻(槽段)南端頭12.3 m處布設一個土壓力測試孔，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，在該孔3.6 m，7.4 m，12.6 m，18.3 m，23.4 m，28.85 m深度處分別埋設土壓力盒，共計6個，對應的編號依次為SP1～SP6。

在距離基坑東側TRD攪拌墻(槽段)南端頭12.8 m處布設1個斷面3個地表沉降測點，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，3 m，5 m的測點分別記為DB1，DB2和DB3。

在距離基坑東側TRD攪拌墻(槽段)南端頭15.8 m處布設一個孔壓孔，孔深16 m，孔壓計設置深度12 m。

為保證實測數據真實、可靠，在測斜管、土壓力盒置入鉆孔后，采用壓密注漿將測斜管與鉆孔間隙或鉆孔填實，以保證測斜管、土壓力盒與周邊土體密貼；同時深層土體水平位移測試采用瑞茨柏固定式(從上到下間隔1 m布設一個測斜儀)測斜系統，依托瑞茨柏云平臺強大功能，可隨時采集深層土體水平位移數據(也可采集孔隙水壓力和土壓力數據)。

各測點平面布置如圖3所示。

3 實測結果及分析

3.1 TRD攪拌墻施工過程地表沉降

TRD工法墻施工過程周邊地表沉降實測曲線如圖4所示。

由圖4可以發現：

1)在TRD攪拌墻成墻施工階段，周圍地表總體呈現隆起，DB1，DB2和DB3各測點隆起的最大值分別為7.15 mm，7.02 mm，5.65 mm。因成墻施工階段周圍土體受到擠壓，且與墻體(槽段)的垂直距離越近受到的側向壓力越大，而淺部土層上覆壓力卻較小，從而導致地表隆起，且距墻體(槽段)越近隆起值越大。

2)在TRD工法墻成墻施工的過程中，地表總體沉降呈先隆起后回落變化，具體為在成墻施工時隆起，在墻體形成而尚未結硬前回落，不過其絕對變形仍為隆起。

3.2 TRD攪拌墻施工過程深層土體水平位移

TRD攪拌墻施工過程周邊深層土體水平位移實測曲線如圖5～圖7所示(以測斜孔CX-1，CX-2斷面為例分析)。

由圖5～圖7可知：

1)在TRD攪拌墻成墻施工階段，深層土體水平位移總體為向墻體(槽段)外側移動(負值表示)。其中CX-1水平位移最大值發生在地表下4 m深度處，為-1.44 mm；CX-2水平位移最大值發生在地表下5 m深度處，為-1.99 mm。距離TRD攪拌墻越近，深層土體水平位移越大，即受施工影響越大；由于基坑東側為既有道路，其結構層對變形具有一定的抵抗和約束作用，故土體最大深層水平位移并非發生在地表，而是在地表下約4 m～5 m深度處。

2)在墻體形成但尚未結硬前，深層土體水平位移方向由向墻體(槽段)外側逐漸向墻體(槽段)內側轉變。轉變過程分兩個階段，第一個階段位移由最大負值逐漸回到零(如圖6所示)，第二個階段位移由零再逐步變化到最大正值(如圖7所示)，此時在地表下約6 m深度處CX-1水平位移最大值為6.35 mm，地表下約4 m深度處CX-2水平位移最大值為16.14 mm。從整體上看土體水平位移沿深度變化不大。在TRD工法墻成墻施工結束至墻體形成期間，由于成墻施工對土體的擠壓力逐漸消失、墻體材料逐漸硬化成型，土體開始向墻體(槽段)內側回移并逐步達到最大位移正值。

3.3 TRD攪拌墻施工過程土壓力、孔隙水壓力

TRD攪拌墻施工過程周邊土體土壓力、孔隙水壓力變化規律實測曲線如圖8，圖9所示。

由圖8，圖9可知：TRD工法墻成墻施工階段，土壓力、孔隙水壓力均隨時間逐漸增大；在墻體形成但尚未結硬前，土壓力、孔隙水壓力均隨時間逐漸下降并最終趨于穩定。

4 結語

采用現場實測的方法，對TRD攪拌墻施工引起的周邊土體地表沉降、深層土體水平位移、土壓力及孔隙水壓力進行了實測分析，主要結論如下：

1)在TRD工法墻成墻施工階段，土體由于被刀具插入及各種漿液注入而受到擠壓，導致土體向墻體(槽段)外側變形、地表發生隆起。

2)在墻體形成但尚未結硬前，由于成墻施工對土體的擠壓力逐漸消失、墻體材料逐漸硬化成型，土體開始向墻體(槽段)內側回移并逐步達到最大位移正值、地表逐漸回落。

3)TRD工法墻成墻施工階段，土壓力和孔隙水壓力逐漸增加，在墻體形成但尚未結硬前，又隨時間的增長而逐漸減小并最終趨于穩定。

4)TRD工法墻施工對周邊環境的影響總體較小。