TRD工法在基坑圍護工程中的應(yīng)用研究

王飛山

上海虹口建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司 上海 200434

引言

TRD工法即等厚水泥土地下連續(xù)墻工藝，在建筑工程地下基坑圍護施工環(huán)節(jié)具有應(yīng)用范圍廣、機械高度低、止水性強等優(yōu)點，對地下基坑圍護工程周邊土質(zhì)與水文環(huán)境影響較小，是當(dāng)前建筑工程施工技術(shù)中的先進技術(shù)工藝。TRD工法在基坑圍護工程施工期間，以鏈鋸式刀具為工程主要施工器具，通過鏈鋸與主機之間產(chǎn)生的有效連接，插入地基中的鏈鋸能夠橫向或豎向移動，實現(xiàn)對地下土體的整體切割，形成的地下連續(xù)墻表面平整且厚度相等，墻體連續(xù)性和穩(wěn)定性得到提升，同時整體均勻性較好。在建筑工程地下基坑圍護結(jié)構(gòu)施工中，具有較強的防水和止水性能，對建筑地下工程整體結(jié)構(gòu)起到穩(wěn)定和加固的作用。

1 項目概況

本項目地位于上海市虹口區(qū)海門路55號地塊，建設(shè)項目為星港國際中心一期、二期，建筑主體結(jié)構(gòu)由2棟超高層辦公樓與4層的商業(yè)裙房構(gòu)成，總建設(shè)面積為406499㎡，包括地下室163019㎡，商業(yè)中心設(shè)計建設(shè)面積約為110000㎡。對于該項目建設(shè)施工環(huán)節(jié)的主要任務(wù)之一是負責(zé)工程施工質(zhì)量檢測問題，利用專業(yè)的檢測技術(shù)和設(shè)備，確保TRD技術(shù)工藝施工流程與施工方法符合行業(yè)施工技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，保證建筑項目地下基坑圍護工程施工質(zhì)量，提高商業(yè)建筑主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

2 工程地質(zhì)與水文條件分析

2.1 工程地質(zhì)條件分析

本項目工程施工現(xiàn)場周邊土質(zhì)情況較為復(fù)雜，對地下基坑土方開挖與整體圍護結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生阻礙，由于基坑圍護層較淺，圍護結(jié)構(gòu)薄弱，周邊黏土層較為深厚，工程施工環(huán)境相對復(fù)雜[1]。項目工程施工現(xiàn)場地下土層由雜填土、黏土、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土等物質(zhì)構(gòu)成，1-2層為雜填土和黏土，均勻分布在土層的上部，2層與3層過渡處為淤泥質(zhì)黏土，力學(xué)穩(wěn)定性能較差，組合厚度在8.0m左右，3-4層為粉土性粉質(zhì)黏土，地下土層結(jié)構(gòu)分布明確，以黏性土為主，具有高韌性、高壓縮性特征，流塑性與軟塑性較強。

2.2 工程水文條件分析

本項目工程施工現(xiàn)場地下水位最高在3.45m，地下水層包括潛層孔隙潛水與深層孔隙承壓水兩部分。根據(jù)項目地水文條件勘測結(jié)果分析，淺層孔隙潛水主要存于地下淺層雜填土與黏性土層孔隙間，地下土層上部透水性能較好，在夏季梅雨季節(jié)來臨期間，城市降水集中且水量豐富，造成項目地下部土層含水量大，加之黏性土透水性差，對水起到阻隔作用。深層孔隙承壓水主要存于地下3層粉土質(zhì)黏土層，水層頂板埋深約在11.0～14.70m，高程在8.45～13.78m之間，水層厚度為4.38～9.60m。由此可見，地下水層分布較為均勻連續(xù)，整體透水性較好，含水量中等，下部水量集中且含量較小，地下土層基本依靠上部土體孔隙滲透補給，給建筑工程地下室施工帶來一定的困難，影響深基坑土方開挖與基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程實際施工質(zhì)量[2]。

3 施工方法及技術(shù)措施

3.1 施工工藝流程

3.1.1 施工準(zhǔn)備。建筑地下室基坑工程施工前期，需要做好施工前的準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備TRD技術(shù)應(yīng)用期間所需的器材和相關(guān)施工材料，根據(jù)建筑項目工程施工現(xiàn)場周邊環(huán)境及實際施工條件，利用專業(yè)儀器和設(shè)備對工程施工現(xiàn)場可能存在的地下障礙物進行探測，通過換土回填、夯實整平、敷設(shè)鋼板、預(yù)埋器具箱等具體工作，提高地下土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，保證土層荷載力大于TRD樁機運行帶來的重力和壓力。同時，建筑項目工程施工單位要全面落實水、電準(zhǔn)備工作，結(jié)合工程施工需求，做好地下水泥土攪拌墻施工材料準(zhǔn)備工作。

3.1.2 施工流程。本項目工程施工中，采用TRD技術(shù)工藝，按照基坑開挖期間灌注固化液的方式進行施工，具體施工流程如下：首先，完成TRD鏈鋸切割主機安裝和埋設(shè)工作，將切割箱打入地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之中，期間拌制水泥土固化液；其次，以溝槽為導(dǎo)向，利用鏈鋸器具進行深入挖掘，通過三次循環(huán)的方式，形成初級連續(xù)墻體，按照挖掘速度和挖掘深度，及時注入適量的固化液；再次，在地基中插入塑性鋼材料，接著進行退避挖掘作業(yè)，期間要控制掘削液的灌注速度；最后，在地下水泥土連續(xù)墻尚未完全干透和固結(jié)時，及時拔出切割箱，進行TRD樁機和切割主機拆卸和分解工作。工程竣工后，要對連續(xù)墻進行定時檢查和養(yǎng)護處理，針對墻體表面凸起、凹陷等不足，通過相應(yīng)的技術(shù)工藝，提高墻體表面平整度和水泥土材料的均勻度，確保建筑項目工程地下基坑圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.2 設(shè)計及施工參數(shù)控制

3.2.1 先行挖掘施工。本項目工程施工中，采用TRD工法，通過三次循環(huán)施工，實現(xiàn)最終的連續(xù)成墻作業(yè)目標(biāo)，在先行挖掘施工環(huán)節(jié)，要對掘削液、灌注速度、掘削負荷、流動程度等問題進行有效控制。掘削液配制期間，要求膨潤土摻量控制在5～10kg/m3之間，掘削速度為30cm/h，先行掘削時，土層負荷要≤180kN，掘削液流動度在180mm。根據(jù)施工現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果分析，土體實際負荷在100～150kN，符合相關(guān)規(guī)定，掘削液小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，需結(jié)合工程施工具體要求進行適當(dāng)調(diào)整。

3.2.2 回撤掘削施工。TRD循環(huán)成墻作業(yè)期間，回撤掘削施工環(huán)節(jié)，回撤掘削液主要摻拌材料為清水，總量控制在800L/min，回撤掘削速度為1.5～2m/h。

3.2.3 噴漿成墻施工。TRD技術(shù)工藝中，噴漿成墻作為最后一階段的施工作業(yè)，要重點關(guān)注噴漿材料配制、漿液攪拌速度和掘削負荷，水灰漿液標(biāo)準(zhǔn)配合比為1.2∶1.5，水泥摻入量為30%，噴漿期間需要對泥漿進行攪拌，速度在1m/h，平均噴漿量在52.8m3/h，掘削負荷要≤90kN，本項目中的掘削負荷以70kN為宜[3]。

3.2.4 TRD施工效率。針對本建設(shè)項目，施工單位以TRD技術(shù)工法為基礎(chǔ)，采用3階段的循環(huán)工藝施工，施工速度在5m/d。工程竣工后，施工人員要對建筑地下水泥土連續(xù)墻進行齡期養(yǎng)護，期間工程質(zhì)量檢測人員要按照項目工程總體設(shè)計及施工情況，選擇關(guān)鍵施工節(jié)點進行取芯檢測，根據(jù)檢測結(jié)果判斷，連續(xù)墻強度、整體抗壓性、結(jié)構(gòu)完整程度、表面平整度等方面均符合工程設(shè)計要求，滿足建筑工程地下基坑圍護結(jié)構(gòu)支撐標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 關(guān)鍵工序

3.3.1 測量放線。工程施工作業(yè)開展前期，施工單位相關(guān)人員需要按照工程建設(shè)方的具體要求，確定工程施工基準(zhǔn)點，按照工程施工圖紙設(shè)計內(nèi)容，落實施工定點與高程引測工作，同時對定位點進行標(biāo)記，經(jīng)工程監(jiān)理人員放線測量與復(fù)核無誤后，方可進行下一階段的施工作業(yè)。

3.3.2 設(shè)備位置。鏈鋸式切割設(shè)備主機安置作業(yè)，按照定位控制線合理選擇安裝位置，本項目中采用TRD工法，選用TRD樁機，將設(shè)備主機定位線與水泥土攪拌墻設(shè)計中線之間距離保持在3.5m以內(nèi)，接著檢查定位線偏移情況，保證設(shè)備主機位置與墻體平面位置偏移度小于50mm。

3.3.3 開挖溝槽。建筑工程基坑圍護結(jié)構(gòu)施工期間，溝槽開挖利用反鏟挖機進行具體作業(yè)，需要清理地下障礙物，完成雜物、殘土處理工作。在保證文明施工、安全作業(yè)的前提下，將TRD主機設(shè)備運送至工程施工現(xiàn)場，為后續(xù)施工作業(yè)提供便利。

3.3.4 施工監(jiān)測。由于TRD工法當(dāng)前在國內(nèi)工程施工中應(yīng)用范圍較小，可以參考和借鑒的施工經(jīng)驗有限，需要對TRD技術(shù)工藝下的工程施工進行全過程監(jiān)測，利用動態(tài)化監(jiān)測儀和工程自動監(jiān)測系統(tǒng)，確保TRD設(shè)備主機安裝符合規(guī)定，保證地下水泥土連續(xù)墻垂直度偏差在可控范圍內(nèi)。

4 工程質(zhì)量保證措施

4.1 垂直度

TRD工法的應(yīng)用，對本項目工程施工效率和質(zhì)量起到有效的提升作用，施工人員為保證地下水泥土連續(xù)墻施工效果，在切割箱打入地基結(jié)構(gòu)設(shè)計深度后，在切割箱內(nèi)部布置專業(yè)測斜儀。TRD主機運行期間，設(shè)備操作人員能夠?qū)崟r監(jiān)測切割箱內(nèi)外部的環(huán)境變化情況，從而判斷墻體施工平面傾斜和偏差情況，一旦發(fā)現(xiàn)切割平面超出偏移設(shè)定數(shù)據(jù)范圍，要對切割箱位置進行及時調(diào)整，保證地下墻體垂直度[4]。

4.2 水泥土強度和防滲性能

本項目中，采用水泥土進行挖掘灌注施工，水泥材料質(zhì)量必須符合國家相關(guān)規(guī)定，在建筑地下基坑圍護結(jié)構(gòu)工程施工標(biāo)準(zhǔn)下，對水泥型號、性能進行抽樣檢測，做好水泥進場、復(fù)檢、保管、運輸?shù)裙ぷ鳌Ｍ瑫r，在進行水泥土攪拌施工時，要根據(jù)工程施工實際需要，科學(xué)配制泥漿，嚴格控制水泥的摻拌量，提高水泥土的整體強度與防滲性能。

4.3 轉(zhuǎn)角搭接均勻性

TRD工法采用等厚水泥土攪拌墻結(jié)構(gòu)，利用切割箱開展直線掘削成墻作業(yè)期間，要按照工程設(shè)計標(biāo)高情況，合理調(diào)整切割箱位置，將墻體重新進行切削搭接，確定設(shè)備掘削角度、方向和位置，保證墻體轉(zhuǎn)角材料切割搭接的均勻性，采取直線作業(yè)的方式，繼續(xù)開展下一階段的掘削施工。

5 結(jié)束語

文章以上海虹口區(qū)某商業(yè)建筑地下基坑圍護工程為例，探究TRD技術(shù)工藝在地下水泥土連續(xù)墻施工中的具體應(yīng)用，采用主機帶動的方式，將切割箱深入地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之中，通過水平移動、設(shè)計切割、實時灌注等施工作業(yè)環(huán)節(jié)，將經(jīng)過攪拌與混合的泥漿材料均勻噴施在地下墻體結(jié)構(gòu)表面，在地下基坑中，形成連續(xù)的止水帷幕，起到有效的防水、防滲效果。在地下基坑圍護工程施工中，采用TRD工法，不僅能提高墻體施工質(zhì)量，還能發(fā)揮TRD技術(shù)工藝對地層較強的適應(yīng)能力，在施工安全、造價控制、節(jié)能環(huán)保等方面具有明顯的先進性和進步性，在建筑行業(yè)未來的應(yīng)用前景較為廣闊。