等厚度水泥土攪拌墻（TRD工法）在湖南地區(qū)實(shí)踐淺析

王愛(ài)民 譚一明 張孝義

【摘要】等厚度水泥土攪拌墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)與止水帷幕在上海等軟土地區(qū)因其良好的工程效果及經(jīng)濟(jì)性得到了廣泛應(yīng)用。隨著湖南地區(qū)城市化進(jìn)程的不斷深入和發(fā)展，各地超大超深建筑基坑項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)，衡陽(yáng)綠地城際空間站超高層地塊首次引進(jìn)水泥土攪拌墻（TRD工法）技術(shù)。本文結(jié)合項(xiàng)目基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工，對(duì)TRD工法在湖南地區(qū)的適應(yīng)性和遇到的施工困難等進(jìn)行了深入研究與探討。

【關(guān)鍵詞】等厚水泥土攪拌墻;設(shè)計(jì)與施工;湖南適用性。

近些年來(lái)，超高層項(xiàng)目在湖南等中部地區(qū)日漸增多，針對(duì)超大和超深基坑，在上海、廣東等地區(qū)采用地下水泥土攪拌墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與止水帷幕施工，可以有效利用現(xiàn)有地層的軟弱土，減少排放，并取得了良好的支護(hù)及止水效果。通過(guò)國(guó)內(nèi)專家結(jié)合天津、江西南昌等地區(qū)TRD實(shí)際工程效果進(jìn)行分析，結(jié)果均表明TRD工法技術(shù)可靠度較好，具有較高的推廣價(jià)值[2]。綠地湖南事業(yè)部衡陽(yáng)城際空間站項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)在湖南地區(qū)首個(gè)TRD工法的設(shè)計(jì)與施工，本文通過(guò)對(duì)其在湖南地區(qū)的適用性進(jìn)行總結(jié)與分析，為此工法在湖南地區(qū)的應(yīng)用提供了參考。

1、項(xiàng)目概況

綠地衡陽(yáng)城際空間站超高層地塊項(xiàng)目位于湖南省衡陽(yáng)市酃湖片區(qū)雁城東路與東三環(huán)路交界位置，東臨耒水河。場(chǎng)地地勢(shì)較為平緩，主要呈東高西低趨勢(shì)，內(nèi)部總高差小。項(xiàng)目塔樓建筑高度212m，地下室共兩層，基坑總長(zhǎng)度約675m，基坑開(kāi)挖深度4.8～8.8m。基坑支護(hù)形式為護(hù)壁樁加錨桿，止水帷幕為等厚度水泥土攪拌墻（TRD工法）。

2、地質(zhì)條件

根據(jù)巖土詳細(xì)勘察報(bào)告顯示，本項(xiàng)目基坑場(chǎng)地巖土地層分布從上往下主要為：耕土①、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土①-1、粉質(zhì)黏土層②、粉土③和圓礫④。其中耕土①呈松散狀、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土①-1呈流塑狀，粉質(zhì)黏土層②呈可塑狀態(tài)，粉土③呈稍密、圓礫④呈稍密～中密。

基坑底主要標(biāo)高位于49.200米，場(chǎng)地抗浮水位為57.50m，勘測(cè)期間測(cè)得擬建場(chǎng)地地下水的綜合穩(wěn)定水位埋深為48.70～53.24m。湖南地區(qū)雨水偏多，結(jié)合衡陽(yáng)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，場(chǎng)地內(nèi)地下水變化幅度約較大。由此可見(jiàn)，基坑底以下有水頭高于坑底的承壓水含水層，因此采用截水帷幕隔斷其基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系。該項(xiàng)目場(chǎng)地典型地質(zhì)剖面如圖1所示：

3、方案比選

根據(jù)巖土勘察報(bào)告并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，本項(xiàng)目從設(shè)計(jì)理論上首先對(duì)傳統(tǒng)的支護(hù)方案及新工藝TRD工法進(jìn)行對(duì)比分析，綜合各種因素考慮，選取以下三種方案進(jìn)對(duì)比：1）樁錨支護(hù)+攪拌樁;2）等厚度水泥土攪拌墻+內(nèi)插型鋼;3）樁錨支護(hù)+水泥土攪拌墻止水。

方案1）選用的是傳統(tǒng)可靠的樁錨支護(hù)，但對(duì)于超深基坑，特別是場(chǎng)地圓礫層較厚的地質(zhì)情況下，攪拌樁不僅無(wú)法控制樁身的垂直度，也難以解決攪拌樁在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)樁之間的搭接問(wèn)題，無(wú)法保證避免漏水和滲水的隱患;且本項(xiàng)目東側(cè)臨近耒水河，地下水較為豐富，施工較為困難，且周期較長(zhǎng)。方案2）此方案受項(xiàng)目所在地市場(chǎng)價(jià)格影響較大，湖南地區(qū)尚未有使用內(nèi)插型鋼的水泥土攪拌墻做法，型鋼市場(chǎng)價(jià)高，且根據(jù)施工隊(duì)伍的水平不同，型鋼不能拔出比例較大，最多達(dá)到15%，該方案實(shí)際可能的綜合成本最高。方案3）樁錨支護(hù)是當(dāng)?shù)剌^為常見(jiàn)的支護(hù)形式，支護(hù)效果能有保證，且將水泥土攪拌墻（TRD工法）作為止水帷幕，不僅能有效的截?cái)嗟叵鲁袎核瑫r(shí)能有效的保障圓礫層中的垂直度，解決樁與樁之間的搭接問(wèn)題，并且樁錨與水泥土攪拌墻的結(jié)合，支護(hù)體系的剛度與帷幕的抗?jié)B性能得到良好的保證。

以上三種方案經(jīng)成本測(cè)算得出：第3種樁錨支護(hù)+水泥土攪拌墻止水方案比第1種樁錨支護(hù)+攪拌樁方案減少約621.3萬(wàn)元，而第2種方案內(nèi)插型鋼租賃周期較長(zhǎng)，費(fèi)用相應(yīng)偏高，且施工工序較為復(fù)雜。最終通過(guò)綜合對(duì)比分析，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際和成本分析結(jié)果，確定本基坑采用的支護(hù)方案為單排旋挖灌注樁加錨桿+水泥土攪拌墻（TRD工法）。基坑主要支護(hù)剖面圖如圖2所示：

4、TRD工法的適用性分析

等厚度水泥土攪拌墻技術(shù)（TRD工法）（Trench cutting Re-mixing Deep wall method），即利用鋸鏈?zhǔn)角邢飨溥B續(xù)施工等厚水泥土地下連續(xù)墻的施工技術(shù)[3]。攪拌墻施工時(shí)，首先必須依據(jù)巖土勘察報(bào)告及設(shè)計(jì)圖紙，依據(jù)不同地質(zhì)條件選擇對(duì)應(yīng)類型的刀具，如此方可保證施工進(jìn)展的順利。施工中首先將鋸鏈切削箱自行插入地基土，然后器具鏈條將帶動(dòng)刀具對(duì)土體進(jìn)行連續(xù)切割與攪拌。在工作機(jī)具的下方一般會(huì)增設(shè)有加壓空氣，在切割過(guò)程中，通過(guò)流動(dòng)的溝槽內(nèi)土體與添加的切削液和必要的添加劑充分的混合攪拌，同時(shí)地下水在攪拌過(guò)程中，將被很好的利用;并且施工的廢液其處理也相對(duì)簡(jiǎn)單。如此連續(xù)的邊切割邊攪拌，并水平逐步推進(jìn)，形成連續(xù)的等厚水泥土攪拌墻，其墻身固化后具有良好的止水性和均質(zhì)性。

綠地衡陽(yáng)城際空間站超高層地塊基坑支護(hù)采用TRD工法（基坑支護(hù)平面如圖3所示）在湖南地產(chǎn)項(xiàng)目中尚屬首例。依據(jù)上海、廣東和其它地方的TRD工法施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，此工法主要在軟土地基和和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N值大于 50的硬質(zhì)地層適用性較好，同時(shí)也適用于粘性土、砂土、砂礫及礫石層等。通過(guò)對(duì)比江西南昌TRD工法的使用經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目的地層類似（詳細(xì)見(jiàn)第2節(jié)地質(zhì)條件）。實(shí)際使用的關(guān)鍵依舊在于根據(jù)不同的地層選用不同的刀具和機(jī)具，適用性非常廣，但機(jī)械相對(duì)于攪拌樁更大，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的平整度要求更高，對(duì)場(chǎng)地的承載力要求也較高，如有必要，需對(duì)施工場(chǎng)地作業(yè)區(qū)域先做換填加鋪路基板處理。本項(xiàng)目水泥土攪拌墻設(shè)計(jì)厚度700mm厚，深度大于20m，施工機(jī)械選用CMD850 TRD型設(shè)備進(jìn)行施工。現(xiàn)場(chǎng)施工照片如圖4所示：

5、TRD工法的實(shí)際應(yīng)用

5.1 TRD試成墻參數(shù)

TRD工法在全面施工之前，需類似管樁試樁一樣，做好試成墻試驗(yàn)，并根據(jù)試成墻的檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)全面開(kāi)展工作[4]。本項(xiàng)目按照下面幾個(gè)參數(shù)來(lái)指導(dǎo)試成墻工作：

5.1.1 攪拌墻設(shè)計(jì)厚度為700mm，深度大于20米，采用成墻厚度550～850mm寬度的刀具，呈菱形布置，確保全斷面對(duì)土層進(jìn)行切割。

5.1.2該項(xiàng)目等厚水泥土墻的固化液拌制采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，每立方被攪拌土體摻入不少于25%的水泥。

5.1.3固化液水灰比控制在1.1～1.5，固化液混合泥漿流動(dòng)度宜控制在180mm～220mm。

5.1.4膨脹土摻量控制在5%～6%，水灰比在10～20之間[5]。

5.1.5水泥土攪拌墻的墻體施工需保證垂直度偏差不大于1/250，墻位偏差不大于+20mm～-50mm（向坑內(nèi)偏差為正），墻深偏差不得大于50mm，成墻厚度不得小于設(shè)計(jì)值700厚，偏差控制在0～-20mm。等厚度水泥土攪拌墻28天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)相關(guān)要求，且不低于0.5Mpa。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試成墻試驗(yàn)，確定了具體施工參數(shù)：水泥摻量、水膠比;漿液的密度、流動(dòng)性及泵送量;攪拌機(jī)的推進(jìn)切割速度和施工間歇時(shí)間。

5.2 TRD應(yīng)用中遇到的困難

在各地眾多的基坑支護(hù)施工方案中，TRD工法作為一項(xiàng)新的施工工藝，并不為國(guó)內(nèi)中部地區(qū)多數(shù)人所熟悉和了解，導(dǎo)致其市場(chǎng)占有率較低。衡陽(yáng)城際空間站項(xiàng)目首次采用該施工工藝，受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。因大眾對(duì)其認(rèn)知度不夠，甚至在基坑支護(hù)專家評(píng)審論證會(huì)上，與會(huì)專家也是謹(jǐn)慎對(duì)待，仔細(xì)聽(tīng)取了建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位的相關(guān)專項(xiàng)匯報(bào)，同時(shí)提出了不少現(xiàn)場(chǎng)施工相關(guān)疑問(wèn)和止水效果的一定質(zhì)疑，但最終還是得到專家們的認(rèn)可。該基坑支護(hù)施工完成后，基坑安全性和止水效果均達(dá)到預(yù)期效果。

結(jié)論：

TRD工法在綠地衡陽(yáng)城際空間站項(xiàng)目應(yīng)用成功，結(jié)論如下：TRD在湖南地區(qū)地基中可以推廣應(yīng)用，在圓礫層中成墻較好;TRD工法攪拌墻能有效解決傳統(tǒng)攪拌樁的垂直度和在硬質(zhì)地層中的切割問(wèn)題;TRD工法在湖南衡陽(yáng)的成功實(shí)踐，對(duì)于其在湖南其它地區(qū)的推廣應(yīng)用具有好的借鑒和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張世軒，嚴(yán)學(xué)寧，王翠英.TRD水泥土攪拌墻在基坑工程中的應(yīng)用[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2019年第一期。

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[5]建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社

作者簡(jiǎn)介：

王愛(ài)民（1983.04-），男，漢，本科，湖南衡陽(yáng)，工程師，從事工程技術(shù)。

譚一明（1983.02-），男，漢，研究生，湖南株洲，高級(jí)工程師，從事工程技術(shù)。

張孝義（1981.09-），男，漢，本科，四川宜賓，工程師，從事工程技術(shù)。