超深 TRD 工法在止水帷幕工程中的應(yīng)用

馮 師（城盾隧安地下工程有限公司，上海 201108）

隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展以及對地下空間開發(fā)利用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，基坑施工的深度不斷加深，對施工安全的要求也越來越高。而控制基坑施工安全的關(guān)鍵因素主要是地下水控制，尤其是承壓水控制。目前，常規(guī)的止水帷幕施工工藝受限于設(shè)備能力，已無法滿足超深基坑止水帷幕的施工需求。

1 工程概況

1.1 工程簡介

硬 X 射線自由電子激光裝置項目共有 5 座工作井，其中4 號工作井規(guī)模 55 m×50 m （內(nèi)凈），如圖 1 所示。基坑開挖深度約為 39.637 m，采用 1200 mm 厚地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻深度達(dá)到 85.8 m，需隔斷地下 ⑦2 層承壓水，且周邊環(huán)境要求較高，為降低開挖過程的滲漏風(fēng)險，需在地下連續(xù)墻外側(cè)設(shè)置一道止水帷幕。

圖 14號工作井平面圖

1.2 工程水文情況

4 號井場地范圍內(nèi) TRD 止水帷幕所涉及的土層見表 1。

表14 號井 TRD 止水帷幕涉及土層表

為降低基坑開挖過程的滲漏風(fēng)險，止水帷幕需隔斷⑦2 層承壓水，需在基坑外設(shè)置 1圈止水帷幕，加固范圍＋4.50～-65.50 m，深度 70 m，需滿足 28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 ≥0.8 MPa、滲透系數(shù)≤10～7 m/s 的設(shè)計要求。

2 超深 TRD 工法

TRD工藝具有施工機(jī)械高度低、整體穩(wěn)定性好、墻體垂直精度高、墻體連續(xù)性好、墻體等厚度無接縫、作業(yè)效率高、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢，但目前市面上的 TRD 設(shè)備無法滿足70 m 深度的施工要求。因此，由上海隧道工程有限公司與上海工程機(jī)械廠有限公司根據(jù)本工程需求，聯(lián)合研發(fā)了一種超深等厚度水泥土攪拌墻設(shè)備—TRD-80 E 工法機(jī)，施工最深深度可達(dá)86m。

2.1 TRD-80E 工法機(jī)結(jié)構(gòu)

圖 2 為 TRD-80E 工法機(jī)結(jié)構(gòu)圖，表 2 為 TRD-80E 工法機(jī)各部件名稱及說明，表 3 為 TRD-80E 主機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。

表2 TRD-80E 主機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖2 TRD-80E 主機(jī)外形圖

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）雙動力源配置，解決了傳統(tǒng)設(shè)備單一動力源帶來的安全風(fēng)險，為超深施工提供了有效保障。

（2）配置實時測斜裝置并對傾斜儀防水密封性能進(jìn)行提升，采用更嚴(yán)格的裝配工藝和密封措施,增加滲漏性能試驗，使用加壓裝置來檢測傳感器的密封性能。

（3）為避免超深施工，土體將箱體“抱死”情況發(fā)生，對切割箱體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行提升。輕型箱體增加內(nèi)部隔板的數(shù)量，縱向隔板由 3 塊增加為 8 塊，橫向隔板由 3 塊增加為 4 塊，增加 24 根支撐管；端部切割箱增加內(nèi)部隔板的數(shù)量，縱向隔板由 1 塊增加為 4 塊，橫向隔板由1塊增加為 2塊，增加 7 根支撐管。

（4）研發(fā)的切割箱體，大大增強(qiáng)了切割箱體的結(jié)構(gòu)剛度，彌補(bǔ)了超深施工土壓力對箱體的結(jié)構(gòu)弱化。減小了超深施工箱體的結(jié)構(gòu)變形。

（5）橫推能力的提升。為增加設(shè)備的橫推能力，上下橫推油缸鉸點的間距由 4.7 m 增加至 5.7 m，力矩增加到原來的 121%。

（6）液壓管路和漿氣管路排布提升。管路的布置更趨合理，管路的安裝和維修更方便；更換了泥漿管路的流量計，質(zhì)量更可靠，采集數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。

3 超深 TRD 工藝流程

3.1 超深 TRD工 藝流程圖

本工程采用 TRD-80E 功法及進(jìn)行止水帷幕施工，施工流程圖如圖 3 所示。

圖3 超深TRD工藝流程圖

3.2 超深 TRD 工藝施工工序

（1）現(xiàn)場勘測、導(dǎo)墻制作設(shè)備進(jìn)場。設(shè)備進(jìn)場前首先對項目現(xiàn)場進(jìn)行勘測，然后進(jìn)行導(dǎo)墻制作，確保場地滿足設(shè)備自重和垂直度控制的要求。

（2）場地平整、機(jī)械拼裝及后臺布置。TRD-80E 工法機(jī)行走路線軟弱地面必須加墊材料夯實、夯平，對施工區(qū)域場地進(jìn)行平整后進(jìn)行主機(jī)拼裝和后臺布置。

（3）測量放樣。施工前需精確地計算出 TRD 止水帷幕中心的坐標(biāo)，采用全站儀精確放樣，之后進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)核，同時做好標(biāo)記樁。通知監(jiān)理單位進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)并及時完成測量報驗。

（4）導(dǎo)向槽、預(yù)埋穴挖掘，吊放預(yù)埋箱。利用挖掘機(jī)沿已成導(dǎo)墻區(qū)域開挖溝槽，寬度一般為 1.5 m，深度為 1.5 m，在溝槽區(qū)域內(nèi)開挖預(yù)埋穴，深約 3～5 m、長約 2 m、寬約1 m。并用吊車將預(yù)埋箱吊放入預(yù)埋穴內(nèi)。

（5）樁機(jī)就位，設(shè)置定位線，切割箱自行打入挖掘。移動前先檢查路線周圍是否有障礙物，若有障礙物，先清理完障礙物再進(jìn)行樁機(jī)的移動。移動時需要有專職的指揮員來指揮 TRD-80E 樁機(jī)移動，確保移動過程中的安全性。移動后檢查樁機(jī)的定位情況，確保 TRD-80E 主機(jī)的穩(wěn)定性。切割箱向下切割，埋入第一節(jié)切割箱。

（6）安裝測斜儀，切割箱與主機(jī)連接。用吊車將下一節(jié)切割箱放入預(yù)埋穴并通過架臺固定，移動 TRD-80E 主機(jī)頭到預(yù)埋穴上方，連接切割箱后將其提起，在移動到工作點位后，連接測斜儀確保垂直度偏差保持在 1/300 以內(nèi)，再將切割箱與上一節(jié)切割箱連接，連接后向下切割。重復(fù)上述步驟到切割箱達(dá)到指定要求。

（7）等厚度水泥土攪拌墻工法成墻。切割箱下放至設(shè)計深度后，進(jìn)行等厚度水泥土攪拌墻 3 步法施工,如圖 4所示。

圖4 等厚度水泥土攪拌墻3步法施工步驟圖

（8）撤離加固區(qū)、切割箱養(yǎng)生。成墻 6 m 后，需立即撤離噴漿區(qū)域，切割箱距離噴漿區(qū)域必須 ＞3 m，進(jìn)入安全區(qū)，可進(jìn)行下一步操作。

（9）拔出切割箱、設(shè)備退場。將切割箱進(jìn)行勻速、緩慢起吊，同時注入與其他區(qū)域同等配比的水泥漿液。工作結(jié)束后，專人指揮 TRD-80E 工法機(jī)退出施工現(xiàn)場。

4 應(yīng)用情況

TRD-80E 在上海硬 X 射線激光裝置項目 4 號井施工以來，工作狀態(tài)良好，項目施工段深度 70 m，槽寬 900 mm，成墻速度平均為 1.5～2 h/m，完成長度 322.6 m，整個施工過程歷時 142 d。

施工結(jié)束后，第三方檢測公司對 TRD 止水帷幕進(jìn)行檢測，抗壓強(qiáng)度為 0.84～1.01 MPa，滲透系數(shù)為 5.91×10-8～7.45×10-8cm/s，設(shè)計抗壓強(qiáng)度為＞0.8 MPa，設(shè)計滲透系數(shù)為＜10-7cm/s，抗壓強(qiáng)強(qiáng)度、抗?jié)B指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。

基坑開挖前，在 TRD 止水帷幕與地下連續(xù)墻之間進(jìn)行了抽水試驗，停抽后，觀測 4 JG 7-1～4 JG 7-3 水位恢復(fù)情況，水位恢復(fù)緩慢，恢復(fù)速率較為平緩，10 d 水位恢復(fù)約10 m，平均每天恢復(fù) 1 m，1 h 僅恢復(fù) 0.04 m，說明 TRD止水帷幕效果較好。

5 結(jié) 語

根據(jù)工程需求，施工企業(yè)與設(shè)備生產(chǎn)商共同研發(fā)了可施工最深深度達(dá) 86 m 的 TRD-80E 工法機(jī)，創(chuàng)新型地采用了在任意深度增設(shè)噴漿口的方式，解決了超深土體加固均勻性的難題。TRD-80E 工法機(jī)在硬 X 射線自由電子激光裝置項目 4號井成功應(yīng)用，形成了一套超深施工精度高、成強(qiáng)質(zhì)量好、適應(yīng)地層廣、施工周期短的超深水泥系止水帷幕技術(shù)，為城市建設(shè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。