TRD技術在地鐵明挖基坑地下連續(xù)墻施工的應用

摘要：TRD施工技術是一類新型的地下連續(xù)墻支護框架結構，與常規(guī)的地下連續(xù)墻有所不同，TRD施工技術在深基坑施工過程中可充分發(fā)揮可操作性強、墻體厚度勻稱、防水效果好等優(yōu)勢。結合地鐵車站主體明挖圍護工程實際，針對具有典型性的上軟下硬地質特征的富水工況明挖基坑展開研究，通過應用TRD施工技術完成地下連續(xù)墻的一體化灌注作業(yè)，進而有效控制了上軟下硬地質條件下由于滲水導致的地面大程度沉降病害，保證了周圍施工環(huán)境和深基坑的安全，有效實現(xiàn)了安全可靠、優(yōu)勢高效的作業(yè)施工。

關鍵詞：TRD技術；明挖基坑；地下連續(xù)墻；施工應用；質量控制

0" "引言

在國內(nèi)地鐵工程高速發(fā)展的大環(huán)境下，對明挖基坑整體安全和施工質量影響較大的水文地質環(huán)境也越發(fā)受施工方的關注。在挖掘基坑作業(yè)時，不同種類的地面水、地下水及巖石縫隙水，經(jīng)過巖石裂縫流進地鐵基坑作業(yè)區(qū)域，通過漏滲的方式滲出，給地鐵隧道工程的施工安全和質量帶來一定風險[1]。

當前地鐵地下空間工程正向著空間大、作業(yè)面深、工況復雜的趨勢發(fā)展，與之配套的基坑支護框架結構也應在安全穩(wěn)定、快速高效的前提下，進行相應的技術標準提升。TRD施工技術是在原有常規(guī)地下連續(xù)墻作業(yè)技術基礎上實施技術優(yōu)化，通過完全或部分封堵地下水文系統(tǒng)同基坑支護層的連通性，避免因基坑內(nèi)部滲水引起的地表沉降病害，保證基坑和周圍復雜環(huán)境的施工安全和質量，尤其在上軟下硬等復雜地質工況條件下實現(xiàn)了土巖銜接面防水和地質優(yōu)化改造，具備一定的應用實踐價值。

1" "TRD技術概述

TRD技術是基于原有作業(yè)地層區(qū)域基礎上，實施具備防水防滲功效的地下連續(xù)墻體結構而形成的一種施工技術[2]。區(qū)別于常規(guī)地下墻施工技術，TRD技術將地鐵明挖基坑地基原有地層施工場地實現(xiàn)改造，形成特有的連續(xù)地下墻體。

TRD技術的實現(xiàn)原理是先破開地表土體結構，將鏈鋸式切割箱置入地基中，并同主機相連，由地表至地下插進切割箱體和鏈刀，與工程連續(xù)墻深度持平。運行鏈刀按切割箱體垂直方向回轉往復操作，運行主機按連續(xù)墻方向橫移運動，同時連通切割設施橫向切割土層構建槽段結構，并將混合泥漿切割灌注。然后在槽段內(nèi)灌注固化劑液體并同切割完成的土體一同攪拌，在槽中構成對流態(tài)。將施工區(qū)域土體經(jīng)過一系列的混合、拌和、固結操作后，利用基坑地基作業(yè)區(qū)域中經(jīng)優(yōu)化的地質層，構建一道地下水泥連續(xù)墻結構，最終完成等厚混凝土連續(xù)墻構建。基于TRD技術地鐵明挖基坑地基地下連續(xù)墻實施工藝如圖1所示。

TRD技術基于常規(guī)連續(xù)墻施工技術的改良，可有效提升基坑內(nèi)施工效率和質量，將切割機械置入破開地面的土體中，依據(jù)設計方案實施掘削操作，直到掘進到工程設計坑深，加入固化材料，并通過一系列混合攪拌等操作實現(xiàn)土質改良，最終實現(xiàn)具備較好穩(wěn)定性的混凝土水泥連續(xù)墻[3]。應用TRD技術過程中，應沿一個方向水平行進，在預先破開的土體中實施有序分層掘進。

摻入固化劑并經(jīng)過一系列拌和操作的目的，是提升土質的可塑性和穩(wěn)定性，進而構建具備等厚度特征的水泥材料連續(xù)墻結構。在施工過程中，還應在土質結構中插入相應深度型號的型鋼結構，以進一步提升連續(xù)墻結構強度[4]。應用TRD技術順墻體垂直拌和的目的，是形成較勻稱質地的連續(xù)墻體結構，避免出現(xiàn)部分墻體薄弱的病害。型鋼結構插入土層施工如圖2所示。

2" "TRD施工技術優(yōu)勢分析

2.1" " 常規(guī)連續(xù)墻施工技術分析

應用常規(guī)連續(xù)墻施工技術過程中，攪噴樁操作對施工人員技術要求較高，在復雜地質條件下難以有效控制成樁質量，基坑地下越深，其成樁效果越差；常規(guī)連續(xù)墻施工技術實施效率較低，難以有效實現(xiàn)綠色環(huán)保施工，對施工環(huán)境會造成污染；常規(guī)連續(xù)墻的各樁咬合效果不理想，尤其在應對土巖交接的位置，防水處置效果差，難以有效完成基坑的整體全封閉防水，對施工質量和安全形成風險。

2.2" " TRD施工技術優(yōu)勢分析

TRD施工技術對諸如泥巖、砂石等硬質類地層土質，具備良好的削切效果，在進行地質切割時，能夠將遇到的阻礙物體自動清排，具備較強的應用性，可實現(xiàn)硬軟圍巖交接位置的巖體優(yōu)化效果，達到有效的防滲功效。應用TRD技術建造連續(xù)墻連續(xù)效果好、平整度高、整體厚度均勻統(tǒng)一、作業(yè)精度高，具備良好的垂直直線效果，完工效率和質量高，可有效減少施工工期、節(jié)約施工成本[5]。

TRD機械為低重心設計，機械整體超出地表的高度通常低于10m。在進行連續(xù)墻體制備過程中，常將機械切削部分插進地層中，連續(xù)墻施工效果平整勻稱。施工機械主機可實現(xiàn)角度自由調整，能夠保持較好的運行穩(wěn)定效果。

利用TRD技術通過沿樁方向實施水泥拌和，可實現(xiàn)均勻拌和效果，有效節(jié)約水泥用料數(shù)量，墻體無側限抗壓強度可達0.25～0.5MPa。TRD施工技術完工后，連續(xù)墻體插深能夠達到地表以下60m深，厚度可達0.85m，穩(wěn)定效果好，具備較高安全性。TRD技術施工運行操作產(chǎn)生的振動較小、靜音效果好，對周邊環(huán)境產(chǎn)生較小污染，可達到低碳、環(huán)保的施工效果。

3" "TRD施工技術

3.1" " TRD施工技術工藝流程

TRD施工技術工藝流程可分為將切割箱置入土體進行挖掘作業(yè)、構建攪拌連續(xù)墻體、移除切割箱機械并拆解等工序。構建攪拌連續(xù)墻體工序又可細化為向下豎直掘進、向上豎直掘進及注入固定劑拌和等循環(huán)工序[6]。即可簡化為先完成掘進土體，構筑設計形狀施工溝槽，經(jīng)過輕度夯實碾壓操作，使溝槽挖掘及后續(xù)處理深度達到作業(yè)操作設計標準。然后在溝槽中灌注挖掘液體，利用拌和機械設備對槽內(nèi)土質實施擾動拌和，形成土體可控位移。再在槽內(nèi)灌注固定劑液體，利用TRD設備灌注推進水泥漿液，經(jīng)過拌和循環(huán)構建連續(xù)墻體。

3.2" " TRD技術施工要點

3.2.1" "施工現(xiàn)場勘測及施工機械進場

詳細測定作業(yè)環(huán)境，進行現(xiàn)場勘測，確定材料、機械的裝運路線、地基施工場地和空間、作業(yè)周邊環(huán)境具體狀況，針對水文地質情況等實施詳細勘察，并最終確定施工設計方案。根據(jù)實際工程需求，為工程配置配套的空壓機械、挖掘機械、泥漿機械及起重機械等，并隨時根據(jù)工程需要做好增減的準備，并完成機械的裝拼。

3.3.2" "平整場地及測設標定點位

遷移地鐵明挖基坑連續(xù)墻工程中涉及的地下管線，根據(jù)設計標高進行現(xiàn)場雜物清理，并做平整壓實處置，科學設計施工區(qū)域排水流向，隨即進行地面的硬化處理和路面施工，并完成后臺布置。正式施工作業(yè)前，應依據(jù)施工設計在施工作業(yè)區(qū)，將TRD連續(xù)止水墻中心線角實施測設標定點位，并安設防護樁。

3.2.3" "挖掘導向槽及吊設預埋箱、樁機

依據(jù)作業(yè)現(xiàn)場地質條件和設備質量，通過鋪設鋼板等模式實施場地加固，保證地基承載能力機械設備自重和作業(yè)支撐需求，確保機械安全穩(wěn)定。根據(jù)設計圖紙沿墻體中心線平行方向，利用掘進設備實施導向槽挖掘。挖掘導向槽施工如圖3所示。

依據(jù)設計圖紙尺寸要求，利用挖掘機械設備進行預埋穴挖掘，吊設預埋箱至挖掘好的預埋穴中。根據(jù)專業(yè)人員指揮實施樁機吊裝就位。根據(jù)作業(yè)環(huán)境進行樁基移動，清理障礙物。根據(jù)基準點調整定位位置，并對樁基進行加固處理。

3.2.4" "自動置入切割箱實施挖掘

如第一節(jié)切割箱符合設計切削深度，將切割箱與主機斷連，并將下節(jié)段切割箱吊裝入預埋穴中，在支撐平臺加固。將TRD主機移至預埋穴中與吊裝的下節(jié)切割箱相連，然后將移動到位的主機同第一節(jié)預埋箱相連，實施下方機械削切操作，并依次實施預埋箱內(nèi)第三節(jié)切割箱操作。如此往復實施工序，依據(jù)設計方案持續(xù)將切割箱分段相連沿垂直方向向下削切，直到箱體操作至設定深度。利用安裝測斜儀實施墻體精度管控，保證垂直精度低于4‰。

3.2.5" "構建地下連續(xù)墻

開啟原地點轉動削切模式，先開啟削切箱體，經(jīng)過原地轉動削切后，實施正常次序的削切操作。針對硬質砂礫地質或大深度作業(yè)，應配合修改削切配合比，保證原地轉動削切的運轉。削切間歇期間應在停放地實施設備養(yǎng)護。完成后將切削箱體移至前日構建完成位置，進行橫向削切操作。

削切搭接位置時，應針對前日構建的水泥加固水泥墻0.3m位置進行削切，以提升墻體整體和連續(xù)效果。在成墻作業(yè)過程中，應同時完成特定區(qū)域的固化劑液體注入和鏈條高速旋轉拌和。固化液注漿壓力控制在2MPa左右，并沿橫行方向完成TRD削切箱體作業(yè)區(qū)域的混合和拌和操作。

然后進行置入芯材操作工序。橫向削切至特定位置，利用插入卡具完成芯材置入操作。利用經(jīng)緯儀設備校驗垂直精度，連接切割箱體與主機前安裝測斜儀，將挖掘液按1.5MPa壓力注入切割箱底部位置，并連同固化劑拌和土質再次實施拌和，構建形成連續(xù)拌和的等厚水泥土墻體。將置換土置入預先設置的廢棄泥漿池，待干后集中裝運處置。完工后，分段吊裝拔出切割箱，到下一作業(yè)區(qū)域繼續(xù)施工作業(yè)。

4" "TRD技術應用注意事項

施工前應科學設計導墻形式和埋深深度，確保槽段與導墻錯開，確保高度統(tǒng)一、表面平整，表面高度應高度地表3cm左右。構建連續(xù)墻前應進行城墻試操作。自動置入切割箱過程中應嚴格控制箱體垂直度，最低劑量控制挖掘液的注入數(shù)量，確保混合泥漿的粘稠度和濃度。

如前進和回退挖掘的土體形成松動，進行成墻拌和時，應加快橫行推進速度，并連續(xù)供給同行進速度相匹配的水泥混合液，以免形成持續(xù)加厚的切割箱體水泥漿附著層，阻礙切割箱行進。在削切操作過程中，遇硬質砂石土質且挖掘深度較大，使得切割箱切邊與啟停不順暢，應及時調整挖掘液的流動性和水灰比等參數(shù)。

軟質土質施工時，應利用深層拌和等方式實現(xiàn)墻體底部加固。在端頭拐角位置的導墻應做適當延伸處理，以避免槽段面不夠影響鋼筋籠操作。挖掘基槽時應通過人工整備調整，避免出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象。通過控制吊裝機械、成槽機位置、鋼板鋪裝導墻邊緣等方式，避免導墻產(chǎn)生形變和內(nèi)傾。施工便道應預留槽段邊的距離，壓實底部基層，保證路面的承載效果。拔出切割箱操作時間應低于4h，并按照2至3段拔出操作，實現(xiàn)一邊拔出一邊拆解，回填混合漿量應及時補充空出空間，以避免槽內(nèi)混和漿平面下降。

5" "結語

相較于常規(guī)地下連續(xù)墻施工技術，TRD技術構建了新型的地下連續(xù)墻支護框架結構，在深基坑施工過程中可有效發(fā)揮可操作性強、墻體厚度勻稱、防水效果好等特征。本文依托地鐵施工實際，首先介紹了TRD技術實現(xiàn)原理，進而對比常規(guī)地下連續(xù)墻施工技術，針對TRD施工技術優(yōu)勢展開分析，在此基礎上提出了TRD技術在地鐵明挖基坑地下連續(xù)墻施工的實際應用，進而引出了TRD技術在明挖基坑地下連續(xù)墻應用注意事項，為地鐵明挖基坑工程在特殊地質條件下的施工提供參考依據(jù)。

參考文獻

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