等厚度水泥土加固地下連續(xù)墻(TRD)工法及應(yīng)用

黃 錦

(杭州余杭市政公用建設(shè)有限公司,浙江 杭州 311121)

0 引言

21世紀以來我國持續(xù)發(fā)展的城市化和不斷向城鎮(zhèn)聚集的人口,使得城鎮(zhèn)用地在一定程度上出現(xiàn)了緊張。城市建設(shè)規(guī)模不斷擴大,地下空間、隧道、管廊、地鐵等項目開發(fā)日趨廣泛。超大且深并復(fù)雜的基坑形式對圍護結(jié)構(gòu)提出了更加嚴格的要求,在滿足基坑支護和截水止水的需要下,TRD工法日趨成熟。

1 TRD工法介紹

等厚度水泥土加固地下連續(xù)墻施工工法即TRD工法。與傳統(tǒng)的螺旋軸攪拌工藝不同的是,其采用箱式切割機附帶的鏈鋸型切削刀具[1]將土體旋轉(zhuǎn)切割攪拌,并將水泥漿等改良劑從切割機下端噴入與原狀土充分切割、攪拌而成的等厚連續(xù)的水泥土墻。并且可以根據(jù)基坑工況設(shè)計需要插入型鋼、PC構(gòu)件等材料加強墻體強度[2]。TRD工法的應(yīng)用范圍非常廣泛,適用于建筑工程地基處理、基礎(chǔ)工程、基坑擋土、擋水墻等[3]。

2 TRD工法特點

2.1 適應(yīng)性較強

TRD工法施工裝置能夠適應(yīng)多樣地質(zhì)條件,具有良好的挖掘能力。可用于標(biāo)準(zhǔn)貫入度N<100的軟、硬質(zhì)土層,中粗沙質(zhì)土層,也可在全風(fēng)化以及強風(fēng)化軟巖以及部分卵礫石層(顆粒直徑φ<100 mm)中施工。TRD工法最大施工深度可達60 m,其成槽厚度和深度視裝置的型號各不同,主要裝置有3種型號,主要技術(shù)參數(shù)見表1[4]。

表1 TRD施工裝置技術(shù)參數(shù)

2.2 安全穩(wěn)定性高

與傳統(tǒng)螺旋軸攪拌機械相比,TRD工法施工裝置高度不受溝槽削切深度影響且裝置高度一般在10 m左右,重心低,機械設(shè)備穩(wěn)定性較好,設(shè)備傾覆風(fēng)險小,施工安全性高,對周邊建構(gòu)筑、地質(zhì)環(huán)境施工影響小[5]。

2.3 成墻質(zhì)量高

由于其切割箱對上下層的土體進行豎向切割和攪拌,成樁差異性小。同時水平方向上施工一次連續(xù)成墻,避免出現(xiàn)通過搭接或者套接形成的接縫,成墻質(zhì)量均勻性更好。該工法可以根據(jù)施工工況及現(xiàn)場實際設(shè)定不同的施工參數(shù),并通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。施工過程具有較高的自動化程度和良好的可控性,同時還具有較高的橫向直線性和豎向垂直度的墻體施工精度。

3 TRD工法施工工序

3.1 預(yù)處理工作

首先對進場作業(yè)前地質(zhì)勘察進行完善,對作業(yè)范圍內(nèi)的地下管線及人防、墓葬等地下建筑構(gòu)筑物進行收集排查,清除地下障礙物。其次做好施工現(xiàn)場場地平整,對軟土、淤泥質(zhì)土等不良地質(zhì)土采取處理措施,保證場地壓實度、承載能力滿足施工機械拼裝、行走、作業(yè)。最后按照施工場地布置和施工需求保障現(xiàn)場臨時道路、水、電等通暢。

3.2 TRD工法的主要施工工藝

1)定位測量。根據(jù)坐標(biāo)基點,按設(shè)計資料進行點位測量放樣,嚴格控制放樣精準(zhǔn)度。設(shè)立臨時控制樁,嚴密保護。

2)開挖澆筑導(dǎo)墻。導(dǎo)槽主要作用為定位、導(dǎo)向,施工垂直度誤差要控制在5‰以內(nèi),這是控制成墻垂直度質(zhì)量的關(guān)鍵。導(dǎo)墻溝槽開挖深度宜控制在1.5 m～2.0 m,同時以基坑圍護內(nèi)邊作為控制線,開挖棄土及時處理。

3)吊放預(yù)埋箱。沿圍護中心線開挖長×寬×高約為2 m×1 m×3 m的預(yù)埋穴,將預(yù)埋箱置于預(yù)埋穴。

4)架設(shè)TRD樁機、與切割箱連接。調(diào)整樁機位置、保證平正,在預(yù)埋穴處將TRD主機與切割箱連接后,樁機回到起始位置進行自主挖掘。

5)安裝測斜儀。當(dāng)切割作業(yè)到設(shè)計深度時安設(shè)測斜儀。在切割箱內(nèi)安設(shè)多段式測斜儀,對墻體的垂直度進行監(jiān)控,一般垂直精度可控制在1/250以內(nèi)。

6)TRD工法成墻。主機進行掘進作業(yè)的同時于切割箱底注入加固液,與原狀土進行混合,形成等厚的、均勻的連續(xù)墻。成墻工藝[6]主要分為3循環(huán)法和1循環(huán)法。3循環(huán)法為先行挖掘注漿、回撤挖掘注漿、成墻攪拌;1循環(huán)法為切割作業(yè)至預(yù)定深度后注入加固液并逐步向前推進挖掘攪拌成墻。

7)拔出切割箱。施工完畢拔出切割箱,機械拆解離場,進行后續(xù)施工。

習(xí)近平總書記指出： “沒有網(wǎng)絡(luò)安全就沒有國家安全。”當(dāng)前，我國面臨的網(wǎng)絡(luò)安全問題日益復(fù)雜，對我國整體網(wǎng)絡(luò)安全不斷提出新的挑戰(zhàn)，其中涉及地方政府治理的安全威脅尤為突出。地方政府治理關(guān)系國家秘密信息和高敏感度核心政務(wù)信息的處理，涉及公共秩序維護和行政監(jiān)管的順利實施，網(wǎng)上黑客入侵和犯罪、網(wǎng)上病毒泛濫和蔓延、信息間諜的潛入和竊密、網(wǎng)絡(luò)恐怖集團的攻擊和破壞、內(nèi)部人員的違規(guī)和違法操作、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的脆弱和信息產(chǎn)品的失控等，都是當(dāng)前政府治理工作中正在面臨或?qū)⒁媾R的重大安全挑戰(zhàn)。

3.3 施工注意事項

1)固化液拌制選用的水泥、外摻劑等原材料符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),同時做好進場原材復(fù)試。固化液水灰比應(yīng)符合設(shè)計、施工工藝要求,經(jīng)現(xiàn)場試驗確定[7]。

2)墻體直線以及轉(zhuǎn)角搭接需通過控制切割攪拌速度、搭接長度嚴控質(zhì)量,其中直線搭接寬度宜控制在0.5 m,轉(zhuǎn)角搭接宜控制在1.5 m～2.0 m。

3)墻體成型養(yǎng)護期滿后需進行鉆孔取芯測定成墻強度,強度應(yīng)符合設(shè)計要求。成墻偏差應(yīng)符合表2要求[8]。

表2 成墻偏差控制標(biāo)準(zhǔn)

4 TRD工法的應(yīng)用與實例

4.1 工程概況

某項目位于杭州城西,項目建設(shè)內(nèi)容為地下環(huán)路、隧道及地面道路工程,其中地下隧道自北向南跨地下環(huán)路設(shè)計,上跨節(jié)點位置為混凝土共板結(jié)構(gòu),采取明挖法方式實施。開挖基坑面積約6 097.9 m2,開挖深度12.02 m～15.78 m。基坑圍護平面圖見圖1。

4.1.1 工程地質(zhì)

根據(jù)勘查報告顯示,30 m深度范圍內(nèi)主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土。其中,1.5 m～5.9 m深度范圍為④1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土;5.9 m～15.7 m深度范圍為⑤1粉質(zhì)黏土,中等壓縮性,含氧化鐵斑點;15.7 m～20.5 m深度范圍為⑨1粉質(zhì)黏土,硬可塑,局部軟可塑,多見鐵錳質(zhì)氧化斑,偶見白灰條紋。表層填土存有淺層孔隙潛水,由大氣降水徑流補給和降水側(cè)向補給,潛水量較大,地下水位隨季候變化。水位一般為0.30 m～2.80 m,相應(yīng)高程 0.16 m～4.8 m。

4.1.2 設(shè)計方案

項目上述上跨節(jié)點毗鄰運營地鐵5號線,地鐵結(jié)構(gòu)水平、豎向控制值為5.0 mm,相對收斂為5.0 mm,保護要求嚴格。為確保施工期間地鐵運行安全,經(jīng)涉鐵安全評估,設(shè)計臨地鐵側(cè)基坑圍護采用850 mm厚TRD止水帷幕加φ800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁,其中TRD止水帷幕深度12 m,入粉質(zhì)黏土層2.46 m。設(shè)計要求28 d無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值不小于0.8 MPa,墻體滲透系數(shù)不大于10-7cm/s。基坑圍護結(jié)構(gòu)剖面圖見圖2。

項目采用TRD 3循環(huán)成墻法,現(xiàn)場施工流程如圖3所示。自2023年4月10日起實施至5月2日止。施工前進行現(xiàn)場試驗,達齡期后取芯檢測,成墻參數(shù)符合設(shè)計要求。止水帷幕采用普通硅酸鹽水泥(P.O42.5),水泥摻量為25%,水灰質(zhì)量比為1.5。施工前復(fù)測確定地鐵區(qū)間、地鐵附屬與TRD連續(xù)墻的平面關(guān)系,主機行走路徑滿鋪2 cm厚度鋼板,以減少振動擾動。通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù),對施工速度、注漿流量、漿液參數(shù)等進行及時調(diào)整。

4.2 施工監(jiān)測及成墻效果情況

4.2.1 涉鐵檢測數(shù)據(jù)

TRD施工期間對地鐵實施嚴密監(jiān)測。從檢測數(shù)據(jù)看(見圖4—圖7),地鐵道床沉降、水平位移、差異沉降、水平收斂最大絕對值分別為1.8 mm,1.7 mm,2.4 mm,2.4 mm。相比控制值,實測監(jiān)測數(shù)據(jù)值較小。

4.2.2 成墻效果

28 d養(yǎng)護期滿后,對TRD止水帷幕取芯檢測,共計抽取芯樣6件。芯樣攪拌均勻性、固結(jié)均較好。抗壓強度值符合設(shè)計規(guī)定,詳見表3。基坑開挖后坑壁干燥,無滲漏,止水效果優(yōu)良。

表3 芯樣抗壓強度 MPa

5 TRD工法的總結(jié)與展望

5.1 TRD工法總結(jié)

面對復(fù)雜工況,TRD工法能有效滿足地下空間建設(shè)的需要。本文總結(jié)TRD的特點、施工工藝及控制要素,結(jié)合在建工程實例,驗證了面對涉鐵保護嚴格的前提下,TRD工法能有效完成基坑止水功能并成功保護鄰近地鐵,把地鐵結(jié)構(gòu)變形控制在允許值范圍,可為同類工程項目提供借鑒與參考。

5.2 TRD工法的建議和改進方向

1)TRD機械技術(shù)的成熟度需提高,機械故障、刀具零部件磨損等對成墻質(zhì)量影響較大。2)TRD工法的信息化仍有較大提升空間。3)對TRD工法及其他工法結(jié)合實施的研究需進一步加深。