原位試驗在TRD水泥土攪拌墻施工中的應用

徐駿

上海靜協工程質量檢測咨詢有限公司 上海 200000

1 引言

隨著中國近三十幾年的發展，人口基數的增加，以及人們對城市空間需求的增加，在城市空間的開發過程中，地下空間的開發已經成為了目前土木工程中最重要的方向，城市地下空間的開發不可回避的就是深基坑的施工，深基坑施工過程中最重要的就是毗鄰重要的建（構）筑物的變形控制，以及地下水的防治。而眾所周知，深基坑開挖過程中，為保證坑底不發生突涌，需采取降低承壓水水位或隔斷與坑外承壓水聯系的方式；然而若采用降低承壓水水位的方式，則基坑外的承壓水水位也將受到影響，對毗鄰建（構）筑物的影響尤為突出[1]，故對于上述情況，可采用隔斷與坑外承壓水聯系的方式解決基坑內外承壓水聯系的問題，因此TRD水泥土攪拌墻施工工藝在這個背景下應運而生。

2 TRD水泥土攪拌墻施工工藝介紹

TRD( trench cutting re-mixing deep wall) 工法又稱等厚度水泥土攪拌墻技術，2007年從日本引進，其工藝是將液壓驅動的鏈鋸型刀具對土體進行攪動切割，形成渠式混合土，在達到地基的設計深度后，全深度范圍對成層地基土整體上下回轉切割噴漿攪拌，使得土體與水泥漿液發生一系列的理化反應，黏土中的小顆粒與水泥膠體固化在一起，形成具有一定強度的水泥土墻，后持續橫向推進，構筑成連續無縫的等厚度水泥土攪拌墻[2]。

TRD作為一種新型等厚度的水泥土攪拌墻，與常規的基坑圍護墻并不一樣，更應該稱之為一種新型的止水帷幕工藝。在基坑圍護的設計方案中，為了指導TRD工法的正式施工，一般都會有試成墻的要求，其中原位試驗是最重要的檢測試成墻工藝的方法[3]，主要的內容包括：TRD施工過程中對周邊環境的影響和TRD施工結束后其止水效果得驗證，本文結合上海地區某項目TRD試成墻的施工，結合現場的試驗數據探索原位試驗在TRD水泥土攪拌墻施工中的應用。

3 結合某上海項目原位試驗在TRD水泥土攪拌墻施工中的應用

3.1 工程概況

本工程位于位于上海市靜安區中華新路大統路，總用地面積約 48798.30m2，新建總建筑面積 102962.2m2、其中地上新建建筑面積 69325.08 m2、地下建筑面積 33637.12m2；

本工程自然地坪相對標高-0.40m，基坑普遍開挖深度約11.8m，基坑安全等級為二級；部分局部深坑安全等級一級，本工程圍護結構施工按 TRD 止水墻→槽壁加固→地下連續墻→三軸攪拌樁坑內加固→立柱樁→高壓旋噴樁坑內加固順序施工。其中TRD 止水墻墻厚 800mm，深度 48m。

3.2 工程水文地質條件

擬建場地 各層地基土特點見表1。

表1 試驗區地基土分布圖

擬建場地地下水類型為松散巖類孔隙水，根據勘察顯示，地下水類型有淺部土層的潛水、第⑤層微承壓水和深部第⑦層、⑧2-2 層、⑨層和?層中的承壓水。

（1）潛水

場地淺部土層中的潛水，其補給來源主要為大氣降水及地表徑流，水位隨季節、氣候等因素而有所變化。勘察期間測得的地下水穩定水位埋深一般在 0.63m～1.80m 之間，相應標高在2.75m～1.37m 之間，平均值為 2.01m。年平均地下水高水位埋深可按 0.5m 計，年平均低水位埋深按 1.5m 計。

（2）（微）承壓水

根據上海地區的區域資料，本場地第⑤2 層為微承壓含水層，承壓水埋深一般在 3m～11m，呈年周期性變化。場地第⑤2層和第⑦承壓含水層連通，且與潛水連通。

（3）承壓水

本場地第⑦層是上海地區的第一承壓含水層，第⑨層是第二承壓含水層，第?層是第三承壓含水層，其中第⑦層和第⑨層之間有第⑧層隔水層隔斷；根據上海地區的區域資料，第⑦層承壓水水位低于潛水位，水位一般在 3m～12m,呈年周期性變化。

3.3 現場原位試驗的實施與分析

本次原位試驗主要從TRD施工工藝對周邊土體的影響以及TRD工藝完成后的滲透性試驗來研究。

3.3.1 TRD施工對周邊環境的影響

本次在每組TRD工法攪拌墻試驗對應的6m位置各布設一個土體測斜孔、一個孔隙水壓力監測孔、一個分層沉降監測孔。因此，3組TRD工法共布設了3個土體測斜孔、3個分層沉降監測孔、3個孔隙水壓力監測孔。見圖1。

圖1 TRD工法試驗區監測點布設位置圖

TRD試驗區測斜孔深度為48m，分層沉降監測孔深48m，自地面下1m開始，每1m設置1個磁環，每孔設置48個磁環，孔隙水壓力監測孔每個孔布設7個空隙水壓力計，同一組孔隙水壓力計的埋設深度分別為1.8m、4.0m、6.5m、11.5m、21.0m、34.0m、47.0m。為確保隔水效果，同一組的壓力計分兩個鉆孔埋設，4.0m、11.5m深度的傳感器埋設在鉆孔深度為13m的鉆孔內，其余傳感器埋設在鉆孔深度為48m的鉆孔內。

監測點埋設自7月28日開始，至7月31日結束，TRD工法試驗于8月6日下午10:00時開始，至8月8日9:40時結束。

現場監測工作從8月6日開始，至8月9日結束。包含初值在內，TRD工法樁試驗區各測點均進行了3次觀測，時間點分別為施工前、施工后6小時及施工后24小時；

各項監測數據如下：

通過監測數據分析：

TRD工法驗區TZ1施工對6m處土體水平位移的最大影響-1.31mm，對土體豎向位移的最大影響是2mm，對孔隙水壓力的最大影響6.88kPa。

TRD工法驗區TZ2施工對6m處土體水平位移的最大影響2.19mm，對土體豎向位移的最大影響是2mm，對孔隙水壓力的最大影響24.93kPa。

TRD工法驗區TZ3施工對6m處土體水平位移的最大影響1.30mm，對土體豎向位移的最大影響是2mm，對孔隙水壓力的最大影響31.66kPa?？紫端畨毫ψ兓妶D2。

圖2 試驗區孔隙水壓力變化歷時曲線圖

綜合分析本次試成墻施工工藝對周邊環境的影響較小，處于可控的狀態，后續的施工可參考現階段的施工工藝。

3.3.2 壓水試驗檢測TRD施工后的止水效果

本次擬對3組試成墻采用取芯孔原位抗滲試驗（采用壓水試驗）進行檢測，共檢測4孔。其中1、3孔在成墻28天時進行，2、4孔在成墻45天時進行。

（1）本試驗采用呂榮試驗法作為基本的壓水試驗方法。

（2）壓力試驗結合現場取芯試驗鉆孔同步進行。試驗隨鉆孔的加深自上而下地用單栓塞分段隔離進行。

（3）荷載分級：試驗荷載按三級壓力、即P1→P2→P3→P4(=P2)→P5(=P1)，P1、P2、P3三級壓力分別為0.15MPa、0.3MPa和0.45MPa。

（4）流量觀測：試驗時每隔1min～2min進行1次流量觀測。當流量無持續增大趨勢，且5次流量讀數最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min時，本段試驗即可結束，取最終值作為流量計算值[4]。

參照《水電工程鉆孔壓水試驗規程》（NB/T 35113-2018）附錄C相關要求，通過對現場試驗數據的處理分析，本次試驗的4孔TRD工法樁原位抗滲壓水試驗結果列于下見表2，表3：

表2 TRD攪拌墻原位壓水試驗結果（28天齡期）

根據現場檢測數據，壓水試驗滲透系數k檢測值范圍為1.00E-04 cm/s ～2.0E-05 cm/s，原位壓水試驗檢測得到的滲透系數未達到設計要求的不大于E-07 cm/s。分析原因如下：（1）原位壓水試驗更適用于巖層、混凝土結構，在水泥土加固體中進行原位壓水試驗的案例較少，水泥土加固體進行原位壓水試驗的適用性較差；（2）水泥土加固體的均勻性相對混凝土要差，壓水試驗5m試驗段深度范圍內存在個別局部軟弱位置時，即使其它深度范圍內加固良好，壓水試驗檢測的滲透系數仍會較大；另外考慮試驗壓力可能導致水泥土破壞，試段隔離栓塞脹塞壓力不宜過大。因此，水泥土加固體壓水試驗實施時栓塞封堵處比較容易出現漏水情況，導致檢測得到的滲透系數比實際值偏大。

考慮本工程基坑涉及的主要透水層⑦，將本次原位壓水試驗檢測結果與勘察室內土工試驗和現場抽水試驗提供的滲透系數相比，加固后滲透系數有數量級的改善變化，證明TRD等厚度水泥土攪拌墻加固是有一定隔水效果的。

4 結論

結合具體的工程實踐，利用原位試驗的方法對項目中TRD的施工階段對周邊環境的影響以及施工后止水效果的驗證來分析TRD施工工藝的特點和優勢，具體的結論總結如下：

1.TRD作為一種連續性較好的水泥土攪拌墻，在正式的施工前必須進行試成墻，以此來確定施工的工效以及水泥摻量來指導后續正式的施工；

2.在試成墻階段必須做原位的周邊環境監測，通過數據分析了解其對周邊環境的影響，監測數據整體反映了施工對環境的影響規律和影響程度，但由于不同區域地質條件的差異、施工參數的不同，也會產生不同的影響結果，因此，在后續施工過程中，應綜合考慮各種因素，確定合理的施工方案，確保周邊環境安全；

3.本次現場采用壓水試驗檢測成墻后止水效果的檢驗并不理想，采用現場的抽水試驗更能如實反映止水效果，同時也測方面反映了壓水試驗的局限性，后續作者會針對這一問題做后續的研究。