超深TRD桩墙在深基坑围护中的应用

1超深TRD桩墙在基坑围护中的应用廖超英【摘要】本文阐述了TRD桩墙的含义、现状及研究意义，在介绍TRD桩墙主要内容的基础上，重点剖析TRD桩墙在超深基坑围护中的应用。【关键词】建筑工程基坑围护TRD桩墙应用引言随着天津作为国际大都市经济的飞速发展，建筑行业也发展迅速，高楼大厦林立而起，城市地铁建设也如火如荼的进行，深基坑已经广泛出现于现在各类建筑工程中，然而深基坑的围护施工难度却也凸现出来。深基坑尤其是超深基坑的传统围护施工在成墙深度和成墙均匀度、连续性上等都已经不能满足工程中的高难度施工要求。超深基坑的围护施工遭遇了施工瓶颈。TRD工法（Trench－Cutting＆Re-mixingDeepWallMethod），中文叫法比较多，最早叫“混合搅拌壁式地下连续墙施工法”，后陆续有文献称其为：原位置上混合搅拌壁式地下连续墙施工法，水泥加固土地下连续墙浇筑施工法等。该工法由日本90年代初开发研制，是能在各类土层和砂砾石层中连续成墙的成套设备和施工方法。其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中，然后作水平横向运动，同时由链条带动刀具作上下的回转运动，搅拌混台原土并灌入水泥浆，形成一定厚度的墙体，以取代目前常用的高压喷射灌浆，单轴和多轴水泥土搅拌桩组成的柱列式地下连续墙。其主要优点是成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好，施工速度快。在我国尤其是天津市由于超深基坑还比较少工程界人士接触对TRD工法认知度较底，由于多方面原因TRD工法作为基坑围护造价相对比较高，所以在天津市建设工程应用还较少，我坚信随着人们观念的改变、随着高、大、深建筑的逐渐增多，随着经济的发展TRD工法会得到广广泛推广。2中国2005年开始引进TRD技术，由上海广大和杭州大通公司率先引进TRD桩机，并在华东地区开始施工，积累了宝贵的经验。2009年，沈阳抚挖岩土工程有限公司和日本合资生产（国内组装）的TRD桩机(CMD850型)设备正式投产，同年试车成功，填补了我国TRD桩机生产的空白。1、TRD工法简述TRD工法即水泥加固土地下连续墙工法，是日本90年代开发的一种新的施工方法，该设备由主机和刀具两大部分组成，主机可沿造墙的方向移动，主机所带的链锯式刀具插入地基中并沿刀架横移，同时作回转运动，在深度方向上将各层土全方位搅拌、混合，灌入水泥浆液，并与原状土进行混合搅拌形成等厚度质量均匀的水泥加固土地下连续墙。目前TRD成墙为550mm至850mm多种厚度。该工法主要适用于建筑物的基础工程、地下道路及盾构的竖井、大型垃圾填埋场、地铁交叉口工作井、基础的挡土墙、止水墙、港湾以及大型水库堤防的地基加固止水等工程。TRD工法与目前经常采用的单轴或多轴螺旋钻孔所形成的柱列式地下连续墙工法相比其主要的特点是成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、H型钢间距可任意设置。另TRD工法桩机采用液压作为动力较传统的单轴或多轴螺旋钻孔以电为动力更稳定强劲，其强劲的动力确保了该工法能在杂填土、地下障碍物等各类土层以及砂砾石层甚至岩层中的成墙施工，施工深度最大可达60米。并且TRD工法桩机整体高度仅为10米，对于在高度受限的施工现场和靠近周边建筑物的施工十分有利。另外由于TRD桩机可进行亦可进行倾斜式连续墙的施工。3TRD工法以其独有的优势在日本已经得到了应用和推广，相信其在我国各类基坑围护施工中更能得到更为广泛的应用和成功。2、TRD桩墙原理主机液压马达驱动链锯式切割箱分段连接钻至设计预定深度，水平横向挖掘推进，同时在切割箱底部注入挖掘液或固化液，使其与原位土体强制混合搅拌形成等厚度(550mm—850mm)水泥土地下连续墙，也可插入型钢以增加地下连续墙的刚度和强度。TRD水泥土搅拌墙建造工序有3个循环和1个循环两种方法：3个循环的方法（先行挖掘—回撤挖掘—成墙搅拌）即链锯式切割箱首先注入挖掘液先行挖掘一段距离，然后回撤挖掘至原处，再注入固化液向前推进搅拌成墙，一般适用于深墙、卵砂石层或有地下障碍物的工况。一个循环的方法是一开始切割箱就注入固化液向前推进挖掘搅拌成墙。使用3个循环或一个循环的判断依据是能否确保切割箱横行速度达1.7m/hr。2.1、施工机械序号设备名称规格数量用电量1TRD工法主机TRD-E1台600KW2全自动拌浆后台25m3/hr1套200kw3发电机1台功率800KW(用于TRD主机)4履带式吊车80t1台柴油动力5JCB挖掘机JS220型1台柴油动力6水泥桶仓》30t2个7高压清洗机2台42.2、TRD工法水泥土搅拌墙成墙质量及允许偏差值序号检查项目允许偏差检查方法1墙深偏差(mm)+100/-50自行打入后卷尺检查箱体余尺高度2墙位偏差(mm)50挖掘时激光经纬仪、卷尺检查3墙厚偏差(mm)20卷尺检查刀头板的宽度4墙体垂直度≤1/250自行打入后测斜仪监控3、TRD桩墙施工工艺3.1TRD工法工艺流程本TRD工法止帷幕施工采用三循环成墙工序，即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌。当主机就位，链锯式切割箱分段拼接并挖掘至设计墙底标高后，注入挖掘液，沿墙体轴线水平横向挖掘一段设定距离（一般8～12m），再回撤挖掘至起点，然后注入固化液再次逆向推进与土体混合搅拌，形成连续的等厚度水泥土搅拌墙。与已成型墙体搭接时，搭接宽度≮30～50cm。下图为TRD工法工艺流程图：5施工墙面或深度变更周期实地调查桩机就位，安装激光经纬仪机械进场场地平整、机械拼装及后台布置测量放线导向槽、预埋穴挖掘，吊放预埋箱切割箱的自行打入挖掘工序安装测斜仪先行挖掘回撤挖掘固化搅拌成墙先行退避挖掘，切割箱养生切割箱拔出分割工序机械退场正常施工周期图1.TRD工法工艺流程图3.2TRD工法施工工序6（1）开挖沟槽利用挖机开挖施工沟槽，沟槽宽度约为1300mm，深度约为1000mm。(2)吊放预埋箱用挖掘机开挖深度约3m、长度约2m、宽度约1m的预埋穴，并将预埋箱吊放入预埋穴内。(3)桩机就位在施工场地的一侧架设激光经纬仪，通过照射出的光束点，调整桩机的位置。由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。(4)切割箱与主机连接用指定的履带式吊车将切割箱逐段吊放入预埋穴，利用支撑台固定；TRD主机移动至预埋穴位置连接切割箱，主机再返回预定施工位置进行切割箱自行打入挖掘工序。（5）安装测斜仪切割箱自行打入到设计深度后，安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪，可进行墙体的垂直精度管理，通常可确保1/250以内的精度。7(6)TRD工法成墙测斜仪安装完毕后，主机与切割箱连接。在切割箱底部注入挖掘液或固化液，使其与原位土体强制混合搅拌，形成等厚水泥土地下连续墙。(7)浆液流动度测试通过测试混合泥浆的流动度进行成墙品质的管理。(8)置换土处理将TRD工法施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放，集中处理。(9)拔出切割箱在施工位置或施工深度变更的区域将切割箱拔出，再重新组装切割箱进行后绪作业。3.3TRD工法施工要点(1)根据甲方提供的坐标基准点和水准点，按施工图测放每段墙体的轴线位置及高程，并做好稳固标志。编写测量复核单，提请监理方进行验收签证。确认无误后方可施工。(2)对于影响TRD工法成墙质量的不良地质和搅拌障碍物，应事先予以处理后再进行等厚度水泥土搅拌连续墙的施工；同时应适当提高水泥掺量。(3)清除障碍物的区域，必须及时回填素土并用挖机分层夯实，施工前根据TRD工法设备重量，对施工场地进行铺设钢板等加固处理措施，确保桩机的垂直度，确保切割箱的垂直度。(4)施工时应保持TRD工法桩机底盘的水平和导杆的垂直，施工前采用经纬仪进行轴线引测，使等厚度水泥土搅拌墙桩机正确就位，并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1/250。(5)根据TRD工法围护墙的设计深度进行切割箱数量、长度的配备，并通过分段续接切割箱掘削至设计深度。（6）施工过程中通过安装在切割箱体内部的多段式随钻测斜仪，可进行墙体的垂直精度管理，墙体的垂直度不大于1/250。（7）当天成型TRD墙体宜搭接已成型TRD墙体约50cm，严格控制搭接区域的推进速度，使固化液与混合泥浆充分混合搅拌。图示如下：8回撤搭接部分50(cm)已成型TRD墙体后序成型的TRD墙体（8）拔出切割箱时不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降，注浆泵工作流量应根据拔切割箱的速度作调整。（9）加强对TRD工法施工过程的监理及对成型墙体的质量检测工作，如发现质量问题应主动与业主及设计单位联系，以便及时采取补救措施，避免造成不必要的损失。3.4TRD工法质量保证措施(1)原材料复试计划水泥进场应附质保单，按规定做好原材料复试，水泥按每批每500t做一组原材料试验。(2)工程测量技术复核计划序号复核项目初验收人复核人1定位桩与水准点测量员施工员2TRD工法轴线、垂直度、型钢标高测量员施工员(3)试块制作计划序号试块名称试块规格组数备注1水泥土试块7.07×7.07×7.07cm1组每次成墙搅拌制作2组(6块)，抽检1组(4)关键过程及控制1)做到工艺检查，设备检查，施工操作检查，建立严格验收把关制度。2)施工现场专人检查复核桩机垂直度、桩机的移位，切割箱的钻进深度、挖掘速度，检查浆液的拌制、控制水灰比。3)切割箱打入、拔出由现场指挥负责，施工前需检查桩机平稳性，做到固定端正，桩架垂直，并采用测量仪器或其它手段，完成桩架的水平度，桩架的垂直度确认，在确认无误后，指挥下达操作命令。4)整个施工接受监理的监督，听从监理有益的建议，并与工程有关协作单位建立良好协作关系，确保工程顺利进行。4、TRD桩墙施工应用案挒9随着TRD桩墙技术的成熟及成功应用，目前天津市在各种房屋建筑深基坑围护设计中，已开始大量应用TRD桩墙技术，下面是两个成功应用TRD围护技术的成功案列。4.1、仁恒海河广场三期仁恒海河广场（四期）综合楼项目位于南开区，东临会师公园、仁慈堂16m南靠仁恒海河广场二期11号楼及地下车库5m，西侧紧邻东马路，北侧距水阁大街23m。基坑面积约13324m2，开挖深度21.8m，局部24m，采用钢筋混凝土密排桩还梁内支撑方式，设置四道支撑。第一道支撑-3.8m，第二道支撑-8.2m，第三道支撑-12.4m，第四道支撑-16.6m。基坑采用连续钻孔灌注桩作为维护墙，墙后设TRD工法墙及三轴水泥搅拌桩作为防渗帷幕。其中基坑的西、北、南三侧采用Ø1300@1500钻孔灌注桩，东侧采用Ø1500@1700钻孔灌注桩。东、北、西三侧采用厚700mm的TRD工法墙，南侧采用三轴水泥搅拌桩。防渗帷幕墙体的抗渗系数要求小于10-6cm/s。4.2天津市民园体育场保护利用提升改造工程1.位于重庆道、河北路、大理道和衡阳路所围成的场地内，本工程地下二层，地下室面积2.5万平米。2.支护采用（SMW）型钢水泥搅拌桩，基坑深12.4米，周长约600米，现地坪-0.3米（相对标高），大沽标高3.6米。3.850宽等厚水泥土地下连续墙（TRD工法墙），有效墙顶标高-1.3米，有效桩长33.5m，周长593.55m，水泥土地下连续墙固化剂采用PO42.5水泥普硅水泥，参入比不小于25%，水灰比1.0-2，墙中插H型钢；700*300*13*24，@600mm，有效桩长24m，共计806根；700*300*13*24，@600mm，有效桩长21m，共计184根。在以上2个工程具体实施过程中根据工程的地质实际情况拟定的配合比为：采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量25%，即每立方被搅拌土体掺入450kg/m3水泥，水灰比不大于1.5。在成墙前的先行挖掘和回撤挖掘时掺入100kg/m3膨润土。新浆拌制后应放置24h，使其物理性能更趋稳定，经实际证明此方法安全简便，而且成本较低，施工中型钢安插顺利，效果良好。5、结束语10TRD工法施工不扰动邻近土体，不会导致邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，墙体全长无接缝，从而使它与传统的连续墙具有更可靠的止水性，垂直精度高、废