软弱富水地层TRD连续墙施工技术及要点

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软弱富水地层TRD连续墙施工技术及要点

摘要

摘要:TRD水泥土型钢连续墙具有众多技术优点，在地下工程施工中得到应用。以杭州望江路过江隧道试验段工程为依托，对TRD连续墙的施工工艺、技术要点、质量控制技术等进行了探讨，可为类似工程的施工提供指导。

关键词:隧道工程；TRD连续墙；施工工艺；技术要点；质量控制

前言

随着我国城市化发展不断推进，地面空间日趋饱和，地下空间的开发建设首当其冲的就是基坑工程，且基坑向“大、深”方向发展，同时富水地区基坑工程围护结构施工质量及地下水控制的问题愈来愈重要。TRD水泥土型钢连续墙（以下简称TRD连续墙）是一种新型的渠式切割水泥土型钢地下连续墙施工方法，能在各类土层和砂砾石层中连续成墙。该工法是日本在20世纪90年代初开发研制，2005年开始引入国内，具有稳定性好、防渗性能好、成墙连续且品质均一、适应性强、施工安全等优点，近年来受到国内相关单位的广泛关注及市场的认可，主要应用在各类建筑工程、地下工程、护岸工程、大坝、堤防的基础加固、防渗处理等方面。杭州望江路过江隧道试验段基坑围护结构设计为TRD连续墙，但由于在国内可以借鉴的工程经验相对较少，在施工中还存在诸多技术问题有待完善。为此，本文对TRD连续墙施工工艺及技术要点、质量控制技术、精度控制技术等进行研究，为类似工程提供技术储备和施工经验，具有十分重要的意义。

一

工程概况

杭州市望江路过江隧道试验段工程位于杭州市望江东路与富春路交叉口，沿望江路布置，依次下穿新塘河、富春路口，试验段北侧为在建工地，西南侧为浙江进出境检验局，东侧为蓝色钱江小区，横穿新塘河，工程平面布置详细见图1。

软弱富水地层TRD连续墙施工技术及要点

本试验段工程包含主线隧道和AB进出匝道，其中主线为双向四车道，长度145m，基坑开挖深度17m、宽42m，围护结构采用800mm厚TRD连续墙和800mm地连墙（过新塘河段为连续墙），支撑体系为一道混凝土支撑+三道钢支撑（第三道为双拼）。

二

工程地质和水文地质情况

2.1工程地质情况

试验段位于江北望江路与富春路交叉口，沿线场地地貌主要为钱塘江冲海积平原，本区原始地形较低，总体呈北高南低，解放初期主要为钱塘江漫滩地貌，后期经人工围垦，多为鱼塘、沟渠，近年来随城市建设已基本掩埋，现状道路路面标高为6.5m左右，局部因工程建设填方标高达7.5m。

根据勘探孔揭露的地层结构、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质，结合静力触探曲线和周边建筑物详勘地质资料，场地勘探深度以内可分为5个工程地质层，细化为共11个亚层。试验段主要开挖层为上面6个亚层，属于全新世冲海积地层，土层厚度、分布及性质均较稳定，为饱和状粉、砂性土层。试验段暗埋隧道结构主要位于开挖土层中部的砂质粉土、和砂质粉土夹淤泥质粉质黏土和粉砂夹粉土层。

2.2水文地质情况

试验段场地勘探深度以浅的地下水类型按其含水介质、水动力特征及其赋存条件，主要分为第四系松散岩类孔隙潜水和第四系松散岩类孔隙承压水二类。第四系松散岩类孔隙潜水主要赋存于场区浅部人工填土及其下部粉、砂性土层内，含水层底板大致以⑥层淤泥质粉质黏土层为界，其富水性和透水性具有各向异性，分布广泛且连续。特别是表部填土层，透水性良好，下部粉性土层透水性弱，含水层厚度在21.9～24.2m。据区域资料，本区域民井简易抽水试验降深0.52～1.10m，单井涌水量为1.64～10.8m3/d。孔隙潜水受大气降水竖向入渗补给及地表水体下渗补给为主，迳流缓慢，以蒸发方式排泄和向附近河塘侧向迳流排泄为主，与新塘河水体存在一定水力联系。地下水位随季节气候呈动态变化明显，据区域资料，动态变幅一般在1～2m。本次勘察期间实测潜水位埋深1.30～2.10m，相对于标高为4.88～5.46m，平均水位标高为5.24m。第四系松散岩类孔隙承压水主要赋存于下部輥輲訛4圆砾层内，上覆⑥层黏性土，是相对隔水层，厚5.7~6.4m，构成了含水层的承压顶板。承压含水层顶板标高为-24.62～-20.29m，厚度大于25m，透水性良好，沿线全场均有分布，为钱塘江古河道。根据工可阶段资料，江北岸ZK3号孔和江南ZK9号孔承压含水层观测资料，实测承压稳定静止水位埋深为8.41～8.52m，相对平均标高-1.62m。本含水层总的特点是承压、透水性好、水量大，水质为咸水，属封存型含水层，地下水迳流滞缓。

三

工程施工的重点与难点

TRD连续墙是一种新兴的施工工艺，在市政深基坑中作为围护结构施工案例相对较少。杭州望江路过江隧道试验段工程基坑开挖范围内地质以粉砂土为主，坑底为淤泥质黏土。围护结构强度对基坑开挖安全具有至关重要的作用，若强度无法满足基坑变形承载力要求，则在基坑开挖过程中极易出现基坑渗漏，并危及基坑安全、管线安全及周边交通安全。

本试验段首次采用TRD连续墙围护结构，基坑宽42m，开挖深度达16.5m，属超大超宽基坑，且基坑穿越新塘河，地质情况复杂。因此确保深基坑施工安全是本项目的重点，也是难点。由于工程分两期组织施工，在42m×60m的基坑范围内同时存在连续墙施工设备、TRD连续墙施工设备、钻孔桩施工设备及5台起重设备和挖机等众多设备交叉作业，机械碰撞风险高。设备交叉作业是项目设备安全管控最大风险难点和重点。本项目施工范围内涉及到雨水管、污水管、自来水管、电力、通信、煤气管等众多的市政管线进行迁改或就地保护，因此在施工过程中及管线迁改过程中如何确保管线安全也是本项目施工的一个重点。杭州望江路过江隧道试验段工程YK0+655.7~YK0+684.7段以正交形式上跨杭州地铁四号线近江站———甬江站区间盾构隧道，且地铁盾构隧道与本试验段隧道结构净距仅2.25m，如何确保地铁盾构施工期间不对本试验段结构产生影响，是本试验段施工的一项重点。此外，杭州市作为旅游城市，每年需接待大量的外地游客，对市容、市貌的要求极高，如何在施工期间维护文明城市形象、保护环境是工程的重点。

四

TRD连续墙的施工技术

本工程YK0+594~YK0+684.7范围基坑深13~14.7m，宽40.835~46.686m，围护结构采用850mm厚TRD连续墙，墙深30m，内插H700×300×13×24型钢作为围护桩，内支撑采用第一道混凝土支撑+第二~四道钢支撑。

4.1施工工艺

望江路过江隧道试验段工程TRD连续墙是以链锯式刀具为主要机具，在插入地基过程中链锯式刀具与主机连接，回旋刀链锯可竖向垂直或横向水平移动进行对地下土体的切削，同时以水泥作为硬化剂。通过刀具在施工现场按照设计深度和护壁设计宽度将土体切割，在刀具端头喷出水泥浆硬化剂注入土体的同时注入高压空气使水泥浆与原位土体充分混合、搅拌将原位土体固结从而在地下形成一道等厚度的连续墙。然后在水泥土硬结前按照设计间距插入H型钢作为应力加强材料，待水泥土硬结后形成一道具有一定刚度和强度的型钢水泥土复合挡土墙。其施工工艺流程如图2所示。

软弱富水地层TRD连续墙施工技术及要点

4.2施工技术要点

TRD连续墙的转角处施工是工程施工的重点环节。先施工的墙体施工至转角外侧1~2m后，在预定的切割箱拆机位置拆机，待主机转向完成后再在后施工的墙体预定的切割箱位置组装刀锯切割（如图3），并对已成型墙体二次切割。切割箱的位置距设计转角1~2m，可根据现场实际情况进行调整。如现场调解无法满足要求时，则必须在TRD连续墙施工完成后进行旋喷桩加固处理，否则容易导致围护结构的开裂（如图4）。转角部位无论是否要求进行施工，必须在转角外侧施工高压旋喷桩加强处理，提高转角的抗变形能力，同时在基坑开挖阶段启动该范围的坑外降水井。

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工程施工中的接缝处理也是TRD连续墙的质量控制的重点内容，通常采用冷缝处理。后施工的TRD连续墙施工至已成型的TRD连续墙墙体或因其他原因造成无法连续施工时，后续施工的TRD连续墙切入已成型的TRD连续墙墙体50cm以上，使得两次不同时间施工的TRD连续墙搭接形成无缝连接。如TRD连续墙作为基坑围护结构，施工冷缝外侧一定要施工旋喷桩补强止水。

五

TRD连续墙的质量控制

5.1水泥土强度指标

根据目前国内三轴搅拌桩、高压旋喷桩等水泥土工法施工规范及通常设计要求，在工程设计文件中，通常均明确水泥土28d无侧限抗压强度均为1MPa以上。杭州望江路过江隧道试验段工程TRD连续墙28d设计强度为1.2MPa。

5.2水泥掺量及注浆速度确定

本项目设计文件中明确TRD连续墙水泥掺量不少于20%，为确保TRD连续墙强度满足设计要求，同时本着经济、节约的原则，在施工前参考三轴搅拌桩和旋喷桩水泥掺量并按照13%、16%、18%、20%、23%、26%五个不同的水泥掺量进行试桩，每个水泥掺量的试桩取芯样8组，对每个掺量的水泥土28d强度平均值进行比选（见表1），并综合考虑施工条件、地质条件，最终确定本项目TRD连续墙水泥掺量为20%，即每立方米水泥土掺入水泥360kg。

表1不同掺量下的水泥土强度统计

TRD连续墙桩机刀盘拼装至设计深度后开始进行横向移动切削土体，桩机移动速度为2.7cm/min，同步注入5%的膨润土浆液。当桩机横向移动10m后再反方向移动切割至原起点位置，然后开始注入水泥浆液进行切削搅拌至10m位置，最后插入型钢。下个循环开始，每个下循环施工过程中的第二步反方向切割必须将上循环的墙体（已注入水泥）切割1m以确保整个墙体的整体性和抗渗性。在施工过程中，水泥浆采用自动计量控制系统控制，流量设定为195L/min。

六

结论