浅谈TRD工法在基坑支护工程中的应用


摘  要


摘要:TRD工法目前在我国较先进,其应用还未得到普及,目前大部分基坑支护防渗墙采用密集连续的水泥土搅拌桩(SMW工法),或者采用钢筋混凝土地下连续墙兼顾止水,而很少采用TRD工法连续墙。结合现有的TRD工法应用的实例,具体介绍了本工法的成墙原理、施工方法以及其应用优点。TRD工法有应用过程中有机械高度低、对基坑周围环境影响小、止水性好、对地层的适用范围广等优点。

 

关键词:TRD工法;基坑支护;止水;施工方法;优点


1 概 述


TRD工法,即等厚度水泥加固土地下连续墙工法,其基本原理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,回旋刀链具可进行竖向或横向移动,进行土体的切割,同时喷射水泥浆液,使之与土拌和硬化。在水泥凝固前,可按设计间距插入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墙。其主要特点是成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好。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。


TRD工法由日本20世纪90年代初开发研制,2007年辽宁抚挖重工机械股份有限公司与日方企业合作引进“TRD工法”,同年试车成功,命名为CMD850链条式成槽机,填补了我国TRD工法机自主化生产的空白。该工法目前在我国较为先进,其应用还未得到普及,我公司长期承接基坑支护设计及施工业务,主要采用密集连续的水泥土搅拌桩(SMW工法)、钢筋混凝土地下连续墙兼顾止水以及放坡挂网喷锚等方法,而很少采用TRD工法连续墙。前不久,我公司又对这一工艺进行了探讨和学习,并有机会进行了大胆的工程实践,取得了满意效果,总结了稀有宝贵的经验。


2 工程背景


2.1 工程概况

中国冶金地质总局中南局科技综合楼项目,拟建场地位于青山区和平大道建设二路路口。拟建场地占地面积约12350m,该项目由26层办公楼、5层裙楼及3层地下室组成,办公楼高度为100m。拟建建筑物为框架结构和框架一核心筒结构,基础型式为桩基础。基坑支护有3层地下室,基坑深度13.9m,周长约为420.7m,面积约为9912m’。该基坑选用钻孔灌注桩作支护桩,钻孔灌注桩外围采用TRD将其包围,TRD进入强风化砂质泥岩层,起到止水作用,并且在TRD墙里面插入工字钢,为支护桩分担一定的侧向剪力,起到一定的支护作用。

浅谈TRD工法在基坑支护工程中的应用

TRD连续墙厚度800mm,水泥渗量为25%,品种P.042.5普通硅酸盐水泥,水灰比1.2~1.5。墙体进入砂质泥岩强风化层0.5m,深度约为48.5m。


2.2 工程地质

根据业主提供的勘察和设计资料,本施工场地内分布的地层性质如下:

拟建场地属拆旧建新场地,地面平坦,地势开阔,地面标高介于21.2~21.5m之间。地貌上属于长江一级阶地。

拟建场地场区内覆盖层为一套达50~60m的第四系全新统冲洪积地层,具有典型的二元结构,下伏基岩为志留系泥岩。场地土层由上至下为:

①人工填土(Q™);②粉质粘土(Q:);③淤泥质粉质粘土(Q4);④-1粉质粘土、粉土、粉砂互层(Q);④-2粉砂(Q);④-3粉质粘土、粉土、粉砂互层(Q);⑤-1粉细砂(Q2);⑤-2细砂(Q");⑥卵石(Qa+P);⑦-1强风化砂质泥岩(S);⑦-2中风化砂质泥岩(S)。

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2.3 水文地质

本场地地下水有2种类型:上层滞水及下部承压水。

第一类地下水为上层滞水,主要赋存于表层杂填土中,大气降水、地表水和生活用水渗入是其主要的补给来源,无统一自由水面,水量与周边排泄条件关系密切。第二类地下水主要赋存于下部粉土、粉质粘土、粉砂互层及砂性地层中,与长江水体具备密切的水力密切,水量丰富,其上覆第③层淤泥质粉质粘土层内相对隔水顶板,下伏泥岩为相对隔水层底板。


3 施工方法


即先用刀头竖向切割土体钻进,边钻进边喷射水泥浆液,到达指定深度后,再横向切割钻进,边钻进边喷射水泥浆液,使水泥与土体充分抖合固结,形成一道完整无缝的止水抗渗的地下连续墙。根据设计需要,可在指定位置按指定间距吊放插入工字钢,使TRD具备一定的抗剪强度。TRD工法施工流程如图1所示。

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4 施工准备

4.1 场地回填平整

TRD搅拌机施工前,必须先将场地进行平整,清除连续墙中心线2侧2m范围内的地表及地下障碍物,施工场地路基承重荷载以能行走100t吊车为基本。应提前挪移施工电缆、管线等,TRD机让出施工空间。


4.2 测量放线

根据甲方提供的坐标基准点,按照设计图进行放样定位及高程引测工作,并做好永久或临时标志。测量放线复核无误后,进行施工。


4.3 开挖沟槽

根据连续墙中线,采用0.6m”反铲挖机进行沟槽开挖,并清除地下障物,挖出的残土应及时处理,保证TRD机能正常工作,并且达到文明施工要求。


4.4 导向定位型钢设置

在平行沟槽方向设置导向定位型钢,规格为500mm×300mm,长度根据实际需要调整,定位型钢必须放置固定好,采用型钢定位卡定位,必要时可进行点焊相互连接固定。


5 TRD工法机施工


5.1 TRD工法机就位

TRD工法机在进场前应提供设备合格证及年检合格证,以确保机械能正常运转。测量员根据业主提供的坐标控制点和设计图纸,测放出连续墙的各个角点,并用白灰洒出中线。

在准备工作就绪后,由指挥员指挥桩机就位,移动前看清上、下、左、右各方位的情况,发现障碍物及时清除,桩机移动结束后,应认真检查定位情况并及时纠正。在移动至待开挖的位置后停止,然后伸出脚架,桩基应平稳、平整,并采用全站仪检查桩机的垂直度。


5.2  搅拌及注浆

主机控制旋转回旋刀链回转,并垂直向下切割,边切割边注入水泥浆液。每节刀箱的标准长度为3.5m,每向下切进3.5m深度后,接一节刀箱,继续下切,直至达到设计的深度(本背景工程约为48.5m)。然后刀架沿着滑槽进行水平向移动,使刀箱链完成水平切割,并且边切割边注入水泥浆液。即形成一道完整、连续的水泥土搅拌墙。

在掘进过程中,要采用挖掘液护壁,挖掘液要事先拌制,采用钠基膨润土和水拌制。每1000kg水,放入50~300kg膨润土搅拌。


水泥浆液要事先搅拌,水泥掺量为25%,品种为P.042.5普通硅酸盐水泥,水灰比次1.2~1.5,水泥浆液的流动度控制在150~280mm。

 

5.3 型钢插入

型钢使用前,根据型钢设计标高和实际地面标高,计算出所需吊筋长度,然后焊上吊筋,每根吊筋实际长度应略高于理论长度,以便吊放完毕后垫垫块进行高度调节。计算出吊筋的直径以及焊接长度,确保起吊过程中的安全。


在TRD工法机快完成一个施工段时,用100t吊车装好吊具和固定钩,然后起吊型钢,待成墙完毕后,在设计的位置插入型钢。插入过程中必须保持垂直,用线锤校核其垂直度。在沟槽定位型钢上,事先设好待插入型钢的定位卡,并且要牢固、水平,必要时可用点焊与定位型钢连接固定。将待插入型钢沿着定位卡,慢慢往下插入水泥土搅拌墻内。然后根据业主提供的水准点高程,利用水准仪测量出型钢的实际高程,再进行高度调节,使其达到实际的高程位置,并在吊筋的插杆上垫上垫块。


待水泥土凝结后,形成一道型钢水泥土复合地下连续墙。


5.4 残土处理

挖出来的残土为淤泥土,直接外运将会从车内渗出污染路面。应事先预留一块区域,专门用于堆积开挖出来的残土,待其干燥到一定程度后,用出土车运输到场外指定地点。场区道路上掉落的废土,每天派清洁工进行清扫。废土外运时,在施工现场出入口,安排保洁人员冲洗车辆,重点是将轮胎冲洗干净,以免轧脏公路,若有泥土带出至场区外的路面,即时派人清理冲洗,做到文明环保。


6 TRD工法在基坑支护应用过程中的优点


TRD工法在国内较为先进,该工法应用在基坑支护工程中,主要作用是止水防渗,相比传统的密集水泥土搅拌桩(SMW工法),有如下优点:


(1)机械高度低。稳定性好,较安全,不易发生倾倒等安全事故;降低了机器运作对空间的要求;缩短了机器拼装时间。

(2)对基坑周围环境的影响小。回旋刀具在地下切割作业,噪声低,震动小,对环境的污染小。

(3)止水性好。地下土与水泥浆液在回旋刀链具的切割搅拌作用下,充分混合,并且成墙过程连续,无论在纵向还是横向,没有任何接缝,大大提高了围护的止水性。

(4)对地层的适用范围广。可适用于粘土层、粉土层、砂砾层、卵石层以及强风化的泥岩或砂岩。具有很强地切割能力,能将地底下的障碍物有效地切穿,具有广泛的适用空间。


7 结 语


本次TRD工法在基坑支护工程中的应用,使我公司在此施工工艺方面积累了实践经验,由于TRD的适用范围较广,通过此次工程经验,我们会对该工艺进行更深入的学习和研究,通过实施更多的工程项目掌握工艺特点,并从多方面进行优化和完善,力争达到更好的经济和社会效益。


来源:《西部探矿工程》
作者:熊欢

编辑整理:项敏

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