浅谈TRD工法在深厚砂层中的应用措施

浅谈 TRD工法在深厚砂层中的应用措施

赵立志

上海市机械施工集团有限公司，上海市 201800

摘要：TRD工法（等厚度水泥土地下连续墙工法）在南京所街片区地下步行系统及配套设施建设工程南段节点下沉式广场止水加固项目施工过程中发生切割箱多次抱死状况，在施工过程中对施工工艺和操方法的改进，解决了深厚砂层水泥土连续墙的施工问题。

关键词：TRD工法 厚砂层 工艺

一、概述

1.1工程概况

南京所街片区地下步行系统及配套设施建设工程南段节点下沉式广场位于江东中路与应天大街交汇处东北角，平面形状呈扇形，基坑开挖深度为6.85m，局部开挖深度为12.85m，基坑最大长度71.5m，最大宽度41.5m。

应天大街下沉式广场围护结构外侧与南京地铁2号线区间隧道水平最小距离为65m，基坑采用采用50m深、700mm TRD连续墙和10mMJS工法桩,MJS工法桩和TRD连续墙搭接2m，采用TRD工法和MJS工法的形式作为本工程全封闭式止水帷幕。

本工程TRD止水帷幕采用3循环水泥土搅拌墙建造工序连续成墙，采用P.0 42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量25%，水灰比1.5~2.0，膨润土采用纳基膨润土，膨润土浆液配比建议为5~10。搅拌墙桩身垂直度偏差不超过1/250，施工完成后土体无侧限抗压强度Qu₂₈≥0.8Mpa，渗透系数不应大于1×10^-7cm/s。

1.2水文地质状况

本工程位置靠近长江，为长江漫滩相沉积物呈二元结构。其中地质情况从上到下分别为杂填土2.8米、-2淤泥质粉质黏土3.8米、-3粉砂层2.5米、-3a淤泥质粉质黏土2.8米、-3粉砂层6.2米、-1粉细砂层10米、-2粉细砂22米。本工程淤泥质黏土较少，主要以砂性土为主。

由于本工程靠近长江，潜水丰富，深部地层具有大量承压水。由于本工程砂层较厚、渗透系数较大、砂层土含有大量粒径<0.01mm的颗粒,在承压水的作用下，极大概率会造成土层潜蚀、流砂等不良地质现象。

二、设备型号

施工设备采用上海工程机械厂TRD-D型工法机、BZ-20L/T型自动配料搅拌系统及配置两台BW--450注浆泵。

三、TRD止水帷幕施工

3.1 TRD试成墙

本工程由于地质特殊,在施工前先进行一段非原位的TRD搅拌墙试成墙试验。本次试成墙施工段为8m，施工参数按照工程设计要求实施，以此验证TRD工法在该地层的施工能力，并整理在施工过程遇到的难点，并以此为后期TRD止水帷幕施工提供帮助。

本次试成墙拼接切割箱从2017年5月01日10:18分开始，到2017年5月3日凌晨2:50分结束，共计耗时40.53h完成50米切割箱拼接工作。其中切割箱在地面以下到30米左右时，切割箱下放速度开始明显变慢，下放速度约1.5m/h。

2017年5月3日3:00开始切割，在5月4日1:10完成6米切割，耗时约22h，平均切割速率为0.27m/h。2021年5月6日6:10开始喷浆，17:30结束喷浆，耗时约11h。

在本次试成墙在切割箱下放拼接、停机养生、试成墙结束拔切割箱的过程中，发生槽段失水、多次切割箱抱死、链条及切割箱脱落的严重情况。从5月4日4:00到5月6日6:00之间，切割箱多次发生抱死，在经过验证后发现只要TRD工法机停机半个小时以上，切割箱抱死的几率大大增加。

3.2试成墙施工难点总结

（1）本工程位置靠近长江，含有丰富的地下水，且由于工程地质为厚沙层地质，顶部是3米左右为砖石回填土层，砂层厚度接近40米。由于该工程砂层较厚，且成流塑状态，遇水极易变成流沙，且失水率较大，土层不稳定。TRD止水帷幕在试成墙作业时，发现该工程在进行切割作业时，槽段内部浆液流失严重。而且也由于砂层较厚，土层当中缺少粘性土质，不能通过TRD链条搅拌原状土调节泥浆的流动度。而在施工过程中利用注浆泵注入膨润土浆液调节挖掘液性能，人工去拌制的膨润土无法满足现场施工需求，制作膨润土也使个人劳动强度加大。而且需要将挖掘液流动度调整到合格范围，需要拌制大量的膨润土浆液，人工制作膨润土浆液不能满足施工需求。而且由于挖掘液的问题，在TRD止水帷幕喷浆作业时，在注入大量水泥固化液后，槽内舀出的置换液相比注入的固化液大大减少，对于形成TRD止水帷幕墙体的质量可能无法达到预期。

（2）TRD施工位置位于江东中路与应天大街高架交叉口，靠近南京地铁2号线，紧邻金鹰广场维护结构。由于金鹰广场施工影响，地铁二号线发生沉降和偏移。此次TRD止水帷幕施工，由于贴近应天大街高架交叉口，周边车流量较大，车辆及地铁行驶过程对地下土层扰动较大。由于该工程砂层有流塑性质，TRD止水帷幕在施工过程中，对土层的扰动会大大加强，在施工过程中会造成槽壁土层偏移或者塌方。

（3）TRD-D型工法机切割箱厚度本身厚度就有490mm，在本工程施工50米深、700mm厚度TRD止水帷幕本身难度较大，两侧槽壁离切割箱仅有10cm左右。而且由于本工程砂层较厚较硬，对切割刀排的磨损非常严重。特别是700mm和650mm的刀排两侧刀头，在两侧槽壁砂砾的磨损下，刀排两侧刀头焊缝磨损严重，刀头脱落。由于TRD-D工法机施工55m，700mm厚的止水帷幕难度就比较大，再加上刀排磨损造成止水帷幕没有达到700mm厚度，会加大TRD切割箱抱死的风险。

3.3 拟定的解决方案

1、调整挖掘液

采用膨润土浆液需要投入大量的人工才能在本工程满足施工需求，因此因地制宜采用最原始的方法调整挖掘液的性能---原土制浆。在TRD工法机施工作业区内，储备足够的粘性土，在TRD工法机在进行切割和回撤作业时，用挖机把粘性素土分批次的放置到沟槽内，通过TRD工法机链条转动，使刀排搅碎素土与土层，使粘性土与槽内挖掘液融合，增加挖掘液的比重和粘度，减小流动度，以此调节挖掘液的性能，增强挖掘液的护壁性能、包裹砂砾性能、减少槽段的失水率，以此降低施工过程中TRD切割箱抱死等情况。

2、刀排配置和刀具的改进

TRD止水帷幕在施工前对刀排在进行菱形排布安装后，在此基础上添加刀头高度更高，刀头只有1个的1号刀排。在进行切割作业时，由于1号刀排刀头相对其他刀排高度较高，所以TRD工法机在切割作业时，1号刀排会首先碰到土体，对待切割土层进行进行单点破碎，后通过另外8种刀排连续切割整体切割较硬土层，一方面减少切割时刀具对链条的阻力，也增加切割效率。针对700mm和650mm刀排两侧刀具磨损严重的问题，在刀排两侧添加圆形的钨钢头，增加刀排耐磨性，一方面可以保护刀排的完整性，另外还可以保证墙体的厚度。

3、施工工艺的调节

在切割工序完毕后，由于要等待喷浆成墙工序，需要停留进行养生作业。由于本项目砂层不稳定，加上应天大街与江东中路高架车流量较大及地铁2号线的运行，对养生作业影响较大。虽然挖掘液经过调整，但是为了保证设备的安全，可以采取以下措施：

1. 在切割养生把原有1m的安全距离，改成安全距离为2米。TRD工法机切割作业时切割箱是带着一定的角度插入原状土进行切割，在切割箱角度回正后，原状土底部泥土被切削，原状土很容易坍塌，设备停机时为保证设备安全，避免原状土塌方会堆积切割箱，由于本工程地质不稳定，所以TRD工法机在停机时切割箱与原状土保持在2m的安全距离。

2. 在TRD工法机停机之前注入配比2.5--4区间的高浓度的膨润土浆液，并在停机前1小时内通过两个注浆泵持续注入正常配比的膨润土浆液，在切割箱静止时通过膨润土浆液的流动，带动TRD工法机切割箱四周砂砾被膨润土保持悬浮状态。在一个小时之后再进行常规的停机操作，避免切割箱抱死。

4 实施效果分析

在实施拟定的方案后，TRD工法机在后续TRD止水帷幕施工过程中取得了明显的成果，具体如下：

1. 降低施工成本，提高经济效益。通过改进措施，TRD工法机消耗的刀排、膨润土大大减少，而且还节省了大量拌制膨润土浆液的人工消耗。

2. 增加了切割效率。通过改进措施，TRD工法机在施工作业时切割速度也能达到0.5--1m/h，能够每天连续施工5--6m的搅拌墙施工工作。

3. 保证了设备的安全。由于本工程地质情况特殊，TRD工法机毕竟是地下施工作业，地下未知情况难以预料，保证设备的安全也是至关重要。通过以上措施，虽然不能完全保证切割箱不被抱死，但是也大大降低了设备风险，避免可能发生更严重的情况，让切割箱处于相对可控的安全的状态。

4. 保证了搅拌墙的施工质量。本工程虽然地质条件恶劣，施工过程曲折，但是TRD止水帷幕施工完成28天取芯芯样完整，搅拌墙均匀性较好。现场取芯芯样抗压强度超过0.8Mpa，特别是TRD止水帷幕墙体底部取芯芯样抗压强度达到1.4Mpa左右。TRD止水帷幕对各土层抗渗性有显著提高，通过对芯样进行抗渗性试验，止水帷幕渗透系数小于1×10^-7cm/s，满足TRD搅拌墙隔水要求。

5. 保护周边安全。本工程周边有应天大街高架、地铁二号线、金鹰广场等敏感建筑，在TRD止水帷幕施工期间，周边变形极小，无任何报警事件发生。

5 结语

实践证明，TRD工法机施工过程中采用拟定的方案，可以解决TRD工法机在超深、超厚砂层的复杂地层的施工难题，提高了施工效率，降低施工成本，保障了设备安全和工程质量。TRD工法机作为一种超深土体改良的施工设备，在今后的工程领域拥有广大的应用前景，通过本文论述，为今后后TRD工法机在复杂地层施工提供参考。

参考文献：

1. 深基坑工程止水帷幕TRD工法施工技术_张弥

2. 深大基坑围护的TRD工法实施关键问题及对策_宋自杰

3. TRD工法在复杂地层中的应用_刘涛

4. 深厚砂层及卵砾石层中成槽的TRD工法挖掘液配制方法与应用_褚立强