TRD工法地下連續墻在建筑密集地區的應用

1 工藝簡介

TRD地下連續墻技術是國際上近年來開發的一種新的施工方法，該設備由主機和刀具2大部分組成，主機可沿造墻的方向移動，所帶的鏈鋸式刀具插入地基中并沿刀架橫移，同時做回轉運動，在深度方向上將各層土全方位攪拌、混合，灌入水泥漿液并與原狀土進行混合攪拌形成等厚度、質量均勻的水泥加固土地下連續墻。

1.1 技術特點

施工深度大，最大深度可達60m；適應地層廣，對硬質地層（硬土、砂卵礫石、軟巖石等）具有良好的挖掘性能；成墻品質好，在墻體深度方向上可保證均勻的水泥土質量，強度高、離散性小、截水性能好；設備高度低(13.5m），高安全性、穩定性好；連續成墻，無縫連接，墻體等厚，H型鋼可以最佳間距設置；噪音、振動較小。

1.2 工藝原理

1）與傳統的單軸或多軸螺旋鉆孔機所形成的柱列式水泥土攪拌連續墻工法不同。首先將鏈鋸形切削刀具插入地基，掘削至墻體設計深度，然后注入固化劑，與原位土體混合并持續橫向掘削、攪拌，水平推進，構筑成高品質的水泥土攪拌連續墻。

2）通過動力箱液壓馬達驅動鏈鋸式切割箱，分段連接鉆至預定深度，水平橫向挖掘推進，同時在切割箱底部注入固化液，使其與原位土體強制混合攪拌，形成的等厚度水泥土攪拌墻，也可插入型鋼以增加攪拌墻的剛度和強度。

3）將水泥土攪拌墻的攪拌方式由傳統的垂直軸螺旋鉆桿水平分層攪拌，改變為水平軸鋸鏈式切割箱沿墻深垂直整體攪拌。

2 工程概況

2.1 工程簡介

天津市民園體育場提升改造工程位于天津市和平區重慶道、河北路、大理道與衡陽路所圍地塊內，地下2層，地下室面積2.5萬m2，框架-剪力墻結構；地上建筑為框架結構。

工程位于天津五大道風情區的中心，四周均臨近和平區重要道路，道路以外均為1～4層老建筑物，年代久遠，大都為磚木結構，結構穩定性差。基坑南側距大理道用地紅線4.7m，距1～3層建筑物約19.0m；西側距衡陽路用地紅線最近處約7.7m，距1～4層建筑物最近處約21.7m；北側距重慶道用地紅線最近處約10.0m，距2層建筑物最近處約22.4m；東側距河北路用地紅線最近處約9.4m，距1～2層建筑物最近處約24.4m。

2.2 支護形式

TRD地下連續墻，有效墻頂標高-1.600m，有效寬度850mm，有效樁長33.5m，周長593.55m。固化劑采用P.042.5普硅水泥，摻入比≮25%，水灰比1.0～2.0。700mm×300mm×13mm×24H型鋼，間距 600mm，有效樁頂標高-0.300m，有效樁長24.0m，共789根；有效樁長21.0m，共197根。

3 主要工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

3.1.1 測量放線

施工前，先根據設計圖紙和業主提供的坐標基準點，精確計算出圍護墻中心線角點坐標，利用測量儀器進行放樣并進行坐標數據復核，同時做好護樁。

3.1.2 開挖溝槽

根據TRD設備重量，圍護墻中心線放樣后，對施工場地進行鋪設鋼板等加固處理措施，確保施工場地滿足機械設備對地基承載力的要求，確保樁機的穩定性。用挖掘機沿圍護墻中心線平行方向開挖工作溝槽，槽寬約1.4m，溝槽深度約1.0m。

3.1.3 吊放預埋箱

用挖掘機開挖深度約5m、長度約2m、寬度約1m的預埋穴，利用吊車并將預埋箱吊放入預埋穴內。

3.1.4 樁機就位

統一指揮樁機就位，移動前看清上下左右各方面的情況，發現有障礙物應及時清除，移動結束后檢查定位情況并及時糾正，樁機應平穩、平正。

3.1.5 切割箱與主機連接

用指定的履帶式吊車將切割箱逐段吊放入預埋穴，利用支撐臺固定；TRD主機移動至預埋穴位置連接切割箱，主機再返回預定施工位置進行切割箱自行打入挖掘工序。

3.1.6 安裝測斜儀

切割箱自行打入到設計深度后，安裝測斜儀。通過安裝在切割箱內部的多段式測斜儀，可進行墻體的垂直精度管理，通常可確保1/250以內的精度。

3.1.7 成墻

測斜儀安裝完畢后，主機與切割箱連接。在切割箱底部注入挖掘液預先切割土層一段距離，再回撤挖掘至原處，開始固化液使其與原位土體強制混合攪拌，形成等厚水泥土地下連續墻。

3.1.8 漿液流動度測試

通過測試混合泥漿的流動度進行成墻品質的管理。

3.1.9 插入型鋼

待施工至一定工作面后，進行型鋼插入作業。采用55 t履帶吊機起吊H型鋼，型鋼必須保持垂直狀態，將H型鋼底部中心對正樁位中心，沿定位卡慢慢垂直插入水泥土攪拌樁體內。內插H型鋼，型鋼插入垂直度偏差不得＞1/300，H型鋼插入時間必須控制在攪拌墻施工完畢3 h內。

當H型鋼插入到設計標高時，用14mm吊筋將H型鋼固定。溢出的水泥土進行處理，控制到一定標高，以便進行下道工序施工。待水泥土攪拌樁硬化到一定程度后，將吊筋與溝槽定位型鋼撤除。

若H型鋼插放達不到設計標高時，可采用輔助措施下沉，嚴禁采用多次重復起吊型鋼并松鉤下落的插入方法，見圖1-圖4。

圖1 H型鋼吊放

圖2 H型鋼定位

圖3 H型鋼固定

圖4 H型鋼成型

3.1.10 置換土處理

將施工過程中產生的廢棄泥漿統一堆放，集中處理。

3.1.11 拔出切割箱

一段工作面施工結束后，利用TRD主機將切割箱分段拔出。

3.1.12 型鋼拔除

在圍護結構完成使用功能后，由總包方書面通知進場拔除。型鋼拔除應事先采取減阻措施，拔除后應注漿填實樁孔。

型鋼兩面用鋼板貼焊加強，頂升夾具將H型鋼夾緊后，用千斤頂反復頂升夾具，直至吊車配合將H型鋼拔除。

樁頭兩面應有鋼板貼焊，增加強度，檢查樁頭φ100 mm圓孔是否符合要求，若孔徑不足必須改成φ100mm；如孔徑超過則應該割除樁頭并重新開孔，每根樁頭必須待兩面貼焊鋼板后才能進行拔除施工。

3.2 施工要點

1）施工前利用水準儀實測場地標高，利用挖掘機進行場地平整；對影響TRD工法成墻質量的不良地質和地下障礙物，應事先予以處理；同時應適當提高水泥摻量。

2）局部土層松軟、低洼的區域，必須及時回填素土并用挖機分層夯實，施工前根據TRD設備重量，對施工場地進行鋪設鋼板等加固處理措施，鋼板鋪設不應少于2層，分別平行與垂直于溝槽方向鋪設，確保施工場地滿足機械設備地基承載力的要求；確保樁機、切割箱的垂直度。

3）采用三循環成墻的施工方法(即先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌)，對地基土充分混合、攪拌松動后再進行固化成墻攪拌。

（1）施工時應保持TRD樁機底盤的水平和導桿的垂直，施工前采用測量儀器進行軸線引測，使TRD樁機正確就位并校驗樁機立柱導向架垂直度偏差＜1/250。

（2）根據等厚度水泥土攪拌墻的設計墻深進行切割箱數量的準備并通過分段續接切割箱挖掘，打入到設計深度。

（3）切割箱自行打入時，在確保垂直精度的同時，將挖掘液的注入量控制到最小，使混合泥漿處于高濃度、高粘度狀態，以便應對急劇的地層變化。

（4）施工過程中通過安裝在切割箱體內部的測斜儀，可進行墻體的垂直精度管理，墻體的垂直度偏差≯1/250。

（5）測斜儀安裝完畢后，進行型鋼水泥土墻體的施工。當天成型墻體應搭接已成型墻體約50 cm；搭接區域應嚴格控制挖掘速度，使固化液與混合泥漿充分混合、攪拌，搭接施工中須放慢攪拌速度，保證搭接質量，見圖5。

圖5 搭接施工

4）型鋼插入。在H型鋼頂端雙面焊接加強板且在距H型鋼頂端0.2m處開一個圓形孔，孔徑約10 cm。若所需H型鋼長度不夠，需進行拼焊，焊縫應均為坡口滿焊。

根據設計要求，本圍護樁的H型鋼在主體結構強度達到設計要求后，必須全部拔出回收。H型鋼在使用前必須涂刷減摩劑，以利拔出；要求型鋼表面均勻涂刷減摩劑。減摩劑必須用電熱棒加熱至完全融化，才能涂敷于H型鋼上，否則涂層不均勻，易剝落。一旦發現涂層開裂、剝落，必須將其鏟除，重新涂刷減摩劑。

型鋼宜采取整材，當需采用分段焊接時，應采用坡口焊接，焊縫質量等級不應低于二級。單根型鋼中焊接接頭不宜超過2個，焊接接頭的位置應避免在型鋼受力較大處(如支撐位置或基底開挖面上下5m范圍)，相鄰型鋼的接頭豎向位置宜相互錯開，錯開距離不宜＜1m。

5）成墻攪拌結束后或因故停待，切割箱體應遠離成墻區域不少于3.4m并注入高濃度的挖掘液進行臨時退避養生操作，防止切割箱被抱死。

6）一段工作面施工完成后，進行拔出切割箱施工，利用TRD主機依次拔出，時間應控制在3 h以內，同時在切割箱底部注入等體積的混合泥漿。

7）拔出切割箱時不應使孔內產生負壓而造成周邊地基沉降，注漿泵工作流量應根據拔切割箱的速度做調整。

8）加強設備的維修保養，特別是在硬質地層作業，鉆具磨耗大，要準備各類備件，及時更換鑲補，確保正常施工。同時必須配置備用發電機組，在市電供給不正常的情況下，一旦停電可及時恢復供漿、壓氣、正常攪拌作業，避免延誤時間造成埋鉆事故。

9）加強對TRD工法施工過程的監理及對成型墻體的質量檢測工作，如發現質量問題應主動與業主及設計單位聯系，以便及時采取補救措施，避免造成不必要的損失。

3.3 質量控制

1）做到工藝檢查、設備檢查、施工操作檢查，建立嚴格驗收把關制度。

2）施工現場專人檢查復核樁機垂直度、樁機的移位，切割箱的鉆進深度、挖掘速度，檢查漿液的拌制、控制水灰比。

3）切割箱打入、拔出由現場指揮負責，施工前需檢查樁機平穩性，做到固定端正，樁架垂直并采用測量儀器或其他手段，完成樁架的水平度，樁架的垂直度確認，在確認無誤后，指揮下達操作命令。

4）整個施工接受監理的監督，聽從監理有益的建議并與工程有關協作單位建立良好協作關系，確保工程順利進行。

4 應用效果

民園體育場提升改造工程是天津市重點工程，施工現場四周皆為天津市歷史風貌建筑，通過使用TRD地下連續墻技術，有效減小了基坑支護位移，水平位移監測遠小于報警值；同時減輕了基礎施工對周邊道路及已有建筑的影響，有效保護了五大道歷史風貌建筑。

TRD工法與目前經常采用的單軸或多軸螺旋鉆孔所形成的柱列式地下連續墻工法相比，成墻連續、表面平整、厚度一致、墻體均勻性好、H型鋼間距可任意設置。另TRD樁機采用液壓作為動力較傳統的單軸或多軸螺旋鉆孔以電為動力更穩定強勁，其強勁的動力確保了其能在雜填土、地下障礙物等各類土層以及砂礫石層甚至巖層中的成墻施工，施工深度最大可達60m且TRD樁機整體高度僅為10m，對于高度受限的施工現場和靠近周邊建筑物的施工十分有利。