▍摘要
【摘要】等厚度水泥土搅拌墙作为支护结构与止水帷幕在上海等软土地区因其良好的工程效果及经济性得到了广泛应用。随着湖南地区城市化进程的不断深入和发展，各地超大超深建筑基坑项目不断涌现，衡阳绿地城际空间站超高层地块首次引进水泥土搅拌墙（TRD工法）技术。本文结合项目基坑支护设计和施工，对TRD工法在湖南地区的适应性和遇到的施工困难等进行了深入研究与探讨。
【关键词】等厚水泥土搅拌墙;设计与施工;湖南适用性。
▍前言
近些年来，超高层项目在湖南等中部地区日渐增多，针对超大和超深基坑，在上海、广东等地区采用地下水泥土搅拌墙基坑支护结构与止水帷幕施工，可以有效利用现有地层的软弱土，减少排放，并取得了良好的支护及止水效果。通过国内专家结合天津、江西南昌等地区TRD实际工程效果进行分析，结果均表明TRD工法技术可靠度较好，具有较高的推广价值。绿地湖南事业部衡阳城际空间站项目实现在湖南地区首个TRD工法的设计与施工，本文通过对其在湖南地区的适用性进行总结与分析，为此工法在湖南地区的应用提供了参考。
▍1 项目概况
绿地衡阳城际空间站超高层地块项目位于湖南省衡阳市酃湖片区雁城东路与东三环路交界位置，东临耒水河。场地地势较为平缓，主要呈东高西低趋势，内部总高差小。项目塔楼建筑高度212m，地下室共两层，基坑总长度约675m，基坑开挖深度4.8～8.8m。基坑支护形式为护壁桩加锚杆，止水帷幕为等厚度水泥土搅拌墙（TRD工法）。
▍2 地质条件
根据岩土详细勘察报告显示，本项目基坑场地岩土地层分布从上往下主要为：耕土①、淤泥质粉质黏土①-1、粉质黏土层②、粉土③和圆砾④。其中耕土①呈松散状、淤泥质粉质黏土①-1呈流塑状，粉质黏土层②呈可塑状态，粉土③呈稍密、圆砾④呈稍密～中密。
基坑底主要标高位于49.200米，场地抗浮水位为57.50m，勘测期间测得拟建场地地下水的综合稳定水位埋深为48.70～53.24m。湖南地区雨水偏多，结合衡阳当地经验，场地内地下水变化幅度较大。由此可见，基坑底以下有水头高于坑底的承压水含水层，因此采用截水帷幕隔断其基坑内外的水力联系。该项目场地典型地质剖面如图1所示：
▍3 方案比选
根据岩土勘察报告并结合项目实际，本项目从设计理论上首先对传统的支护方案及新工艺TRD工法进行对比分析，综合各种因素考虑，选取以下三种方案进对比：
1）桩锚支护+搅拌桩;
2）等厚度水泥土搅拌墙+内插型钢;
3）桩锚支护+水泥土搅拌墙止水。
方案1）
选用的是传统可靠的桩锚支护，但对于超深基坑，特别是场地圆砾层较厚的地质情况下，搅拌桩不仅无法控制桩身的垂直度，也难以解决搅拌桩在施工过程中容易出现桩之间的搭接问题，无法保证避免漏水和渗水的隐患;且本项目东侧临近耒水河，地下水较为丰富，施工较为困难，且周期较长。
方案2）此方案受项目所在地市场价格影响较大，湖南地区尚未有使用内插型钢的水泥土搅拌墙做法，型钢市场价高，且根据施工队伍的水平不同，型钢不能拔出比例较大，最多达到15%，该方案实际可能的综合成本最高。
方案3）桩锚支护是当地较为常见的支护形式，支护效果能有保证，且将水泥土搅拌墙（TRD工法）作为止水帷幕，不仅能有效的截断地下承压水，同时能有效的保障圆砾层中的垂直度，解决桩与桩之间的搭接问题，并且桩锚与水泥土搅拌墙的结合，支护体系的刚度与帷幕的抗渗性能得到良好的保证。
以上三种方案经成本测算得出：第3种桩锚支护+水泥土搅拌墙止水方案比第1种桩锚支护+搅拌桩方案减少约621.3万元，而第2种方案内插型钢租赁周期较长，费用相应偏高，且施工工序较为复杂。最终通过综合对比分析，并结合项目实际和成本分析结果，确定本基坑采用的支护方案为单排旋挖灌注桩加锚杆+水泥土搅拌墙（TRD工法）。基坑主要支护剖面图如图2所示：
▍4 TRD工法的适用性分析
等厚度水泥土搅拌墙技术（TRD工法）（Trench cutting Re-mixing Deep wall method），即利用锯链式切削箱连续施工等厚水泥土地下连续墙的施工技术。搅拌墙施工时，首先必须依据岩土勘察报告及设计图纸，依据不同地质条件选择对应类型的刀具，如此方可保证施工进展的顺利。施工中首先将锯链切削箱自行插入地基土，然后器具链条将带动刀具对土体进行连续切割与搅拌。在工作机具的下方一般会增设有加压空气，在切割过程中，通过流动的沟槽内土体与添加的切削液和必要的添加剂充分的混合搅拌，同时地下水在搅拌过程中，将被很好的利用;并且施工的废液其处理也相对简单。如此连续的边切割边搅拌，并水平逐步推进，形成连续的等厚水泥土搅拌墙，其墙身固化后具有良好的止水性和均质性。
图3 基坑支护平面图
绿地衡阳城际空间站超高层地块基坑支护采用TRD工法（基坑支护平面如图3所示）在湖南地产项目中尚属首例。依据上海、广东和其它地方的TRD工法施工的实践经验积累，此工法主要在软土地基和和标准贯入试验击数N值大于50的硬质地层适用性较好，同时也适用于粘性土、砂土、砂砾及砾石层等。通过对比江西南昌TRD工法的使用经验，本项目的地层类似（详细见第2节地质条件）。实际使用的关键依旧在于根据不同的地层选用不同的刀具和机具，适用性非常广，但机械相对于搅拌桩更大，对施工现场的平整度要求更高，对场地的承载力要求也较高，如有必要，需对施工场地作业区域先做换填加铺路基板处理。本项目水泥土搅拌墙设计厚度700mm厚，深度大于20m，施工机械选用CMD850TRD型设备进行施工。现场施工照片如图4所示：
图4 TRD工法设备
▍5 TRD工法的实际应用
5.1 TRD试成墙参数
TRD工法在全面施工之前，需类似管桩试桩一样，做好试成墙试验，并根据试成墙的检测试验结果来全面开展工作。本项目按照下面几个参数来指导试成墙工作：
5.1.1 搅拌墙设计厚度为700mm，深度大于20米，采用成墙厚度550～850mm宽度的刀具，呈菱形布置，确保全断面对土层进行切割。
5.1.2该项目等厚水泥土墙的固化液拌制采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，每立方被搅拌土体掺入不少于25%的水泥。
5.1.3固化液水灰比控制在1.1～1.5，固化液混合泥浆流动度宜控制在180mm～220mm。
5.1.4膨胀土掺量控制在5%～6%，水灰比在10～20之间。
5.1.5水泥土搅拌墙的墙体施工需保证垂直度偏差不大于1/250，墙位偏差不大于+20mm～-50mm（向坑内偏差为正），墙深偏差不得大于50mm，成墙厚度不得小于设计值700厚，偏差控制在0～-20mm。等厚度水泥土搅拌墙28天龄期无侧限抗压强度应满足设计相关要求，且不低于0.5Mpa。
通过现场试成墙试验，确定了具体施工参数：水泥掺量、水胶比;浆液的密度、流动性及泵送量;搅拌机的推进切割速度和施工间歇时间。
5.2 TRD应用中遇到的困难
在各地众多的基坑支护施工方案中，TRD工法作为一项新的施工工艺，并不为国内中部地区多数人所熟悉和了解，导致其市场占有率较低。衡阳城际空间站项目首次采用该施工工艺，受到业内的广泛关注。因大众对其认知度不够，甚至在基坑支护专家评审论证会上，与会专家也是谨慎对待，仔细听取了建设单位和设计单位的相关专项汇报，同时提出了不少现场施工相关疑问和止水效果的一定质疑，但最终还是得到专家们的认可。该基坑支护施工完成后，基坑安全性和止水效果均达到预期效果。
▍结论
TRD工法在绿地衡阳城际空间站项目应用成功，结论如下：TRD在湖南地区地基中可以推广应用，在圆砾层中成墙较好;TRD工法搅拌墙能有效解决传统搅拌桩的垂直度和在硬质地层中的切割问题;TRD工法在湖南衡阳的成功实践，对于其在湖南其它地区的推广应用具有好的借鉴和指导意义。
/ 扩展阅读 /
▍TRD工法
TRD工法（Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method），又称等厚度水泥土地下连续墙工法，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，搅拌混合原土并灌入水泥浆，形成一定强度和厚度的墙。
TRD工法通过水平横向运动成墙，可形成没有接口的等厚连续墙体，其止水防渗效果远远优于柱列式地下连续墙和柱列式搅拌桩加固，其主要特点是环境污染小、成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、防渗性能好、施工安全，与传统柱列式地下连续墙相比隔渗，经济性好。
TRD工法适应粘性土、砂土、砂砾及砾石层等地层，在标贯击数达50~60击的密实砂层、无侧限抗压强度不大于5MPa的软岩中也具有良好的适用性。可广泛应用于超深隔水帷幕、型钢水泥土搅拌墙、地墙槽壁加固等领域。
TRD工法动画演示
TRD工法施工流程及典型案例
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