摘要：TRD工法在地下工程特别是深基坑工程中的应用已经比较广泛，可作为基坑支护、止水帷幕、地墙槽壁加固等。文章以上海18号线某车站附属风亭深基坑工程设计施工为背景，介绍了TRD工法在此类紧邻区间隧道的基坑工程中的综合功能运用，通过有限元计算分析及施工全过程监测结果论证了TRD工法在该工程中所起的综合运用效果，为今后相似条件基坑工程的设计和施工提供参考。
▍0 引 言
城市基坑工程设计与施工的安全性，不仅要保证基坑工程本身的安全稳定，还需考虑基坑开挖、降水施工对周边环境带来的不利影响，确保周边环境及设施的安全。
TRD工法（Trench cutting Re-mixing Deep wall method)，等厚度水泥土地下连续墙工法，是2009年从日本引进的一种利用锯链式切削箱连续施工等厚水泥土搅拌墙的施工技术。TRD工法与三轴搅拌、高压旋喷桩、MJS等工法比较，具有稳定性高、成墙质量高、施工精度高、止水性能好等特点，根据具体工程特点，在基坑工程中可利用其作为地墙槽壁加固、止水帷幕或基坑支护中某一单项功能运用在工程中。如天津及上海工程项目利用超深TRD墙作为地下承压水止水帷幕，基坑实例利用TRD内插型钢作为基坑围护墙体。
该文以上海轨道交通18号线江浦路站附属风亭基坑工程设计施工为背景，介绍周边环境特别复杂条件下，基坑贴邻保护要求极高的区间隧道时，TRD工法墙体综合了地墙槽壁加固、止水帷幕及围护隔离桩等多重复合功能的工程实践，为今后相似条件基坑工程的设计和施工提供参考。
▍1 工程背景
1.1 工程概况
上海轨道交通18号线工程江浦路车站4号风亭位于车站的东南侧，为地下两层附属结构。基坑长约41.2 m.宽约8.3 m.深14.5 m。该基坑安全等级与环境保护等级均为一级。根据上海市轨道交通相关规范，围护墙体最大水平位移应控制在0.14%H(H为基坑深度），地面最大沉降应控制在0.10%H。
1.2 周边环境
该车站风亭基坑东侧为上海电控研究所一栋8层混凝土结构房屋，距离基坑最小处为3.1 m。车站南端头区间圆隧道已贯通并完成铺轨，该风亭基坑围护地墙外边线与隧道结构净距仅1.7 m，基坑周边环境情况如图1所示。根据上海地铁相关保护规定，对区间隧道结构变形保护要求为基坑开挖引起的隧道结构变形不超过10 mm。
1.3 工程地质
该工程场地地貌类型为滨海平原地貌，地基土属第四纪全新世（Q4）及上更新世（Q3）沉积物，主要由黏性土、粉性土和砂土组成，具有成层分布特点。主要土层的物理力学指标见表1。场地普遍分布③j淤泥质粉质黏土与砂质粉土互层，地下连续墙成槽施工时，易发生槽壁坍塌。由于车站距现有建筑物很近，槽壁坍塌易引发周边地面沉降。同时由于上海市地下水位较高，基坑施工时需进行疏干降水，为避免降水形成的地面沉降，需要基坑四周形成封闭的隔水帷幕体系，减少基坑与周边地层之间的水力联系。
▍2 设计方案
2.1 围护设计方案
综合考虑该基坑工程特点及水文地质条件并为控制基坑开挖对周边环境特别是区间隧道的影响，围护结构采用地下连续墙+内支撑结构体系。考虑地下连续墙距离周边地铁区间隧道、房屋较近，为保障地墙成槽质量、减小施工扰动，采用750 mm TRD工法墙进行地墙槽壁加固。基坑竖向设置四道支撑，第一道为混凝土支撑，其余三道为D609钢管支撑。基坑设计方案剖面如图2。
2.2 区间隧道保护措施
2.2.1 地墙及TRD墙体设计
采用800 mm地墙深度29 m，墙底嵌入开挖面以下14.7 m，插入深度比约为1.0。地下连续墙两侧设置750 mm厚TRD墙体进行槽壁加固，邻近隧道侧TRD墙体与地墙同深，其余TRD墙体深度至基坑底下3 m，以确保地墙成槽时不发生槽壁坍塌。邻近隧道侧在TRD工法水泥土墙体成墙搅拌完成0.5 h内插入H600×300型钢间距1 000 mm，使该道墙体在基坑与隧道间形成隔离桩，并与地墙形成双道围护结构，提高了围护结构墙体的整体刚度，以减小基坑围护墙的变形。
2.2.2 坑内加固
基坑坑底位于④淤泥质黏土，该层土状态流塑，压缩性高等。为控制基坑变形，基坑内采用三重管高压旋喷桩对坑底以下3 m被动区土体进行加固，高压喷射注浆的水泥掺量不宜小于25%，水灰比为0.7~1.0，28 d水泥土加固体强度qu≥1.0 MPa。
2.2.3 支撑体系
由于钢支撑施加预应力后易产生松弛现象，钢支撑采用伺服系统。钢支撑发生轴力损失后实时进行轴力补偿，并根据基坑变形监测结果，按信息化施工要求，及时调整支撑轴力，达到限制基坑开挖变形的目的。
▍3 计算分析
3.1 计算模型
为评估基坑开挖对已贯通隧道区间结构的影响，该节采用有限元软件Midas GTX建立该基坑的二维模型，并按照实际基坑开挖工况模拟基坑开挖全过程。计算工况步骤如下：首先为初始地应力工况，包含隧道结构和周边房屋，然后按实际工序激活TRD墙体、地墙，最后按明挖顺作法工序分层开挖基坑土体并依次施加各道支撑。
该模型中基坑围护结构及区间隧道结构采用一维梁单元模拟。土体及TRD墙体本构模型采用各向同性修正Mohr-Coloumb模型平面二维单元模拟。模型底部及两侧基坑影响范围外施加完全固定约束。结构与土体的相互作用通过界面单元模拟。计算模型图3所示。
3.2 计算结果
经计算分析，基坑开挖引起的隧道结构变形结果如图4~5所示，隧道结构水平位移约4~6 mm，竖向位移约0.5~0.8 mm。根据计算结果可知，基坑开挖施工对隧道结构影响在其变形允许范围之内，对其影响可控，满足已铺轨隧道对变形控制的要求。
▍4 施工及监测结果
该基坑工程施工过程中全程对隧道结构变形进行自动化监测跟踪。区间隧道结构水平位移全过程监测数据整理如图6所示。位移正值代表区间隧道位移向基坑内，负值代表区间隧道位移偏离基坑侧。从监测结果可以看到，TRD工法施工过程中隧道结构发生远离基坑方向约3 mm水平位移，此位移值对比同类施工工法如三轴搅拌桩、高压旋喷桩形成的施工扰动具有显著优势，TRD工法对周边土体及环境的施工扰动基本可控。
基坑开挖过程中，随着开挖深度的加深，隧道结构逐步向基坑侧水平位移，在风井结构底板完成后水平位移趋于稳定收敛，最终区间隧道结构水平位移结果为7 mm左右。由于贴邻隧道侧TRD墙体内采取了内插H型钢措施，与地墙形成了双道围护结构，整体刚度较大，围护墙体位移得到有效控制，同时TRD墙体作为隔离桩，大大减小了基坑施工对区间隧道结构的影响。
地墙施工过程中由于TRD墙体槽壁加固的存在，有效地控制了厚度较大的不良土层③j淤泥质粉质黏土与砂质粉土互层的不利影响，地墙成槽时无明显塌壁现象，地墙充盈率系数等施工参数均满足设计施工要求，有效地保证了地墙施工质量。基坑开挖及结构回筑全过程中地墙接缝均无明显渗漏水现象，同时基坑监测结果显示坑内疏干降水对周边环境地下水位变动影响均在300 mm以内，TRD墙体止水帷幕效果到达设计预期效果。
▍5 结 语
该基坑工程在设计施工中综合利用TRD工法作为地墙槽壁加固、止水帷幕及围护结构隔离桩。此次工程实践证明，设计与施工方案充分利用了TRD工法的优势，在极端复杂工况环境下有效地控制了基坑开挖、降水对周边环境带来的不利影响，实现了对保护要求极高的区间隧道结构的变形控制目标。
作者：周明
编辑整理：项敏
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