TRD工法地下连续墙防渗技术浅析

［摘要］本文详细介绍了水泥土混合搅拌地下连续墙（TRD）工法、施工原理、工艺技术特点，阐明了TRD工法的优缺点以及推广使用TRD工法的必要性。

［关键词］TRD工法；地下连续墙；防渗

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▍1 概 述

“TRD”工法（Trench cutting Re-mixing Deep wall method），也称等厚度水泥土混合搅拌地下连续墙工法。此工法施工原理（见图1）是通过机械装置（主机）将能够达到一定深度的附有切割链条以及切割箱体竖直插入地下，通过主机带动链条、切割箱体整体作水平横向运动的同时由链条带动切削刀具作顺时针上下的回转运动，链条及切削刀具切削搅拌土体，主机带动切削具整体进行往复水平运动，在进行纵向切割横向推进成槽的同时，向软土地基及砂砾石地基内部注入一定浓度的水泥浆液，通过链条及切削刀具的搅拌作用使水泥浆与土、砂、砂砾石体充分混合，在地下形成厚度均一性能稳定的连续墙体的一种施工工法。

“TRD”工法及机械设备20世纪90年代起源于日本，在我国“TRD”工法的发展应用大致经历了设备引进、设备自制生产、改进完善和推广使用几个阶段。

• 1993年

  日本神户制钢所开发的一种新型水泥土搅拌墙施工技术——TRD工法（等厚度水泥土搅拌墙技术）

• 1994 年

  TRD工法机由日本(株)神户制钢所与东绵建机 (株)联合开发成功

• 1994 年

  开发出 TRD-I

• 1996 年

  开发出 TRD-II

• 1997 年

  开发出 TRD-III

• 1997 年

  获得了日本建设机械化协会的技术审查证明。

  
  

• 1999 年

  日本日立建机(株)与利根建机共同开发成功与TRD 工法类似的以打桩机为底盘的 PTR 工法施工机(Power Trencher)。

  
  

• 2005 年

  TRD 工法机进入美国市场

• 2005年

  中国企业从日本引进TRD-Ⅲ型施工设备并开始在基坑工程中投入使用

• 2009 年

  辽宁抚挖重工机械有限公司和日本合资生产（国内组装）的 TRD 机械 CMD850 型设备正式投产。

• 2011 年

  上海振中机械制造有限公司与日本三和机材公司合作完成新型电动步履式 TRD-E 施工机械。

• 2013 年

  上海工程机械厂有限公司开发出 TRD-D 系列机。

• 2013 年

  中国铁建重工集团股份有限公司开发出 LSJ60 系列机。

• 2014年

  国家行业标准《渠式切割水泥土连续墙技术规程》实施

• 2015年

  《超深等厚度水泥土搅拌墙成套施工装备与技术研发及应用》项目获得上海市科学技术奖一等奖

• 2017年

  TRD工法获得国家科技进步二等奖

• 2017年

  TRD工法被列入《建筑业10项新技术（2017版）》

• 2017年

  日本三和在 TRD-E 型性能参数不变的基础上推出 TRD-EN 型，将掘进部卷扬式升级为油缸式、优化启动电控。

  
  

• 2018年

  辽宁抚挖重工机械有限公司在第一代CMD850产品的基础上，开发出施工能力更強、性能更好的第二代新产品CMD950履带式TRD工法设备。

• 2019年

  上海工程机械厂 TRD-80E 工法机下线

• 2020年

  上海工程机械厂 TRD-70E 工法机下线

  
  

• 2021年

  《JB/T 13969-2020 链⼑式地下连续墙成墙机》实施。

  
  

• 2021年

  苏州德泓建工程有限公司设与铁建重⼯联合研发的LSJ-35UF下线。（设备尺寸变小，更加适用于狭小空间、低净空项目环境）

▍已有TRD工法应用地区

▍TRD工法在国内的工程量

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随着“TRD”设备的完善、普及以及生产成本的进一步降低，“TRD”工法在建筑工程、公路、铁路及地铁工程、水利工程、环境治理工程等基坑防渗加固、边坡防护、堤坝防渗帷幕等各领域一定会得到更加广泛的应用。

▍2 “TRD”工法施工工艺

2.1 “TRD”工法施工设备及技术性能参数

“TRD”工法施工设备包括主机及其附属设备。主机由履带式行走系统、机械设备操作控制系统和链式土体切削拌合系统组成；辅助设备包括履带起重机、挖掘机、水泥浆搅拌以及注浆系统等。

履带式起重机的主要作用是完成链式切削具的分节组装、整体吊出以及墙体型钢的吊装插入等工作。

挖掘机的主要作用是开挖沟槽并在防渗墙建造完成后，回填预埋槽。

水泥浆搅拌站是将水泥或膨润土等按照一定的水灰比搅拌成浆液，通过灰浆泵将制好的浆液输送至切削土体预定的深度。

2.2“TRD”工法施工工艺流程

2.2.1“TRD”工法水泥土搅拌墙建造施工工序

（1）水泥土搅拌墙建造准备工序

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▲ TRD工法设备施工工序     

①平整场地-②测量放线-③“TRD”机械设备安装-④开挖预备槽-⑤吊放切割箱至预备槽-⑥主机带动切割箱头沿切割槽切削土体-⑦主机、切割箱头分离-⑧主机移动至预备槽-⑨主机与预备槽中切割箱连接-⑩主机、切割箱移动至切割槽-主机、切割箱与切割箱头连接-向下切削土体-循环（7）―（12）至预定深度-（13）安装测斜仪。

（2）水泥土搅拌墙建造工序

①先行挖掘-②回撤挖掘-③搭接成墙-④成墙搅拌-⑤退避挖掘-⑥多次重复①―⑤直至所有墙段建造完毕。

▲ TRD工法切割搅拌

（3）切割箱拔出分解工序

①体建造完毕-②主机与切割箱分离移开-③吊车整体吊出切割箱-④逐节分离切割箱。

2.2.2“TRD”工法施工工艺流程

“TRD”工法施工工艺流程如下图2。

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①开挖预备槽。利用挖掘机沿地面墙体中心线开挖宽1.0m、深度等同于切割箱长度的沟槽，以便切削置换出的土体泥浆进行外运排出；

②吊放预备箱。用挖掘机在主机一侧预备槽内开挖深度约3m、长度约2m、宽度约1m的预埋槽，用履带起重机下放预埋箱，然后将切割箱逐段吊放入预埋箱内，待切割箱全部安装完成后，回填预埋槽并压实；

③切割箱与主机连接。用履带式吊车将切割箱逐段吊放入预埋槽，利用支撑台固定。TRD主机移动至预埋槽位置连接切割箱，主机再返回预定施工位置，启动主机带动切割箱向下切削土体，重复安装切削箱直至达到设计深度；

④安装测斜仪。切割箱下入到设计深度后，安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪，可随时掌握地下墙体施工状况，进行墙体的垂直精度控制；

⑤墙体施工。测斜仪安装完毕后，主机与切割箱连接，在切割箱底部用注浆泵注入按照设计配合比配置好的水泥浆液，使其在切削箱体的切削链条上下顺时针回转的作用下与原位土体强制混合搅拌，通过先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌和退避挖掘等过程反复操作形成等厚水泥土地下连续墙；

⑥收尾整理。在当前施工区段施工结束时，将切割箱拔出，再重新组装切割箱进行后续作业。废弃泥浆外运处理，清理施工现场。

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▍3 “TRD”工法的特点

众所周知，常规的软土地基处理方法有钻孔灌注桩、地下连续墙、高压喷射灌浆以及深层搅拌桩（SMW）等。其中“SMW”工法是利用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，在各施工平面之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未硬之前插入应力加强材料,直至水泥土固结硬化形成复合墙体，该工法具有结构简单、防渗性能好、工期短、工程造价低，对周围环境破坏小等优点；而TRD工法的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，形成一定厚度的墙体。由于“TRD”工法与“SMW”工法在施工原理上比较接近，因此就“TRD”工法与“SMW”工法相比较，具有如下特点：

①适应性强。与SMW工法相比较，适应地层范围更广，可在砂、粉砂、粘土、砂卵砾石等一般土层及较硬性地层中施工；

②成墙质量好。与SMW工法相比较，水泥土搅拌的更均匀，连续性施工，成墙连续，墙体等厚，不存在咬合接触，确保墙体高连续性和防渗性；

③施工精度高。与SMW相比较，施工精度不受深度影响，通过施工管理系统测斜装置，实时监测切削箱体不同深度X、Y方向位移数据，实时控制调节，确保成墙精度；

④墙体质量均匀。切割箱在垂直方向等速度上下挖掘切削不同性质土体，主机及切割箱体整体匀速横向推进，按照试验结果所配制的水泥浆液浓度和浆量进入地下，经切割箱体充分搅拌可以保证形成均一质量的地下连续墙体；

⑤工程造价比较。工程实践表明在淤泥与淤泥质土、粉性土、素填土、黏性土及无流动地下水的饱和松散砂土软土地基、深度为30m以内的水泥土墙体施工工程中，TRD工法造价指标与SMW工法造价指标接近；但是在砂土或坚硬土层以及30m以上深度的水泥土墙体工程施工，则选用TRD工法技术经济指标优于SMW工法；

⑥工期短、施工效率高。“TRD”工法施工设备安装完毕可进行连续性施工，工序简单，墙体连续、无搭接、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好，因此施工效率高，工期短。

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▍4 结 语

随着我国各行业建设工程的快速发展并结合“TRD”工法相对于其他工法所具有的无与伦比优越性，相信随着“TRD”施工设备逐步小型化以及价格的降低，“TRD”工法一定会在水利工程基础防渗加固、矿山环境综合治理、港口工程，尤其是城市地铁交通、越江隧道、超高层建筑等建设领域不断快速发展。