TRD工法在富水层及软岩层中的应用

1 概述

随着我国经济的发展，城市规模的不断扩大，城市人口急剧增长，居民出行高度频繁，城市交通问题亟待解决。地铁这种快速、便捷、环保、不占用地面空间的交通设施，正在大中城市中悄然兴起，并成为解决城市交通问题的最佳选择。截止目前全国近40个大中城市进行地铁建设。

在深基坑工程施工中，地下水是影响深基坑工程安全顺利开挖的一个重要影响因素，止水帷幕的选择是关键问题，常规的高压旋喷桩止水帷幕无法应用于埋置深度30m的承压含水层隔断。且对于高水位的紧密砂层或软岩中采用高压旋喷 桩施工存在困难。而TRD工法则克服了此类问题，取得了深基坑止水的效果。

本文以青岛地铁1号线汽车北站~流亭机场站区间风井止水帷幕施工为例，通过TRD工法的应用，针对地层情况和设备特点展开分析研究，总结提出对富水层及软岩层的合理施工方案。 

2 工程概况

3 施工难题

1)基坑临近白沙河，径流补给充足，水量较大，富水层范围广，易出现止水帷幕施工过程中，水泥流失的情况。

2) 根据钻探结果得知第<16- 1=”” 9-=””>层为糜棱状安山岩，该岩石具泥状结构，手搓呈粉末状，岩块干时较坚硬，湿时易软化，呈硬塑状，具低压缩性。此种特殊的岩层，给止水帷幕施工带来很大困难。 

4 方案比选

方案一:

在钻孔灌注桩外侧采用双排高压旋喷桩:600@400mm，咬合200mm;相邻钻孔灌注桩之间采用单根高压 旋喷桩:600@1500mm，与钻孔桩咬合150mm;深度入强风化岩 层0.5~1.0m。

方案二:

根据本工程特点，在基坑四周采用厚度为850mm的TRD墙体作为止水帷幕，切割深度入强风化岩1m。最深深度入基 坑底1m。转角处进行高压旋喷桩补强。

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4.1 工期对比

以下工程量均为图纸设计量 

工期比:63- 62=1天，TRD工法工期比φ600二重管旋喷桩 止水帷幕提前一天完成。

4.2 经济对比

以下工程量均为图纸设计量 

造价比:3108547.38- 2735272.24=373275.14元,

TRD工法造价比φ600二重管旋喷桩止水帷幕节省373275.14元。

4.3 适应地层

高压旋喷桩工法深度可达50m，采用高压喷射注浆法适 用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂 土、黄土、素填土和碎石土等地基，不适合软岩、砂砾及卵石层 可进行转角施工。TRD设备可在粘性土、粉土、砂土、砂砾(卵) 层、泥岩、硬粘土层、软岩等地质条件下施工。地层N值≤50，岩 层单轴抗压强度不大于≤5Mpa，土层中含有≤Φ100mm的砾 石的地层，TRD工法均具有良好的施工能力。同时，TRD设备对 硬质地层(硬土、砂卵砾石、软岩石等)具有良好的挖掘性能。[2]4.4 质量对比施工质量:高压旋喷桩接缝多、水泥搅拌不够均匀，垂直度控制较难;TRD工法成墙连续、垂直深度上水泥均匀度好、垂直度容易保证、截水性能好。

4.4 质量对比

施工质量:高压旋喷桩接缝多、水泥搅拌不够均匀，垂直度控制较难;

TRD工法成墙连续、垂直深度上水泥均匀度好、垂直度容易保证、截水性能好。

4.5 富水层及软岩复杂地质施工效果

高压旋喷桩止水帷幕工法在这些地质中施工主要存在以下问题:

1)富水砂层范围、承压裂隙水强风化岩层、径流地层内旋 喷过程中水泥流失严重，后期取芯，芯样完整性不高;

2)软岩处易出现卡钻，出浆口被堵现象。遇到砂砾卵石层，钻杆垂直度易偏，导致咬合处出现裂缝，后期堵水效果的 不到保证。[3]TRD工法则克服了旋喷桩存在这些问题，在此类地质中，止水效果显著。

综上分析，TRD止水帷幕在成本、工期及质量方面均优于 旋喷桩。因此，汽车北站~流亭机场站流区间风井止水 帷幕采用850mm厚TRD水泥土搅拌墙。

5 TRD工法简介

TRD工法是将水泥土地下连续墙的搅拌方式从传统的垂 直轴螺旋钻杆水平分层搅拌，改变为水平轴锯链式切削箱沿 桩深垂直整体搅拌，施工深度最大可达60m。具有适应地层广、截水性好、安全稳定、无缝连接、降低渗漏风险等优点。该工法适宜长距离直线施工，对于转角较多的场地，施工工效低。 

▲TRD工法设备

6 施工方法

6.1 工艺流程

等厚度水泥土搅拌连续墙施工工序:

切割箱自行打入挖掘工序、水泥土搅拌墙建造工序、切割箱拔出分解工序。

水泥土搅拌墙建造工序之3循环的施工方法:

先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌，即锯链式切割箱钻至预定深度后，首先注入挖掘液先行挖掘、松动土层一段距离，然后回撤挖掘至原处，再注入固化液向前推进搅拌成墙;以下为等厚度水泥土搅拌连续墙各施工。

6.2 材料选用及用量

挖掘液:切削液是在切削时为使切削的土砂流动，而注入由水、膨润土等混合而成的悬浮液。切削液应能够保持，当插入地基内的切削箱体长时间在地下静止不动时，混合稀泥浆的防水性应具有长时间良好最合适的稠度(流动性)。切削液 的配合比示例。 

膨润土规格以#250以上为标准。

固化液: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小于20%的水泥。

固化液混合泥浆流动度:宜控制在150~280mm，固化液注浆压力2Mpa。

水灰比:1.0~2.0，即每桶浆按1000~2000kg水、1000kg水泥进行配制;通过现场实际情况，采用水灰比为1.2~1.4。

1m3搅拌土水泥设计用量=1m3原土×原土天然密度×20%

6.3 关键工序控制标准

6.4 主要机具配备 

6.5 钻孔取芯强度及渗透性检测检测 

TRD成墙养护期达到28d后，按设计要求进行钻孔取芯强度试验及渗透性试验，从取芯情况来看，芯样率较高，完整性较好，水泥土搅拌墙均匀性较好，钻孔取芯强度满足设计要求。

对28d芯样进行了室内渗透试验和原位渗透试验，TRD试成墙渗透系数满足设计要求。

通过室内及原位渗透试验与勘查报告中土层渗透系数相比较，TRD等厚度水泥搅拌墙实施后各土层抗渗性均有所提 高，其中砂层抗渗性提高较为明显。

6.6 施工技术要点

1)TRD工法在施工前均应进行试成桩，根据实际地质条件确定各项技术参数以及成桩工艺、步骤等，土质差异大的地 层，要确定分层技术参数。

2)TRD工法通过切割箱内部的测斜仪，对墙体垂直度进行控制，可达到0.4%的精度。

3)施工现场必须配置备用发电机组，一旦停电可及时恢复供浆、压气、正常搅拌作业，避免延误时间造成埋钻事故。

4)TRD工法在转角施工中，有墙内拔出与墙外拔出切割箱两种情况，在条件许可的情况下，尽可能采用墙外拔出切割箱。为保证接缝质量，施工时每到转角处都应向墙体外侧多施工1延米，形成“十”字形式的转角接头，并在提刀过程中进行补浆。

5)搅拌成墙速度:48小时内的推进长度不得大于30m。

6)等厚度水泥土搅拌墙切割箱自行打入挖掘工序及先行 挖掘地基过程，切割液的注入量宜控制到最小，必要时可预先回填粘土。

7)后续施工的墙体宜搭接已成型墙体不宜小于500mm， 严格控制搭接区域的推进速度，使固化液与混合泥浆充分混合搅拌，确保搭接质量。

8) 转角施工有墙内拔出与墙外拔出切割箱两种情况，在条件许可的情况下，尽可能采用墙外拔出切割箱。为保证接缝质量，施工时每到转角处都应向墙体外侧多施工1 延米，形成“十”字形式的转角接头。 

7 结论

通过叙述TRD工法在汽车北站~流亭机场站区间风井主 体基坑中的实际应用，解决了原来采用高压旋喷桩施工的难 题，且成墙深度一步到位，满足了设计要求，墙体均匀性及连 续性优于高压旋喷桩止水帷幕法。克服了富水层因水量大，水泥流失的难题，节约了成本，提高了功效。