浅谈TRD工法在基坑工程中的应用

目前许多复杂的地下工程对基坑围护结构和防水条件提出了更高的要求，TRD工法作为一种新型的水泥土搅拌墙逐渐成为新一代基坑工程中的“宠儿”。我国于本世纪初从日本引进TRD工法，并先后在上海，杭州等地推广。笔者结合自身的工程监理实践谈一些心得和体会，供各位同事、同行批评指正。

1.1 TRD工法的原理

TRD工法机利用插入地下带有链锯式刀具和注浆管的切割箱进行深度切割和横移切割，并进行上下运动循环搅拌；同时切割箱底部注入固化液与土体混合，固化后便形成等厚度水泥土搅拌墙。可以根据设计要求或现场实际情况插入型钢以增加水泥土搅拌墙的刚度。

1.2  TRD工法的特点

1.2.1 稳定性更高

TRD工法施工过程中一直将切割箱插在地下，机械高度（约为10米）与施工深度无关，因此不会发生倾倒事故，其稳定性比传统工法更高，通过性也比传统工法更好。

1.2.2 成墙质量更好

TRD工法与传统工法相比，搅拌更均匀，施工连续性更强，不会发生咬合不良的现象，进而可有效保证墙体的连续性和止水性能。TRD工法可以在任意间隔插入H型钢等芯材，不仅能有效增强连续墙的刚度，还能节省施工材料，降低工程成本，可以有效地提高施工效率。

1.2.3 施工精度高

TRD工法施工精度不会受到深度的影响。通过多段式测斜仪对切削箱体各深度X、Y方向数据进行实时监测，及时操作调节，进而有效地保证成墙精度，提高墙体质量。

1.2.4 适应性强

TRD工法比传统工法应用范围更广，可在砂、粉砂、粘土、砾石等一般土层及N值超过50的硬质地层中施工，例如：鹅卵石、粘性淤泥、砂岩、油母页岩、石灰岩、花岗岩等。同时理论最大施工深度可达60 米，成墙厚度550～850mm。

1.2.5 环保施工

能够满足降噪施工的要求：利用切割箱向下切割土体并注浆，噪音较小。

1.2.6 TRD工法桩与普通三轴搅拌桩对比见下表

2.1 工程概况

某工程地处杭州市余杭区中泰街道南湖村和余杭街道中南村，西至规划之达路、东至规划南湖西路、北至规划环溪路、南至规划文一西路，场地交通较便利，地理位置优越。

拟建项目总建筑面积455813平方米，地上303288平方米，地下152525平方米，分为西区和东区两个区块，其中西区主要包括主楼、人工智能研究院、感知科学技术中心及芯片中心、未来网络研究院、网络健康中心、网络安全中心组团、大科学装置、大数据中心、智能机器人研究中心、食堂、超净间、消音室等。感知科学技术中心及芯片中心、大科学装置基坑选用了TRD工法。其中大科学装置基坑开挖深度为9.15～11.1m，基坑东西方向长104.45m，南北方向长60.5m；感知科学技术中心及芯片中心基坑开挖深度15.5～18.1m，东西方向长43.2m，南北方向长93m。场地中存在大量原有河道及池塘，施工前进行换填处理，以减少对围护结构施工质量及基坑稳定性的不利影响。

2.2 工程地质条件

根据岩土工程勘察等级报告显示，本工程重要性等级为一级工程，拟建场地属于对建筑抗震不利地段，基础位于地下水位以下。拟建场地岩土种类较多，且分布不均匀，性质变化较大，基地等级属二级（中等复杂）地基。应用TRD工法的基坑深度均大于5m，侧壁安全等级为一级，重要系数为1.1。

2.3  施工参数选择

TRD施工前，施工单位会同建设单位、设计单位、监理单位、勘测单位进行试成墙试验，以检验施工工艺的可行性及成墙质量，确定实际采用的挖掘液、膨润土掺量、固化液水泥掺量、水泥浆液水灰比、施工工艺等施工参数。

根据本工程试成墙试验数据并经参建各方确认后确定：①围护体采用700mm厚TRD工法等厚度水泥土搅拌墙，施工深度为20.5m；②水泥掺量不小于25%，建议水灰比为1.5；③挖掘液采用钠基膨润土拌制，每立方被搅土体掺入约100kg的膨润土；④墙体抗渗系数10e-7～10e-6cm/sec；⑤等厚度水泥土搅拌墙28d无侧限抗压强度标准值不小于1.0MPa，墙体无需加入型钢；⑥拆卸工序中，拔出切割箱时不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降等施工参数。

TRD工法可以分为一步施工法和三步施工法。

TRD工法一步施工法：施工机械带浆直接切生土进行搅拌。此方法直接进行水泥土成槽时，会出现水泥土搅拌不均匀的可能性。

TRD工法三步施工法：机器横向前行时注入切割液进行切割；切割到一定的距离后，主机反向回切，往相反的方向移动，移动过程中链式刀具旋转使切割土进一步的搅拌混合，而且可以根据土层性质选择是否再次注入切割液；最后主机正向回位，箱式刀具底端注入固化液使切割土与固化液混合搅拌。

结合本项目地质条件、试成墙试验数据，本工程选用一步施工法已能保证工程质量，形成的水泥土搅拌墙刚度满足设计要求，无需加入型钢，达到节约成本，提高工作效率的目的。

3.1  施工准备

施工现场进行铺设钢板等加固处理措施，便于机械进场和垂直度的控制。

3.2  测量放样

根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护墙中心线角点坐标，进行坐标数据复核；利用测量仪器进行放样，同时做好护桩，通知相关单位进行放线复核。

3.3  开挖沟槽

根据测量放出的边界线，开挖沟槽并设置定位钢板，控制桩机垂直度偏差在1/200以内。同时清理地下障碍物，开挖沟槽的余土及时处理。

3.4  吊放预埋箱

用挖掘机开挖深度约3米，长度约2米，宽度约1米的预埋穴，并将预埋箱逐段吊放至预埋穴内，切割箱全部打入结束后，采取有效措施回填预埋穴。

吊放预埋箱

3.5  TRD主机架设，与切割箱连接

主机就位时，首段切割箱完全没入土体后，断开与主机的连接，主机移动到预埋穴的位置连接预埋箱，再返回到原位置与其连接，如此反复直至达到设计深度。

3.6  安装测斜仪

切割箱打入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，可以进行墙体的垂直度管理，允许偏差值应控制在1/250以内。

测斜仪实时监测

3.7  TRD工法成墙

主机与切割箱连接完成并试车合格后进行施工。转动切割刀具，横向移动切割土体，同时从切割箱的底部注入切割液，先行挖掘土体，直到一个进度之后回刀再次注入切割液并继续切割土体。注入的水泥与原土体混合搅拌形成等厚水泥土地下连续墙。

4.1 成墙工序

一步施工法成墙过程中，切割箱的行进速度受到地质条件的限制，当地层较硬时会给水泥用量和墙体的均匀性带来较大的影响，而三步施工法成墙先将土体挖掘松动，在喷浆成墙的过程中切割箱的行进速度均匀，水泥用量及墙体均匀性较易控制。水泥士搅拌墙成墙过程中应实时监测成墙质量，其中垂直度允许偏差≤1/250,墙中心线允许偏差±25mm, 墙体长度不小于设计值,成墙厚度允许偏差±30mm。

4.2 垂直度控制措施

在施工前应根据桩机设备和切割箱的重量，对施工现场进行铺设钢板等加固处理措施，确保桩机和切割箱的垂直度。TRD工法施工设备在切割箱体内设置多段式测斜仪，实现了施工水泥土搅拌墙过程中对墙体面内和面外垂直度的双向实时监控，根据实施监控数据对切割箱和成墙垂直度偏差进行及时纠正，使墙体垂直度在施工过程中做到可控、可调。墙体垂直度可控制在1/250以内。

4.3 转角位置的处理

施工过程中存在多处转角，等厚度水泥土搅拌墙切割箱直线掘进成墙在转角位置需将切割箱提出，调整方向后重新向下切削到设计标高，对已经施工的墙体需重新切削搭接后再继续向前直线掘进成墙。为确保水泥搅拌墙转角处的连续性，需预留水泥搅拌墙转角施工空间，在拐角处各延长0.5米搭接以保证搅拌墙的连续性。

相邻两幅墙体之间的搭接

4.4 复杂地层处理

在复杂地层中需要对切削工具，工序及施工参数等方面进行优化组合，以确保成墙工效和质量。在不同的地层中选用合适的刀头有利于提高工效，降低磨损；标贯值大于30击的硬质土层采用圆锥形刀头，小于30击的土层采用标准刀头。卵砾石层，软岩地层宜使用齿形刀头。根据试成墙试验，本工程TRD机械采用标准刀头。

本工程场地内存在深厚圆砾层，为使TRD顺利施工，采用旋挖桩先行引孔后再进行施工。对于影响等厚度水泥土搅拌墙成墙质量的不良地质和障碍物，本项目均事先进行处理后再施工，同时提高了水泥掺量。

4.5 水泥土搅拌墙的搭接要求

测斜仪安装完毕后，进行等厚度水泥土搅拌墙施工。当天成型墙体与已成型墙体的搭接长度不应小于50cm；搭接部位须确保切割箱体垂直无倾斜，施工中应慢速搅拌，使固化液与混合泥浆充分混合、搅拌，保证搭接质量。

5.1 原材料验收

5.1.1 监理人员对进场的原材料应进行严格的管控和验收。固化液选用的水泥原材料的技术指标和检验项目应符合设计要求和国家现行标准的规定。检验方法：核查查产品合格证及复试报告；散装水泥按每500t为一个检验批，按规定取样复试。本工程采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量不小于25%，水灰比1.5。

5.1.2 监理人员应及时检查浆液的拌制情况。挖掘液、固化液水灰比，挖掘液混合泥浆、固化液混合泥浆流动度应符合施工工艺要求，浆液不得离析。检验方法：浆液流动度用流动仪检测，浆液湿润密度用比重计检测。

测水胶比

5.2  施工过程管控

5.2.1 监理人员应重视工艺检查，设备检查，施工操作检查，严格验收把关，及时、详细地核查有关数据。

5.2.2  监理人员与施工现场专人应及时检查复核桩机垂直度（控制在1/200以内）、桩机的移位、切割箱的钻进深度（本项目设计深度20.5m）、挖掘速度等。

5.2.3  切割箱打入、拔出应由现场指挥统一调度，施工前需检查桩机平稳性，做到固定端正，桩架垂直，并采用测量仪器或其它手段，完成桩架的水平度，桩架的垂直度确认，在确认无误后，指挥下达操作命令。

监理人员对TRD引孔工序验收

5.3  检验批验收

5.3.1等厚度水泥土搅拌墙体的实体检测

实体检测包括强度检测和抗渗性能检测两项内容。

墙体强度检测主要采用水泥土试成块强度检测方法，包括水泥土强度室内配比试验、浆液试块强度试验、钻孔取芯试块强度试验三种检测方法。

墙体的抗渗性能主要通过墙体钻孔取芯芯样的室内渗透试验测得。

浆液试块强度试验所采用的浆液应取固化成墙过程中浆面以下1-2m深度范围内尚未初凝的固化液混合砂浆，制成试块脱模后进行标准养护，达到28d龄期后进行单轴抗压强度试验。在试验段或正式墙体施工完成且养护28d后进行钻孔取芯，检测水泥土搅拌墙水泥搅拌的均匀性，并对芯样进行强度和渗透性试验。

钻孔取芯每台班抽检一组，每组不少于两个取样点，每个取样点制作三个试块。钻孔取芯应在养护期28d后进行，钻取桩芯宜采用直径110mm的钻头，连续钻取全桩长范围内的桩芯，取出的桩芯不得长时间暴露在空气当中，应及时蜡封，立即送检。

5.3.2  TRD工法水泥土搅拌墙成墙质量检验标准

5.4 TRD工法施工常见问题及解决措施

5.4.1  遇到卵砾石层时，对刀具和螺栓的磨损会比较大，可利用钻机进行引孔，然后选择合适的刀头，确保成墙的工效和质量。

5.4.2  若发生管道堵塞，应立即停泵处理。维修工立即检查送浆管路，及时更换堵塞的管道，快速恢复生产。待处理结束后，立即把搅拌钻具启动并停留约2min后继续注浆，注浆约60s后恢复横向搅拌切割。

5.4.3  如果遇到混凝土搅拌墙中间有空隙不能搭接，应及时进行注浆，保证墙体的连续，防止渗漏隐患。

5.4.4  若在施工过程中切割箱遇到上软下硬土质，会导致切割箱倾斜过大。桩机应重新回撤，调整切割箱至垂直位置，再次切割该段位置，并适度将切割箱上下提升。

本工程目前TRD已全部施工完毕，基坑开挖均已完成，等厚度水泥土搅拌墙结合灌注桩及三轴水泥土搅拌桩，在本项目基坑围护中得到了很好的应用，基坑围护体系稳固，未出现渗漏水、坍塌等问题，达到了设计预想效果，为项目顺利进展提供了有效保障。笔者也在实践中掌握了TRD工法的施工、使用的特点和优点，学习到了对其关键问题的管控重点、难点，相信通过不断的总结和实践，能进一步提升对TRD工法施工质量的管控效果，在更多的项目中加以应用和推广。