TRD工法案例
孙贤瑛
摘要：针对闹市区不规则群坑施工问题，为降低群坑施工对周边环境的影响，对群坑施工方案进行了调整优化。通过采用超深TRD工法桩隔断承压水层、利用树根桩形成附加隔断、按照时空效应开挖土方、完善施工监测方案等优化措施，最终使群坑施工得到了理想的效果。优化后的施工方案可为以后类似工程的施工提供借鉴。
关键词：不规则场地；群坑施工；TRD工法；回灌井
随着城市建设的飞速发展，城市中心存在大量在已建建筑周围进行整体开发的项目。此类项目往往受外界条件限制，造成施工场地普遍不规则，地下施工阶段甚至形成群坑施工状态。因此，如何在确保周边建筑安全的情况下，高质量地完成地下群坑施工就显得十分重要。
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上海火车站北广场D地块总承包工程东至大统路，南至中兴路，西至普善路，北至沪太路、中华新路，邻近上海市长途汽车客运总站。工程主要由5栋建筑组成，总占地面积为33 314.9 m2，总建筑面积为118 046.2 m2，地上最高18层，地下2层（图1）。
图 1 项目示意图
1.1周边环境概况
整个地块被中部已有建筑分隔，周边已有建筑距离本工程围护最近为10 m（图2）。
图 2 周边环境示意
东南侧轨道交通1号线区间隧道（运营中的上海火车站站—中山北路站）直径6.7 m，埋深约12 m，距离本工程②区基坑最近仅15 m。东侧大统路地道为双向隧道，距离②区基坑最近处为30 m。邻近地铁隧道侧条形基坑安全等级为一级，基坑外围环境保护等级为一级。
1.2围护工程概况
基坑总面积约16 191 m2，其中：①区8 268 m2，挖深9.45 m，采用2道混凝土支撑；②区327 m2，挖深9.95 m，采用1道混凝土支撑、2道钢支撑；③区4728 m 2，挖深9.45 m，采用2道混凝土支撑；④区2 868 m2，挖深9.60 m，采用2道混凝土支撑。
基坑围护形式为φ1 0 0 0 m m钻孔灌注桩（深23～30 m），邻近地铁侧采用厚1 000、800 mm地下连续墙（深21～25 m）。围护外侧止水帷幕采用全封闭厚700 mm的TRD工法等厚度水泥土搅拌墙（深47 m）。围护内侧采用φ850 mm@600 mm三轴搅拌桩墙。在北侧邻近已有建筑群的区域设置隔离桩（φ350 mm@350 mm双排、φ500 mm@500 mm单排）。
基坑围护剖面如图3所示。
图3 围护剖面示意
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2.1邻近地铁
本工程邻近地铁，对变形控制要求高。为此，在邻近地铁侧采用厚1 000、800 mm地下连续墙，围护外侧止水帷幕为全封闭厚700 mm的TRD等厚度水泥土搅拌墙，隔断⑤2层承压水层，施工时设置降压井及回灌井。回灌井开启时间必须严格按照降水报告进行，按需降水。
2.2施工机械种类多、场布难度大
本工程由多种围护类型组成，场地内同时进场的施工机械种类也相应增加，对原本就十分紧张的施工场地提出了更大的挑战。
施工前根据施工工艺要求，优化施工流程，不同围护结构交替进行，减少场内场地压力，在确保基坑施工质量的前提下，兼顾施工场地布置及施工进度要求。
2.3群坑降水对周边环境影响大
根据工期进度的要求，会导致场地内存在多个基坑同时开挖的情况。因此，必须事先制定详细的降水施工方案及应急预案，在正式开始降水前进行预降水施工，通过该过程对群坑同步降水的效果进行分析，充分考虑降水效果可能叠加的情况。在施工过程中，实时监测，一旦发现降水深度超过施工方案及报警值，则必须调整方案，再重新开启降水。
2.4监测方案要求高
群坑施工对监测方案提出了很高的要求，即除了要求监测数据全面，设计方案、监测点布置合理外，还要求必须制定应急预案，以应对群坑施工时可能产生的耦合效应。根据监测报告进行深化分析，与设计方积极沟通协调，必要时对施工方案进行优化，确保工程顺利开展。
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为了确保围护施工质量，本工程进行桩基围护施工顺序优化，按照工程桩、立柱桩→TRD工法槽壁加固→地下连续墙→三轴搅拌桩→高压旋喷桩的施工顺序，各分区间进行流水搭接施工，合理地进行施工场地机械、施工道路布置。
墙厚700 mm、深47 m的TRD工法止水帷幕是围护施工中的一个重要部分。现场布置2台TRD工法桩机进行同步施工，垂直度误差控制在1/300，水灰比1.2，采用三循环方式施工成墙。
1）TRD工法钻进施工。TRD工法施工顺序自一端向另一端往复前进，每一循环前进长度为20 m，往复3次成桩（即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌）。
2）搅拌机注浆速度。TRD搅拌桩在横移过程中均应注入水泥浆液，并根据注浆速度匹配相应的桩机移动速度。
3）超深TRD工法施工的垂直度控制措施。
①测量定位阶段。TRD主机就位后应复测墙位，如有误差或偏位必须调整主机重新就位。当墙位对中准确无误，且主机导向架垂直度偏差≤1/250时，方可进行TRD工法施工。
②校正主机导杆垂直度。TRD工法机拼装完成及移位后，使用经纬仪分别从正面、侧面校正桩机立柱导向架的垂直度，在切割箱打入过程中，随时对切割箱垂直度进行校验。
③安装测斜仪。切割箱打入至设计深度后，在切割箱体内安装测斜仪，实时监控切割箱面内与面外的偏差情况，并及时通过驾驶员操控调整，确保TRD工法等厚度水泥土搅拌墙的墙体垂直度满足设计要求（图4）。
图4 TRD工法掘进（现场施工）
现场施工视频
4）TRD工法强度检测。TRD工法水泥土搅拌墙采用钻芯法检测墙身完整性，28 d无侧限抗压强度≥1.2 MPa。
3.2降水井施工方案
本工程基坑开挖深度约10 m，场地内存在第⑤2层微承压含水层，第⑦层第一承压含水层。根据计算，本场地针对⑤2层的临界开挖深度为9.45 m、⑦层的临界开挖深度为14.3 m，基坑整体进行⑤2层降压，局部深坑需考虑⑦层降压，同时止水帷幕隔断⑤2层，因此现场共布置疏干井57口、降压井23口、观测井15口，靠近重要建筑物一侧设置12口应急回灌井。
基坑降水过程中时刻注意地下水位监测数据，尤其在东、西区同时挖土阶段，应注意观察是否产生降水效果叠加的情况。
3.3挖土施工方案
本工程场地中部为已建的展望大厦（地上18层、地下1层，框架剪力墙结构），将整个地下室分为东西2个独立的基坑。
东区基坑出于对周边轨道交通及已有建筑的保护，将其分为3个区域进行流水搭接施工，依次施工①区→②区→③区。①区基坑先行开挖土方；④区待①区底板形成后即可开始施工；③区待①区地下结构回筑至B1层时，开始挖土；③区底板施工完成后，开挖②区基坑。
由于②区基坑邻近地铁区间段（距离本工程基坑最近仅18 m），故每层土方无支撑暴露时间控制在72 h以内，30 d内施工至底板结构。
3.4环境保护措施
1）对地铁、地道的保护。在本工程桩基及围护施工前，在远离地铁侧及大统路隧道侧进行非原位的试验桩施工，并通过试验优化施工参数。降低对轨道交通1号线及周边道路管线的影响。同时根据以往施工经验对②区基坑进行开挖时间控制，将土方开挖对地铁造成的影响降到可控范围内。
2）对周边建筑的保护。基坑开挖前必须确保隔离桩施工到位，并严格按照经专家评审通过的专项方案进行施工。基坑开挖应注重“时空效应”，以“分层、对称、限时开挖”为原则，除首层土退挖外，其余各层土采用盆式开挖，即先进行对撑区域开挖形成支撑，留盆边土护坡，再进行盆边土区域土方开挖。各挖土分区的进度搭接必须符合方案要求，且东西两区之间避免重型车辆往返行走，减少地面振动。
3）对红线范围南侧高压线的保护。红线范围南侧退界7.5 m属于220 kV高压线范围，该区域禁止堆放任何东西，更不能设置大临设施。因此现场大临设施集中设置在场地东侧，重型车辆施工便道避开该区域布置。## 4
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通过对地下水位及基坑监测结果进行分析，本工程在地下室挖土施工期间，地表沉降累计值为9.51 mm，墙顶沉降累计值为5.65 mm，墙体测斜累计变化值为17.12 mm，立柱垂直位移为8.4 mm。
随开挖深度变化，围护体深层水平位移均处于安全范围。同时，本工程严格遵循“按需降水”原则，根据地下水位实时监测数据，调整降水方案。降压井开启阶段，发现周边水位变化在预计值内，因此施工过程中未开启回灌井，最大程度地减少了降水对周边环境的影响。
综上，利用隔离桩预先将基坑与周边建筑物进行分割，同时设置超深TRD工法止水帷幕隔断⑤2层承压水层，一定程度上可减少降水及挖土施工对周边环境的影响。利用分坑设计将各分区流水搭接施工，可以减小因群坑施工产生的耦合效应。本工程的顺利实施，可为建筑群间不规则场地开发的施工项目提供借鉴。
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。
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