复杂地质条件下62m超深T R D止水帷幕关键施工技术

摘  要：近年来，TRD等厚度水泥土搅拌墙施工工艺作为一种基坑围护新技术，应用越来越广泛，但同时遇到的挑战也越来越大，尤其是遇到了复杂地质、超深等情况，该工艺施工难度会大大增加。以南京地区某工地为例，重点介绍了针对62m超深、穿越砾石层的TRD施工工艺和关键施工技术，为今后类似工程施工提供借鉴。

关键词：复杂地质；超深；TRD工法；施工技术

某基坑工程位于南京市浦口区，平面形状总体呈长方形（见图1），基坑长189.5 m，宽89.1 m，普遍挖深15.4 m，基坑面积16 884 m2，3层地下室，基坑支护体系采用准1100@1300钻孔灌注桩+道混凝土支撑。

本工程地质条件复杂，粉细砂层、含砾中粗砂层富含承压水。为了隔断承压水，采用了800 mm厚渠式切割水泥土连续墙（TRD工法墙）作为止水帷幕，深度62 m，入强风化粉砂质泥岩1m。

本工程场地属长江漫滩地貌单元，地下承压水水头变化受附近长江影响比较大。土层分布从上到下分别为：①层素填土、②层淤泥质粉质黏土夹粉土、③-1层粉细砂、③-2层粉细砂、④-1层淤泥质粉质黏土夹粉土、④-2层粉细砂、⑤层含砾中粗砂、⑥-1层强风化粉砂质泥岩、⑥-2层中风化泥质粉砂岩。

本工程TRD水泥土搅拌墙止水帷幕入⑥-1层强风化粉砂质泥岩1m。本工程潜水位埋深0.3～0.6 m，承压含水层主要位于④-2粉细砂层和⑤含砾中粗砂层中，初始水头位于-3.0～-3.5 m左右（相对标高），④-1层为承压水的隔水层。

（1）本工程TRD水泥土搅拌墙800 mm宽，最大施工深度达62m，穿越6层土，尤其是穿越④-2层粉细砂（标贯值22.7）、⑤层含砾中粗砂，进入⑥-1层强风化粉砂质泥岩不少于1 m（标贯值69.6）。这一深度为顺利施工带来了很大难度。

第一，TRD在较厚且较密实的含砂层中施工，刀排磨损严重，挖掘液与固化液配置极易受含水层地下水干扰，影响止水效果，成墙质量难度大；

第二，⑤层含砾中粗砂中夹杂有5～8 cm砾石，极易导致TRD设备卡链，对设备影响很大；

第三，入⑥-1层强风化粉砂质泥岩1m，由于上下土层硬度的差异，导致TRD刀盘切割土体时产生的阻力也不同，入岩部分阻力最大，刀盘易发生侧向倾覆。

（2）超深TRD施工质量控制难度大，如何保证62m深度TRD的平面偏差不应超过20mm，垂直度偏差不大于1/250。同时在4处转角处必须进行刀盘排的起下工作，如何保证止水帷幕的连续性、冷缝的有效搭接是施工质量控制的关键点。

（3）拟建场地周边地下市政管网复杂、周边环境较复杂，施工时地下管线易出现扭曲、剪断等变形破坏，施工中需加强对周边地下管线的保护。

4.1施工流程

测量放线→开挖沟槽→导墙施工→引孔置换→桩机就位→切割箱和主机连接→三工序成墙→转角形成十字搭接→泥浆处理→拔出切割箱。

4.2测量放线

施工前，根据基准点，计算止水帷幕中心线角点坐标，放样并进行复核。

4.3开挖沟槽

用挖掘机沿止水帷幕中心线平行方向开挖工作沟槽，槽宽1.5 m，沟槽深度1.5 m。

4.4导墙施工

采用倒“L”形结构钢筋混凝土导墙（见图2），保证机箱垂直度。

4.5引孔置换

TRD正式施工前，采用SG70设备成槽，成槽厚度800 mm，深度同TRD。去除坚硬砾石后，将挖出的土方和补充的黄土回填进槽内。

4.6桩机就位

统一指挥桩机就位，检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。

4.7切割箱与主机连接

用吊车将切割箱逐段吊放入预埋穴，利用支撑台固定；TRD主机移动至预埋穴位置连接切割箱，主机再返回预定施工位置进行切割箱自行打入挖掘至设计深度。

4.8三工序成墙（图3）

（1）工序一：先行挖掘。通过压浆泵注入挖掘液，切割箱向前推进，切割回填土一段行程。

（2）工序二：回撤挖掘。根据作业工效，一段行程后，切割箱再回撤至切割起始点。

（3）工序三：成墙搅拌。切割箱回撤至切割起始点后调换浆液，通过压浆泵注入固化液，切割箱向前推进并与固化液混合搅拌，形成等厚水泥土搅拌墙。控制切割箱横向推进速度和切割链转速，合理控制喷浆压力、流量，确保水泥土被均匀搅拌。

图3 三工序成墙

4.9转角形成十字搭接

施工至转角位置，应做成“十”字形的搭接形式，两侧延伸2m进行搭接施工，转角处的喷浆压力、搅拌速度应做到慢速均匀，确保搭接长度，防止产生冷缝或局部薄弱点。

4.10泥浆处理

将TRD工法施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放，集中处理。

4.11拔出切割箱

成墙搅拌结束后，边起拔边注浆，拔出时间应控制在4h以内，同时在切割箱底部注入等体积的混合泥浆，确保对切割箱占据空洞进行密实填充和有效加固，结束直线段墙体施工。

5.1抓切结合的成墙技术

一般的TRD施工技术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回转运动，搅拌混合原土并灌入水泥浆，形成一定厚度的墙[1-5]。由于本工程施工深度极深，切割箱刀盘在穿越不同地层时，切割阻力、链锯磨损卡链、垂直度控制难度大，因此，创新采用了先进行成槽机抓土引孔，再进行TRD切割成墙的抓切结合的水泥土搅拌墙施工新技术（见图4）。具体工艺流程见上文所述。

5.2垂直度控制技术

（1）地基处理：内侧做1 500 mm宽、250 mm厚的C30混凝土内导墙，内配筋为单层双向c12@200×200，沟槽两侧做宽250 mm、深1 500 mm的C30混凝土导墙，内配筋为单层双向c12@200×200，外侧施工12 m宽、250 mm厚的C30混凝土车道。

（2）校正主机导杆垂直度：TRD工法机拼装完成后及移位后，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。

（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等厚度水泥土搅拌墙墙体垂直度满足设计要求。

5.3搭接界面处的成墙质量控制技术

在进行水泥土墙体施工时，为了加快工期，采用了3台机械进行成墙施工（见图6），这种情况下势必会出现先后成型墙体的搭接问题。一旦搭接不好，施工缝位置就会存在渗漏隐患。因此，实际施工过程中采取了正在成型墙体与已成型墙体搭接约40 cm的施工措施；搭接区域应严格控制挖掘速度，使固化液与混合泥浆充分混合、搅拌，搭接施工中须放慢搅拌速度，保证搭接质量。搭接施工示意图如图7所示。

当机械设备施工至转角处需将切割箱体拔除，然后重新打入后再进行施工，为了保证转角处TRD搭接质量，需两侧延伸2 m进行搭接施工。等厚度水泥土搅拌墙施工至转角，均应做成“十”字形的搭接形式，转角处的喷浆压力、搅拌速度应做到慢速均匀，确保搭接长度，防止产生冷缝或局部薄弱点。施工完成后，立即将主体与切割箱进行分离。根据吊车的起吊能力，一般将切割箱分成2～3节/次起拔。根据现场场地、墙体施工情况选择切割箱的外拔或内拔起拔形式。为确保设计槽段止水帷幕施工质量，采取外拔法，即增加辅助切割搅拌槽段。

5.4施工冷缝处理技术

对于TRD施工中出现的施工冷缝，采用了RJP工艺对该位置进行补强加固，加固深度同TRD深度，加固直径1 800 mm，距TRD墙体外边线400 mm，成半圆形摆喷，与TRD墙体最大交接500 mm。

为了检验TRD成墙的效果，重点从两个方面去检验。

第一，看成墙的取芯强度是否满足设计要求。根据规范要求，最终对水泥土墙取芯7处（见图8、图9），每处采集5～6组试块进行抗压试验，以反映不同深度的TRD墙体强度情况，检测结果显示取芯强度普遍在0.8～1.6 MPa，满足设计强度0.8 MPa的要求，TRD水泥土试块送检102批次；水泥35批，结果全部合格。

第二，观测TRD外侧的降水井中的水位情

况。通过抽水试验发现，当TRD内降水井降深达到14.4 m时，外侧的承压水观测井平均降深1.13 m，潜水观测井降深1.36 m，说明TRD水泥土搅拌墙的成墙质量和防渗效果比较好，取得了预期的效果。

针对复杂地质条件下62 m超深TRD水泥土搅拌墙施工过程中的重难点，本文提出了一整套有关抓切结合的TRD施工工艺流程及关键性施工技术，希望能对同类型其他工程提供一定的借鉴作用。