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TRD工法水泥土搅拌墙在武汉地铁首次应用技术探讨

375 2022-03-23 09:56:08

TRD工法是将带有切割链条和刀头的切割箱分节插入地下设计深度,在进行纵向切割横向推进成槽的同时,向地下注入水泥浆,并与原状地基充分混合搅拌在地下形成等厚度连续墙的一种施工工艺。


目前TRD工法广泛应用于防护和止水墙工程、地基改良工程、护岸工程、影响截断工程、污染扩散防护工程以及截水工程中。本文以武汉地铁11号线张家湾停车场中出入场线区间TRD止水帷幕的应用为例,对武汉地铁首次应用TRD工法水泥土搅拌墙进行技术探讨。


1.TRD工法介绍

1.1 TRD工法施工原理

(1)将切割箱插入设计深度

用挖掘机开挖预备穴,由吊车配合将切割箱体吊入预备穴中,利用支撑台固定,TRD工法搅拌桩机移动至预备穴位置连接切割箱体后,返回施工位置将切割箱体插入地下。重复吊放切割箱体- >连接切割箱与桩机- >将切割箱插入地下,直至达到设计深度。

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TRD切割箱体连接示意图


(2)安装测斜仪

切割箱达到设计深度后,安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的测斜仪,可对墙体的垂直度进行测量管理,通常可保证1/250以内的精度。

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(3)工法成墙

①先行挖掘:通过压浆泵注入膨润土浆液,切割箱体沿设计线路切割土层前推一段距离,以松动土层。

②回撤挖掘:挖掘一段距离后, 切割箱回撤挖掘至切割起始点。

③成墙搅拌:切割箱回撤至切割起始点后,通过压浆泵注入水泥浆液,切割箱重新前行并将水泥浆液与混合泥浆搅拌,形成等厚度水泥土搅拌墙。

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(4)浆液流动度及比重测试

通过测试混合泥浆的流动度与比重,对成墙的品质进行检查。


1.2 TRD工法

对比目前经常采用的单轴或多轴螺旋钻孔所形成的柱列式地下连续墙工法相比,TRD工法有如下优点:


(1)支护体系安全可靠。由于TRD工法是对垂直方向上的所有土层同时进行搅拌混合,因此可以得到垂直方向上强度与止水能力都-致的连续墙。同时还能再墙体中插入芯材提高强度。

(2)止水性能更优。TRD工法是采用连续横向搅拌的方式,成墙后墙体连续无接口,止水性能好。

(3)施工不受土质影响。切割箱动力源采用液压,机具的切削挖掘性能稳定强效,对于卵石层、风化岩层可换用特定刀具进行施工。

(4)墙体垂直精度高。切割箱体内布置多段测斜仪,可全程监控垂直度。

(5)施工机器高度低,可以在高度受限的区域施工。

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2.工程概况

2.1设计概况

张家湾停车场出入场线区间起于张家湾地下停车场出入场线明挖与盾构的分界处,至于张家湾地下停车场。区间围护结构采用q1000mm@ 1200mm (盾构井段1200mm@1400mm)钻孔灌注桩加内支撑体系。基坑竖向设置两道支撑,第一-道采用间距8m的混凝土支撑,第二道采用间距4m的q609mm (盾构井段p800mm)、壁厚16mm的钢管支撑。基坑外采用TRD工法连续水泥土搅拌墙进入钙质胶结土1m,用以隔断基坑内外承压水。

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2.2地质概况

(1)地形地貌

根据地勘资料显示,出入场线区间所在场地为长江I级阶地,场地与长江现河道直线距离为500~600m

(2)岩土分层及其特征

①杂填土(1-1 ) :层厚2.30~5.30m,杂色,松散~稍密,主要由建筑垃圾及黏性土等组成。硬质物含量约15~90%堆积时间小于10年。

②淤泥质黏土(3-4) :层厚2.80~<6.20m,褐灰色~灰色,流塑,局部软塑,饱和,局部夹少量薄层粉土、粉砂。

③粉质黏土夹粉土粉砂(3-5) :层厚2.20~-7.60m,灰色~青灰色,粉质黏土呈软塑~可塑状,粉土粉砂呈稍密状,饱和。

④粉砂混粉质黏土、粉土(3-5a) :层厚2.60~7.70m,灰色~青灰色,粉砂呈稍密状,粉质黏土呈软塑状,饱和。

⑤粉砂(4-1 ) :层厚2.00~7.00m ,灰色~青灰色,中密状,饱和,局部夹少量薄层少量粉质黏土、粉土。

⑥细砂(4-2 ) :层厚2.80~7.70m,灰色~青灰色,中密状-密实状,饱和,局部夹少量粉质黏士团块。

⑦粗砂夹砾卵石(4-3) :层厚1.00-6.00m,青灰色~灰褐色,中粗砂呈中密状,卵石主要成分为石英砂岩,粒径5~15cm饱和。

⑧钙质胶结土(14) :层厚1.40-16.80m,褐色~褐红色,硬塑,局部坚硬,饱和,局部夹可塑状团块。

⑨钙质胶结土夹砾砂(14a) :层厚4.40~25.40m,青灰色~灰褐色,主要成分为钙质胶结士,钙质胶结土呈硬塑状,局部有坚硬状团块;局部夹砾石及少量中粗砂、细砂,砾石及砂质:土呈不规则分布,砾石及砂主要成分为石英砂岩,含量5%~45%包裹在钙质胶结土中。


2.3水文概况

场地地下水类型为上层滞水、承压水两种类型。

(1). 上层滞水:主要存积于人工填土层中,补给源主要为大气降水和地表排水,水位埋深1.3-2.3m。

(2)承压水:主要存积于场地层,含水厚度不均,含水层上部为软塑黏性土,底部为钙质胶结土。补给源主要为地下水的侧向径流。水位及水量受长江水位影响较大。


2.4基坑降水

基坑浅部杂填土层渗透性较大,在基坑外侧施作截水沟,并接入市政排水系统,防止雨水进入基坑。.上层滞 水采用TRD进行隔水处理。对于下层承压水,采用TRD进入钙质胶结土1m落底式止水帷幕进行隔断内外承压水。施I期间考虑采用基坑内井点降水为主,辅助以基坑外降水,并充分考虑回灌措施及防止基底承压水突涌的措施。


3.TRD工法设计参数

张家湾停车场TRD工法水泥土搅拌墙设计厚度为600mm采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量不小于25%,建议水灰比为1:5。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。


墙体抗渗系数不应大于1X 10*cm/s。28天无侧限抗压强度标准值不小于1MPa水泥土搅拌墙墙身的垂直度偏差不大于1/250,墙位偏差不大于50mm墙深偏差不得大于50 mm,成墙厚度偏差不得大于20mm。

4.应用成效

根据设计要求对TRD水泥土搅拌墙进行检测,对单位工程同一条件下的受检墙,应取墙身芯样试件抗压强度代表值进行统计,并按下列公式分别计算平均强度、标准差和变异系数:

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2.结论

随着TRD工法水泥土搅拌墙的广泛应用,武汉地铁顺应时代潮流,首次于11号线采用了此工法。此次应用对比传统基坑止水方式效果显著,隔水性能优异。该工艺技术有望成为未来地下水丰富地区的基坑止水工程中的主流。