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水泥加固土地下连续墙(TRD工法)施工技术

发表于:2019-08-05  来源:杭州信达 浏览量: 58 次

关键词:水泥加固土 地下连续墙 TRD工法

  作者:张健儿 王济义

 

随着城市化的不断推进,土地资源的日益稀少与成本的飙升,促使了人们不得不最大限度地利用地下空间,而地下空间的科学、安全与合理利用,基坑支护将起到重要的作用,而其造价占工程的建设成本的比例也随着深度、地质及周围环境等发生变化,且变化巨大。目前行业内的深基坑支护普遍使用钢筋混凝土地下连续墙、钻孔灌注桩+水泥搅拌桩止水帷幕、SMW工法桩支护体系以及水泥加固土地下连续墙(TRD工法)支护等技术,由于这些支护体系技术无论是理论上还是实战性,其安全性、成熟性的优越表现越来越得到行业内的认可,使用范围也扩大到房屋建筑、交通、水利、电力等工程领域。
 

水泥加固土地下连续墙浇筑施工法(TRD,Trench cutting Re-mixing Deep wall method工法)最早于上世纪90年代在日本研究成功,我国则于本世纪初引进,先后在上海、杭州等地开始推广,因其适用于在各类土层和砂砾石层中,可以应用在各类建筑工程、地下工程、护岸工程、大坝、堤防的基础加固、防渗处理等方面具有其它支护体系不可取代的特点而越来越得到了广泛的应用,本公司监理的杭州转塘某工程的支护体系就是成功应用了水泥加固土地下连续墙浇筑施工法(TRD工法)技术的其中之一,根据笔者对TRD工法技术的理解,结合该工程的监理实践,现将TRD工法技术做一些介绍,供大家参考。
 

1 TRD工法技术的工作原理与特点

1.1 TRD工法技术的工作原理
 

TRD工法技术是以链锯式刀具为主要机具,利用可连接、拆卸的链锯式刀具箱竖直插入到预定土层,然后沿水平方向移动切割、搅拌。链条带动刀具上、下回转运动,在地下挖出窄而深的沟槽,同时注入水泥浆,形成真正意义上的地下连续墙。然后根据需要在水泥土硬结前按照设计间距插入H型钢作为应力加强材料,待水泥土硬结后形成一道具有一定刚度和强度的型钢水泥土复合挡土墙或只进行止水,然后在水泥土墙内侧再施工支护桩进行侧压力的支护,基坑内侧可用钢管或钢筋混凝土梁支撑,形成整体的基坑支护体系。
 

图1 TRD工法桩设备及构成
 

1.2 TRD工法的特点
 

TRD工法的主要特点如下:
 

1.2.1施工过程中稳定性高,不会发生侧翻事故。由于TRD工法施工过程中,链锯式刀具箱始终竖直插入地层中,设备高度仅10m左右,重心低,稳定性好,适用于高度有限制的场所,故具有稳定性高、通过性好,不会发生倾倒。
 

图2 TRD设备施工状况
 

1.2.2 成墙质量好,施工效率高。与传统工法相比,搅拌更均匀,保证连续性施工, 不存在咬合不良, 确保墙体高连续性和高止水性。成墙连续、等厚度,是真正意义上的“墙”而绝不是“篱笆”,可在任意间隔插入H型钢等芯材,可节省施工材料,提高施工效率。

 

图3 与传统工艺比较
 

1.2.3 施工精度高。由于机械本身配备有自动施工精度监测与纠偏系统,在施工过程中可以通过施工管理系统,实时监测切削箱体各深度X、Y方向数据,实时操纵调节,且施工精度不受深度影响,从而保证了成墙的精度。
 

图4 实时监测仪
 

1.2.4 适应性强。与传统工法比较,由于其链锯刀头可以根据土层的强度、硬度等进行调换,使其对地质的适应能力更强,可以适用于N值100击以内的土层,还可在粒径小于100mm的卵砾石层和无侧限抗压强度不大于5MPa的软岩层中施工。
 

1.2.5 成墙品质均匀。在墙体深度方向上,水泥土搅拌均匀,水泥土的强度离散性小,强度提高。
 

2 TRD工法的施工工艺

TRD工法施工三步施工法:第一步横向前行时注入切割液切割,一定距离后切割终止;主机反向回切(第二步),即向相反方向移动;移动过程中链式刀具旋转,使切割土进一步混合搅拌,此工况可根据土层性质选择是否再次注入切割液;主机正向回位(第三步),箱式刀具底端注入固化液,使切割土与固化液混合搅拌。
 

图5 TRD搅拌桩墙施工工艺流程图
 

2.1 测量放样
 

根据坐标基点,按设计图放出桩位,并设临时控制桩,填好技术复核单,提请验收。
 

2.2 开挖沟槽,设置定位钢板
 

导槽主要起定位和导向的作用,是控制TRD工法桩墙垂直度偏差的关键。一般施工中垂直度偏差控制在5‰以内,为确保搅拌桩及型钢能准确定位,施工时,先制作导墙,再进行TRD桩施工。导墙沟槽开挖过程中,将基坑围护内边作为控制线,采用挖掘机开挖,并清除地下障碍物,开挖沟槽余土及时处理。
 

图6开挖沟槽,设置定位钢板
 

2.3吊放预埋箱
 

用挖掘机开挖深度约3m、长度约2m、宽度约1m的预埋穴,并将预埋箱吊放入预埋穴内。
 

图7 吊放预埋箱
 

2.4 TRD主机架设、与切割箱连接
 

通过激光经纬仪调整好主机的位置,应保证机器平稳、平正,将切割箱逐段吊放入预埋穴,移动TRD主机至预埋穴位置与切割箱连接,主机再返回预定施工位置进行切割箱自行打入挖掘工序。
 

图8 与切割箱连接
 

2.5 安装测斜仪
 

切割箱自行打入到设计深度后,安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪,可进行墙体的垂直精度管理,通常可确保1/250以内的精度。
 

2.6 TRD工法成墙
 

当测斜仪安装完毕,主机与切割箱连接试车合格后,按照设计要求,拌制水泥浆液,送浆至回旋刀链锯端头,在回旋刀链锯切割土体的同时将喷出的水泥浆液与土体搅拌混合,从而形成等厚水泥土地下连续墙。按照切割箱前行的速度是否达到一定值进行分类,主要有:
 

2.6.1 一循环的方法:将切割箱钻至预定的设计深度后,直接开始注入固化液,同时向前推进挖掘搅拌成墙的施工方法。
 

2.6.2 三循环的方法:先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌,即将锯链式切割箱钻至预定的设计深度后,同时注入挖掘液,先行挖掘一段距离,然后挖掘返回至开始处,再注入固化液向前推进而搅拌成墙的方法;
 

2.7 插入H型钢
 

H型钢按照设计要求选择使用,为了便于重复使用与吊装,在距型钢顶端处中心出开圆孔,孔径约为8㎝,并在此处型钢两面加焊厚≥12㎜的加强板,加强板尺寸一般为400㎜×300㎜,其中心的开孔应与型钢上的孔同轴线。若所需的H型钢长度不够,可以进行对焊,但焊缝应与型钢截面一致,质量符合相关要求。一般在地下结构完成后,其支护结构中的H型钢一般应予拔出回收,故在H型钢使用前必须涂刷减摩剂,以利拔出。
 

2.8 拔出切割箱
 

在当前施工区段施工结束时,将切割箱拔出,再重新组装切割箱进行后续的作业。切割箱的拔出应选择远离架空线的位置进行。
 


 

3 TRD工法施工技术要点
 

3.1 根据建设单位提供的坐标基准点和水准点,做好每段墙体的轴线位置及高程的复测工作,并做好相应的稳固标志。
 

3.2 根据工程的地质勘察报告及周边管线布置状况,在施工前,应对不良地质、障碍物及市政管线等早做预案、早做处理,以保证TRD工法桩的施工质量。
 

3.3 要处理好清除障碍物位置土体质量,必须及时回填素土并用挖机分层夯实,施工前根据TRD工法设备重量,对施工场地进行铺设钢板等加固处理措施,确保桩机的垂直度,确保切割箱的垂直度。
 

3.3 为保证TRD桩墙的垂直度,导槽的施工质量必须得到保证,同时在TRD机械安装与调试时,应确保其底盘的水平和导杆的垂直度满足要求。并根据TRD工法围护墙设计所要求的深度安装切割箱的数量与长度的配备,通过分段续接切割箱掘削至设计深度。
 

3.4 在施工过程中,应通过安装在切割箱体内部的多段式随钻测斜仪,实时监测墙体的垂直度,发现超差应及时停机处理,等处理好再进行施工。
 

3.5 进场水泥应按照规定完成检测与报审工作,严格按照设计要求的配合比做好水泥浆的搅拌工作,对相邻两幅TRD墙体的搭接宜不小于50cm,并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。图示如下:
 

图10 相邻两幅墙体之间的搭接
 

3.6 施工完毕拔出切割箱时应注意拔出速度,不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降,注浆泵工作流量应根据拔切割箱的速度作调整。
 

3.7 做好TRD工法桩墙施工过程中的施工记录与质量检测工作,便于追踪,施工过程中如发现异常问题除了留下相应的影像资料外,尚应主动与相关单位报告,以便及时采取补救措施,避免造成不必要的损失。
 



图11 开挖后的实景
 

4 结语
 

由于TRD工法施工时不扰动邻近土体,不会导致邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害的优点,可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌,墙体全长无接缝,从而使它与传统的连续墙具有更可靠的止水性,垂直精度高、废弃污泥量少、适用于任何地质、可缩短工期、噪音低、振动小、可紧邻建筑施工、施工深度长、施工简便、品质容易保证、成本较低等优点在现代工程围护施工中被广泛采用。

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