超深TRD工法连续成墙施工工法

作者：张凤伟 崔亚波 戴光明 王珊珊 拓金城 来源：《城市建设理论研究》2014年第36期

摘要：随着城市建设规模的不断升级，地面空间的日趋饱和，人们开始把目光转向地下寻求城市发展的空间，即进行城市地下空间的开发利用。而地下空间的开发建设首当其冲的就是基坑工程。伴随着地下空间开发层次的不断深入，基坑工程规模越来越大，对施工技术要求越来越高，特别是在各种复杂的地质条件和水文环境下，如何合理地解决好基坑支护方面的问题，岩土工程界的学者和工程技术人员进行了不懈的努力，取得了许多新的成果，积累了丰富的经验，促使新技术、新方法、新工艺不断涌现。随着地下空间的开发利用，水泥土拌搅连续墙复合围护结构要满足“深、快、强”的需要，截断或部分截断承压水层与深基坑的水力联系，控制由于基坑降水而引起的地面过度沉降，确保深基坑和周边环境的安全，着重解决深基坑深层承压水（30m-60m）和标贯值在30击以上紧密、硬质砂层截水帷幕施工的难题。 关键词：超深TRD工法；成墙；施工 中图分类号：TU74文献标识码： A

1.工法特点 1.1稳定性高

与传统工法比较，机械的高度和施工深度没有关联（约为10米），稳定性高、通过性好。侧翻事故为“0”！施工过程中切割箱一直插在地下，绝对不会发生倾倒。 1.2成墙质量好

与传统工法比较，搅拌更均匀，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”。可在任意間隔插入H型钢等芯材，可节省施工材料，提高施工效率。 1.3施工精度高

与传统工法比较，施工精度不受深度影响。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，确保成墙精度。 1.4适应性强

与传统工法比较，适应地层范围更广。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 (鹅卵石、粘性淤泥、砂岩、油母页岩、石灰岩、花岗岩等)施工。 1.5成墙品质均一

连续性刀锯向垂直方向一次性的挖掘, 混合搅拌及横向推进, 在复杂地层也可以保证均一质量的地下连续墙。 2.适用范围 2.1防护、止水墙

如：深基坑、地铁车站工程、沉埋工法中的竖井工程、排水工程、边坡防护工程、河川堤坝加固工程

2.2地基改良工程

如：建筑物基础工程、堤坝基础工程、对应液化现象（地下水位低下）港湾设施、槽、河川构造物 2.3护岸工程

如：防止河岸被侵蚀的护岸工程 2.4影响截断工程

如：防止移位（铁路相邻处） 2.5污染扩散防护工程

如：各地的工业废弃物处理设施等 2.6截水工程

如：地下水库、河川改建工程、水利水坝工程和游泳池等 3.工艺原理

TRD工法是将链轨节上安装有切削刀具的多节切削链插入地中，在刀具边旋转边沿地基作水平移动切削的同时注入掘削液、固化液，并与原位置的土进行混合搅拌形成等厚度的掺土水泥地下连续墙。

4．施工工艺流程及操作要点 4.1工艺流程

图1.等厚度水泥土搅拌墙(TRD工法)工艺流程图 4.2操作要点 4.2.1 测量放线

施工前，根据设计图纸及工程测量成果资料，利用全站仪进行放样，并将放样点进行引测。放样完成后及时通知总包、监理进行复核确认并及时完成测量报验资料。 4.2.2 开挖沟槽

测量放样后，利用挖掘机沿墙体中心线平行方向开挖工作沟槽，槽宽约1.4m，沟槽深度约1.0m。

4.2.3吊放预埋箱

利用挖掘机沿墙体中心线开挖深约3m、长约2m、宽约1m的预埋穴之后，利用吊车将预埋箱吊放入预埋穴内。预埋箱的作用在于切割箱自行打入过程中临时放置、支撑切割箱。 4.2.4桩机就位

由起重指挥统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。 4.2.5切割箱与主机连接

利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。 4.2.6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测斜仪，进行墙体的垂直精度管理，通常可确保1/250以内的精度。 4.2.7 TRD工法工序成墙

先行挖掘回撤挖掘成墙搅拌

测斜仪安装完毕后，主机与切割箱连接，进行工序等厚度水泥土搅拌墙施工。

步序1——先行挖掘：通过压浆泵注入挖掘液（膨润土浆液），切割箱向前推进，挖掘松动原土层、切割成槽一段行程。

步序2——回撤挖掘：根据作业功效，一段行程的成槽完成后，切割箱再回撤至切割起始点。

步序3——成墙搅拌：切割箱回撤至切割起始点后更换浆液，通过压浆泵注入固化液（水泥浆液），切割箱向前推进并与挖掘液混合泥浆混合搅拌，形成等厚水泥土搅拌墙。 4.2.8 置换土处理

TRD施工产生的置换土优先回填设备行走道路，其余置换土采用集中堆放，待达到一定的强度后统一外运。 4.2.9拔出切割箱

直线段墙体施工至转角后，在拟定切割箱起拔区域注入同配比的固化液，边起拔边注浆，确保对切割箱占据空洞进行密实填充和有效加固。

5．材料与设备 5.1材料要求

TRD等厚度水泥土搅拌墙采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。 5.2设备要求

表6.2 主要机具设备配备表

序号 设备名称 规格 数量 设备参数 备注

1 TRD工法机 TRD-D型 1台 油电混合动力（约500KW） 地面以上除切割箱约120t

TRD-E型 1台 电力驱动（约800KW） 2 切割箱体、刀具 60m 若干 标准段3.65m/节 调节段1.22m、2.44m/节 切割箱约1t/m

3 全自动拌浆系统 ZB-20 2套 250KW 拌浆系统约15t 4 履带式吊车 ≥150吨 1台 柴油动力 基本臂时自重约150t 5 履带式吊车 ≥50吨 1台 柴油动力 基本臂时自重约50t 6 挖掘机 JS220LC 2台 柴油动力 约23t 7 水泥桶仓 75t/个 4个 / 打满水泥约75t/个 8 高压清洗机 / 4台 / /

9 钢板 6m（12m）×2.5m×0.03m 约60块 / / 10 发电机 700KW以上 台 / / 6.质量控制 6.1 垂直度保证措施

6.1.1地基处理：TRD等厚度水泥土搅拌墙止水帷幕施工沿线范围，预先进行场地平整及浅层地下障碍物的清除、回填，设备行走区域铺设厚度约3cm的双层双向钢板，满足TRD设备、大吨位吊车、挖掘机、土方短驳车行走的要求。

6.1.2校正主机导杆垂直度：TRD主机拼装完成后，使用测量仪器分别从正面、侧面校正立柱导向架的垂直度。

6.1.3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。测斜仪安装示意图如下所示：

图2.测斜仪安装位置示意图

6.2搭接均匀性保证措施

7.2.1TRD主机严格按照行车定位线进行移位，定位线距离TRD墙体中心线3.3m，定位线两端打入钢筋固定桩位，中间适量加密桩位，拉麻线控制。

6.2.2当天成型墙体须搭接已成型墙体不小于50cm。

6.2.3 TRD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。

6.2.4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。

6.2.5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2-4节/次起拔。

6.2.6根据现场场地条件以及墙体施工情况选择切割箱的外拔或内拔起拔形式，为确保墙体质量，尽量选择外拔切割箱的方式。 6.3 浆液试块制作要求

6.3.1 TRD等厚度水泥土搅拌墙浆液试块制作应严格按照设计要求进行。

6.3.2浆液试块强度试验应取刚搅拌完成而尚未凝固的浆液制作试块，每台班在平面上抽查两个取样点等厚度水泥土搅拌墙。

6.3.3采用湿法取样的方法。在切割箱后面接近切割链的任意位置上进行，取样点应低于有效墙顶下2m。

6.4水泥土强度和防渗性保证措施

6.4.1选用符合设计要求及国家现行标准的水泥，确保进场原材料质量合格。水泥进场应附质保单，按规定做好原材料复试，水泥按每批每500t做一组原材料试验。

6.4.2严格控制水泥掺入量，按照设计要求并根据地层的实际情况进行合理调配水灰比。 6.4.3严格按照三工序成墙的步序进行TRD施工，控制切割箱横向推进速度及切割链转速，合理控制喷浆压力、流量，确保水泥土被均匀搅拌。

6.5 施工冷缝的预防处理

针对可能导致产生施工冷缝的搭接、内拔切割箱以及外拔切割箱等施工环节、因素进行详细分析，并制定了针对性的人员、设备、材料等应急物资和应急处理预案，确保非正常停机、故障检修阶段的成墙搭接区域的墙体强度和搅拌的均匀性，降低墙体发生渗漏水的风险。 7.安全措施

7.1 施工现场安全保证措施

7.1.1建立健全安全生产责任制度和安全生产教育培训制度，制定安全生产规章制度和操作规程，保证本单位安全生产条件所需资金的投入，对所承担的建设工程进行定期和专项安全检查，并做好安全检查记录。

7.1.2按规定配备与工程造价相匹配数量的专职安全员，同时在工作中选择责任心较强的员工并经培训考试合格后作为兼职安全员。 7.2 用电安全保证措施

7.2.1施工现场用电，严格执行《施工现场电气安全管理规定》，加强电源管理，防止发生电气火灾。

7.2.2电工必须持有效证件上岗，严禁非电工人员进行电气设备安装、维修及拆除。 7.2.3現场施工用电采用三相五线制。

7.2.4特殊情况下需带电操作时，配备必要的安全用具，采取可靠的安全隔离措施，必须指定专业人员进行监护（监护人员必须是电工）。

7.2.5配电箱的配置为总配电箱一分配电箱一开关箱，执行三级配电二级保护的标准，严格执行“一机、一箱、一闸、一漏”标准。

7.2.6照明与动力用电分开，插座上标明设备使用名称。电压ll0V及以上的灯具只可作固定照明用，其悬挂高度不得低于2m，低于2m时应设保护罩，以防人员意外接触。 7.2.7电缆线及支线架空或埋地，架空敷设采用缘子，不直接绑扎在金属构架上，严禁用金属裸线绑扎。

7.2.8施工现场供电线路、电气设备的安装、维修保养及拆除工作，必须由专业人员（经有关部门培训并考试合格、持有效证件上岗的维修电工）进行。

7.2.9对易燃易爆、危险品存放场所的设备，要加强监控、检查工作，发现问题立即整改。

7.2.10对移动机具及照明的使用应实行二级漏电保护。并经常进行检查、维修和保养。 7.2.11施工现场大型用电设备、大型机具等，配有专人进行维护和管理。 7.3 施工机械安全保证措施

7.3.1施工机械设备在使用期间，指定专人负责维护、保养，严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察及工作后的检查保养制度，保证机械设备的完好率和使用率。

7.3.2所有机械操作人员均经过培训合格后，持证上岗；所有机械均分别制定安全操作规程，并挂牌明示。吊车起重作业，认真贯彻“十不吊”原则，操作人员持证上岗，专人指挥，同时在作业区范围内挂标牌，严禁闲杂人员进入，实行安全员值班制度，确保安全。 8.环保措施

8.1各类材料、设备等堆放位置根据总包单位现场总体部署进行布置，后台自动拌浆系统位置应便于材料进场及避免二次搬运。工地现场机具、料具和施工材料堆放整齐。

8.2全自动拌浆系统区域采用彩钢瓦进行围挡。TRD施工使用散装水泥，预先装入密闭的筒仓内；膨润土使用袋装，统一码放并进行覆盖。

8.3施工现场设置以明沟、集水池为主的临时排水系统，施工污水经明沟引流、集水池沉淀滤清后，间接排入下水道。

8.4工程材料、制品构件分门别类、有条理地堆放整齐；机具设备定机定人保养，保持运行正常，机容整洁。

8.5施工过程中按环境保护要求采取措施控制扬尘。施工现场车辆出入口处设置车辆冲洗及沉淀池，对进出车辆采取冲洗等措施确保车身、轮胎不带泥土，土方运送车辆驶出施工场地要加盖，防止污染道路和环境。

8.6加强施工泥浆管理，防止泥浆污染场地。TRD施工产生的置换土集中堆放，待达到一定的强度统一进行外运。 9.效益分析

本工法满足国家关于建筑节能工程的有关要求，减少了后期堵漏等维修费用，节约了资源，缩短了工期，而且对减轻结构自防水的压力有着更重要的意义。

等厚度的连续墙，通过横向运动成墙,可以形成相同厚度的墙体，是真正意义上的“墙”而绝不是“篱笆”。因此,防渗效果远远优于柱列式连续墙和其他非连续防渗墙,渗透系数都能达到10-7。由于墙体是连续的、等厚度的，所以不仅防渗效果好，而且墙体倾斜小,强度非常均衡。 通过应用本工法，可提高深基坑止水的施工技术水平，使施工的质量管理工作得到全面提升，为国家、行业制定与修订相应的专业技术规范积累宝贵经验。 10．应用实例 10.1 项目概述

10.1.1 新建南京河西城市生态公园项目位于南京市河西新城区中心地块的江东中路、黄河路、恒河路、天河路围合区域，公园主体为地下停车场（地下两层）及地面道路，停车场位于正在设计建造的生态公园的东侧地下，整个项目地理位置重要,区位条件优越,交通便捷,上部公园环境优美。基地正东侧是南京市在建的重要地标建筑——南京中心。基地北侧的江东中路上有在建的宁和城际轨道线与有轨电车线路，项目东北角下沉广场与地铁黄河路站相连通。 图3.项目所在位置

10.1.2 地库基础底板面结构顶相对标高-10.350，地库基坑挖深为10.25m。北侧下沉式广场基础底板面结构相对标高-7.200，北侧下沉式广场基坑挖深为6.9m。车库基坑外侧围护体采用灌注桩排桩围护墙结合外侧止水帷幕，北侧采用800mm厚TRD等厚度水泥土搅拌墙作为止水帷幕，南侧采用超深三轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕，基坑内竖向一道砼支撑。地下室采用整板基础。围护体平面布置示意图如图1.1所示：

图4.围护体平面布置示意图 10.2 设计要求

10.2.1为减小基坑内抽降承压水对周边环境特别是北侧地铁车站的影响，北侧采用800mm厚TRD等厚度水泥土搅拌墙隔断坑内外承压水的水力联系。

10.2.2 TRD等厚度水泥土搅拌墙止水帷幕深度达50m，需进入中风化泥岩层不小于500mm，施工难度较大，因此在正式施工前，需进行非原位的试成墙试验。

10.2.3 TRD等厚度水泥土搅拌墙采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。根据成墙范围内所有土层的特性确定墙体水泥掺量，水泥掺量不小于25％，水灰比1.5，具体水灰比根据试成墙试验确定。

10.2.4 TRD等厚度水泥土搅拌墙的墙体垂直度偏差不大于1/250，墙位偏差不大于+20mm~-50mm(向坑内偏差为正)，墙深偏差不得大于50mm，成墙厚度应不小于设计墙厚，偏差控制在0~-20mm（控制切割箱刀头尺寸偏差）。

10.2.5 TRD等厚度水泥土搅拌墙采用三工序成墙施工工艺（即先行挖掘、回撤挖掘、成墻搅拌），对地层先行挖掘松动后，再进行喷浆搅拌固化成墙。

10.2.6TRD等厚度水泥土搅拌墙成墙搅拌结束后，切割箱应继续向前挖掘推进，确保切割箱在固化成墙宽度之外进行起拔，且在切割箱起拔过程中对切割箱范围进行喷浆搅拌，确保对切割箱占据空间进行密实填充和有效加固，防止对试成墙产生不利影响。 10.3施工重难点

10.3.1“桩墙合一”技术,本工程围护桩兼作正常使用阶段地下室侧壁的一部分。 10.3.2周边环境复杂，基坑北侧为地铁车站，距离帷幕外边线37.9～42.4m。

10.3.3施工难度极大，地层复杂，上部约40m厚粉砂、粉细砂层，TRD墙深50m，穿透粉细砂层进入卵石土层。

10.3.4施工风险极大，围护钻孔灌注桩已施工，存在扩径、蹋孔的可能，TRD后施工安全风险极大。

10.3.5工期异常紧张，按照业主指令，要求24天须完成约480延米止水帷幕施工。 10.4施工参数

本工程TRD等厚度水泥土搅拌墙施工按以下参数进行：

10.4.1切割箱体配置：墙深50m，共14节切割箱，由下至上排列分别是：1节3.55m被动轮+13节3.65m切割箱，总长51m。

10.4.2切割刀具配置：墙厚800mm，采用550mm~800mm宽度的刀具，呈菱形布置，确保全断面切割土层。

10.4.3水泥掺量：25 %（ 450 kg/m3）。

10.4.4固化液水灰比：1.2～1.5（每桶水 1200kg～1500kg、水泥1000kg），每桶浆液用水量、水泥量通过电脑计量。根据混合泥浆的状态进行调整，在不减少水泥用量的前提下，尽可能使用小的水灰比。

10.4.5固化液比重：1.37～1.44。 10.4.6膨润土掺量：5.5%（100kg/m3）。

10.4.6每延米打入固化液数量18桶（每延米水泥用量18t）。 10.4.7挖掘液配合比

水（kg） 膨润土（kg） 单桶体积（L） 比重 1000 200 1077 1.11 1000 50 1019 1.03 10.4.8固化液配合比

水（kg） 水泥（kg） 单桶体积（L） 比重 1200 1000 1529 1.44 1500 1000 1829 1.37

10.4.9挖掘液、固化液比重采用泥浆比重计测试，每台班抽检一次。