TRD工法地下连续墙在建筑密集地区的应用

1 工艺简介

TRD地下连续墙技术是国际上近年来开发的一种新的施工方法，该设备由主机和刀具2大部分组成，主机可沿造墙的方向移动，所带的链锯式刀具插入地基中并沿刀架横移，同时做回转运动，在深度方向上将各层土全方位搅拌、混合，灌入水泥浆液并与原状土进行混合搅拌形成等厚度、质量均匀的水泥加固土地下连续墙。

1.1 技术特点

施工深度大，最大深度可达60m；适应地层广，对硬质地层（硬土、砂卵砾石、软岩石等）具有良好的挖掘性能；成墙品质好，在墙体深度方向上可保证均匀的水泥土质量，强度高、离散性小、截水性能好；设备高度低(13.5m），高安全性、稳定性好；连续成墙，无缝连接，墙体等厚，H型钢可以最佳间距设置；噪音、振动较小。

1.2 工艺原理

1）与传统的单轴或多轴螺旋钻孔机所形成的柱列式水泥土搅拌连续墙工法不同。首先将链锯形切削刀具插入地基，掘削至墙体设计深度，然后注入固化剂，与原位土体混合并持续横向掘削、搅拌，水平推进，构筑成高品质的水泥土搅拌连续墙。

2）通过动力箱液压马达驱动链锯式切割箱，分段连接钻至预定深度，水平横向挖掘推进，同时在切割箱底部注入固化液，使其与原位土体强制混合搅拌，形成的等厚度水泥土搅拌墙，也可插入型钢以增加搅拌墙的刚度和强度。

3）将水泥土搅拌墙的搅拌方式由传统的垂直轴螺旋钻杆水平分层搅拌，改变为水平轴锯链式切割箱沿墙深垂直整体搅拌。

2 工程概况

2.1 工程简介

天津市民园体育场提升改造工程位于天津市和平区重庆道、河北路、大理道与衡阳路所围地块内，地下2层，地下室面积2.5万m2，框架-剪力墙结构；地上建筑为框架结构。

工程位于天津五大道风情区的中心，四周均临近和平区重要道路，道路以外均为1～4层老建筑物，年代久远，大都为砖木结构，结构稳定性差。基坑南侧距大理道用地红线4.7m，距1～3层建筑物约19.0m；西侧距衡阳路用地红线最近处约7.7m，距1～4层建筑物最近处约21.7m；北侧距重庆道用地红线最近处约10.0m，距2层建筑物最近处约22.4m；东侧距河北路用地红线最近处约9.4m，距1～2层建筑物最近处约24.4m。

2.2 支护形式

TRD地下连续墙，有效墙顶标高-1.600m，有效宽度850mm，有效桩长33.5m，周长593.55m。固化剂采用P.042.5普硅水泥，掺入比≮25%，水灰比1.0～2.0。700mm×300mm×13mm×24H型钢，间距 600mm，有效桩顶标高-0.300m，有效桩长24.0m，共789根；有效桩长21.0m，共197根。

3 主要工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

3.1.1 测量放线

施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护墙中心线角点坐标，利用测量仪器进行放样并进行坐标数据复核，同时做好护桩。

3.1.2 开挖沟槽

根据TRD设备重量，围护墙中心线放样后，对施工场地进行铺设钢板等加固处理措施，确保施工场地满足机械设备对地基承载力的要求，确保桩机的稳定性。用挖掘机沿围护墙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。

3.1.3 吊放预埋箱

用挖掘机开挖深度约5m、长度约2m、宽度约1m的预埋穴，利用吊车并将预埋箱吊放入预埋穴内。

3.1.4 桩机就位

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。

3.1.5 切割箱与主机连接

用指定的履带式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工序。

3.1.6 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。

3.1.7 成墙

测斜仪安装完毕后，主机与切割箱连接。在切割箱底部注入挖掘液预先切割土层一段距离，再回撤挖掘至原处，开始固化液使其与原位土体强制混合搅拌，形成等厚水泥土地下连续墙。

3.1.8 浆液流动度测试

通过测试混合泥浆的流动度进行成墙品质的管理。

3.1.9 插入型钢

待施工至一定工作面后，进行型钢插入作业。采用55 t履带吊机起吊H型钢，型钢必须保持垂直状态，将H型钢底部中心对正桩位中心，沿定位卡慢慢垂直插入水泥土搅拌桩体内。内插H型钢，型钢插入垂直度偏差不得＞1/300，H型钢插入时间必须控制在搅拌墙施工完毕3 h内。

当H型钢插入到设计标高时，用14mm吊筋将H型钢固定。溢出的水泥土进行处理，控制到一定标高，以便进行下道工序施工。待水泥土搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

若H型钢插放达不到设计标高时，可采用辅助措施下沉，严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法，见图1-图4。

图1 H型钢吊放

图2 H型钢定位

图3 H型钢固定

图4 H型钢成型

3.1.10 置换土处理

将施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放，集中处理。

3.1.11 拔出切割箱

一段工作面施工结束后，利用TRD主机将切割箱分段拔出。

3.1.12 型钢拔除

在围护结构完成使用功能后，由总包方书面通知进场拔除。型钢拔除应事先采取减阻措施，拔除后应注浆填实桩孔。

型钢两面用钢板贴焊加强，顶升夹具将H型钢夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至吊车配合将H型钢拔除。

桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头φ100 mm圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成φ100mm；如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待两面贴焊钢板后才能进行拔除施工。

3.2 施工要点

1）施工前利用水准仪实测场地标高，利用挖掘机进行场地平整；对影响TRD工法成墙质量的不良地质和地下障碍物，应事先予以处理；同时应适当提高水泥掺量。

2）局部土层松软、低洼的区域，必须及时回填素土并用挖机分层夯实，施工前根据TRD设备重量，对施工场地进行铺设钢板等加固处理措施，钢板铺设不应少于2层，分别平行与垂直于沟槽方向铺设，确保施工场地满足机械设备地基承载力的要求；确保桩机、切割箱的垂直度。

3）采用三循环成墙的施工方法(即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌)，对地基土充分混合、搅拌松动后再进行固化成墙搅拌。

（1）施工时应保持TRD桩机底盘的水平和导杆的垂直，施工前采用测量仪器进行轴线引测，使TRD桩机正确就位并校验桩机立柱导向架垂直度偏差＜1/250。

（2）根据等厚度水泥土搅拌墙的设计墙深进行切割箱数量的准备并通过分段续接切割箱挖掘，打入到设计深度。

（3）切割箱自行打入时，在确保垂直精度的同时，将挖掘液的注入量控制到最小，使混合泥浆处于高浓度、高粘度状态，以便应对急剧的地层变化。

（4）施工过程中通过安装在切割箱体内部的测斜仪，可进行墙体的垂直精度管理，墙体的垂直度偏差≯1/250。

（5）测斜仪安装完毕后，进行型钢水泥土墙体的施工。当天成型墙体应搭接已成型墙体约50 cm；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，见图5。

图5 搭接施工

4）型钢插入。在H型钢顶端双面焊接加强板且在距H型钢顶端0.2m处开一个圆形孔，孔径约10 cm。若所需H型钢长度不够，需进行拼焊，焊缝应均为坡口满焊。

根据设计要求，本围护桩的H型钢在主体结构强度达到设计要求后，必须全部拔出回收。H型钢在使用前必须涂刷减摩剂，以利拔出；要求型钢表面均匀涂刷减摩剂。减摩剂必须用电热棒加热至完全融化，才能涂敷于H型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。

型钢宜采取整材，当需采用分段焊接时，应采用坡口焊接，焊缝质量等级不应低于二级。单根型钢中焊接接头不宜超过2个，焊接接头的位置应避免在型钢受力较大处(如支撑位置或基底开挖面上下5m范围)，相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜＜1m。

5）成墙搅拌结束后或因故停待，切割箱体应远离成墙区域不少于3.4m并注入高浓度的挖掘液进行临时退避养生操作，防止切割箱被抱死。

6）一段工作面施工完成后，进行拔出切割箱施工，利用TRD主机依次拔出，时间应控制在3 h以内，同时在切割箱底部注入等体积的混合泥浆。

7）拔出切割箱时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做调整。

8）加强设备的维修保养，特别是在硬质地层作业，钻具磨耗大，要准备各类备件，及时更换镶补，确保正常施工。同时必须配置备用发电机组，在市电供给不正常的情况下，一旦停电可及时恢复供浆、压气、正常搅拌作业，避免延误时间造成埋钻事故。

9）加强对TRD工法施工过程的监理及对成型墙体的质量检测工作，如发现质量问题应主动与业主及设计单位联系，以便及时采取补救措施，避免造成不必要的损失。

3.3 质量控制

1）做到工艺检查、设备检查、施工操作检查，建立严格验收把关制度。

2）施工现场专人检查复核桩机垂直度、桩机的移位，切割箱的钻进深度、挖掘速度，检查浆液的拌制、控制水灰比。

3）切割箱打入、拔出由现场指挥负责，施工前需检查桩机平稳性，做到固定端正，桩架垂直并采用测量仪器或其他手段，完成桩架的水平度，桩架的垂直度确认，在确认无误后，指挥下达操作命令。

4）整个施工接受监理的监督，听从监理有益的建议并与工程有关协作单位建立良好协作关系，确保工程顺利进行。

4 应用效果

民园体育场提升改造工程是天津市重点工程，施工现场四周皆为天津市历史风貌建筑，通过使用TRD地下连续墙技术，有效减小了基坑支护位移，水平位移监测远小于报警值；同时减轻了基础施工对周边道路及已有建筑的影响，有效保护了五大道历史风貌建筑。

TRD工法与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，成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、H型钢间距可任意设置。另TRD桩机采用液压作为动力较传统的单轴或多轴螺旋钻孔以电为动力更稳定强劲，其强劲的动力确保了其能在杂填土、地下障碍物等各类土层以及砂砾石层甚至岩层中的成墙施工，施工深度最大可达60m且TRD桩机整体高度仅为10m，对于高度受限的施工现场和靠近周边建筑物的施工十分有利。