超深TRD工法墙在地铁保护区工程施工中的应用

陈思慧（上海隧道工程有限公司，上海 200438)

TRD （Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method，等厚度水泥土地下连续墙工法）工法墙具有施工精度高、整体性好、抗渗能力强等优点，越来越多地应用于地铁保护区内深基坑工程中[1-2]。

1 工程简介

上海南站站为地下三层双柱岛式车站，车站外包总长度169.295 m，标准段外包宽度 26.4～27.2 m。标准段基坑深度约 25.2 m，坑底位于第 ⑤2-1 粉砂夹粉质黏土层中，采用明挖顺作法施工。围护结构选用 1 200mm厚地下连续墙，墙深 48 m，接头形式为十字钢板接头，墙趾位于第 ⑦2 层粉砂层中。车站沿基坑深度方向设置 7 道支撑，其中第 1、5道为钢筋混凝土支撑，其余均为钢支撑。TRD 工法施工涉及的土层及物理特性如表 1 所示。

车站东侧为已建的万科中心三期基坑，与车站共用围护。南侧为运营中的地铁 1号线区间隧道，距离车站地下墙约 34 m。为确保上海南站站施工期间 1号线的运营安全，在车站南端头井外侧设置 U 字形 TRD 工法墙，深度 65 m，以减少车站减压降水对地铁隧道的影响。其中，车站东侧TRD 工法墙已由万科三期提前施工，如图 1 所示。

表1 上海南站站土层物理特性

图1 上海南站站工程平面图

2 TRD工法施工难点

本工程 TRD 工法墙深度达到 65 m，已达到目前 TRD 工法施工的极限；同时，地下不明障碍物多，地层结构复杂，在横向切割土体的过程中，切割箱受到不同土层的阻力，TRD 工法推进困难，且易造成链条脱落。

3 TRD工法施工

3.1 施工设备及施工参数

施工采用 TRD-Ⅲ 型工法设备，考虑到本工程土层为软土，选用适用软土的标准钨钢刀头，以增强刀头的耐磨性。采用 19 节切割箱进行施工，包含 1 节 3.5m被动轮、1 节1.2m切割箱及 17 节 3.65m切割箱。

本工程 TRD 工法采用“三循环”工艺。由于墙深达到65 m，为减少切割箱先行挖掘的阻力，先行挖掘采用钠基膨润土切削液，膨润土掺量为 5%；固化液采用 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥，水灰比 1.2，水泥掺量 25%。

3.2 TRD工法施工要点

（1）由于施工场地地下障碍物多，在 TRD 工法墙施工前，对地下 3m深范围内障碍物进行清除，并在清除障碍物的区域及时回填素土，再用挖机分层夯实。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，确保桩机及切割箱的垂直度。

（2）由于上海南站站 TRD 工法深度达到 65 m，切割箱受到阻力较大，所以为确保顺利推进，施工时切割箱保持 5°倾斜进行切削推进。

（3）施工过程中一旦出现冷缝则在接缝处对已成墙(长度为 1 m)重新切割搅拌，确保止水效果。

4 基坑施工过程中的其他措施

（1）合理安排降水方式。基坑内严格按照“适时、适量、有控制”要求降水，承压水降水时根据实测承压水水头标高及开挖深度按需降水，地下水位保持在开挖面下 1m以内，避免过量降水，坑内外均要设置观测井，加强观测，必要时回灌水，避免降压过量危及周围环境安全。基坑开挖前进行降水试验，以验证围护结构止水封闭性。

（2）开挖及支撑措施。基坑严格按照“分区、分块、对称、平衡、限时”原则指导开挖，严格控制纵坡≤1：3，明确挖土施工和支撑架设的时间进度安排，加强设备投入和现场施工组织。基坑开挖施工时，提前做好钢支撑预拼装，待开挖至每层土完成后，可立刻进行钢支撑安装。开挖后 6 h 内完成钢支撑架设。

（3）调整盾构进出洞加固时间。盾构进出洞加固一般情况下于主体结构完成后至盾构进出洞之前进行。此次考虑到最大程度减少车站施工对已运行 1号线区间的影响，最大程度加强影响范围内的土体强度，此次靠近 1号线区间的盾构地基加固，于地下连续墙完成后至土方开挖之前进行。

（4）结构回筑措施。做好劳动力及机械设备进场计划，待支撑拆除完成具备施工条件后，即刻进行混凝土楼板施工，缩短混凝土楼板制作形成时间；各层楼板可采用早强混凝土进行浇筑，缩短混凝土楼板达到设计强度时间。

5 效果分析

5.1 地铁1号线保护要求

地铁 1号线保护等级为一级。地铁结构保护要求为：①地铁结构的沉降（或隆起）变化累计量和水平位移变化累计量＜10 mm。②水平直径收敛变化量累计＜10 mm。

同时，为确保地铁1号线运营安全，设置地铁 1号线变形报警值为：①地铁结构位移、沉降或隆起、收敛变化量连续 3 天同方向日变量达到 0.5 mm。②监测值超过总变形控制量的 1/2 时。

5.2 TRD工法墙隔离效果理论分析

上海南站车站施工需对⑦层承压水层进行减压降水，水位降深 1～3 m。根据地质情况，对有无 TRD 工法墙两种情况进行降水云图分析，如图 2、图 3 所示。

图2 有TRD情况下⑦层承压水减压降水稳定后的水位降深云图（m）

图3 无TRD情况下⑦层承压水减压降水稳定后的水位降深云图（m）

根据上述计算结果，有 TRD 情况下，坑内满足水位降深要求时，对基坑周边影响最大处位于标准段中部，坑外最大水位降深 1 m，在运行地铁区间处水位降深仅为 0.2m左右；无 TRD 情况下，降压满足水位降深要求时，对基坑周边影响最大处位于南端头，坑外最大水位降深约为 3 m，在运行地铁区间处水位降深为 1.0～1.6m。

同时，根据降水云图，考虑降水引起的固结沉降，计算⑦层降压满足要求时，对坑外产生沉降影响。具体云图如图4、图 5 所示。

图4 有TRD情况下降水引起周边沉降云图（mm）

图5 无TRD情况下降水引起周边沉降云图（mm）

根据计算结果，有 TRD 情况下，降压对基坑周边影响最大处位于标准段中部，坑外最大沉降约为 4.5 mm，在运行地铁区间处沉降仅为 0.75m左右；无 TRD 情况下，降压对基坑周边影响最大处位于南端头，坑外最大沉降约为 10 mm，在运行地铁区间处沉降为 3～5mm。

5.3 TRD工法墙实施效果

上海南站站在完成主体结构土方开挖后，运营中的地铁1号线盾构隧道沉降 2.85 mm，隧道收敛变形 2.1 mm，未出现隧道渗漏现象，变形控制良好。

6 结 语

上海南站站 TRD 工法墙自 2017年8月10日开始下沉切割箱，至2017年8月17日累计完成 130m工法墙施工，每日成墙 8～10 m，每次切割箱起拔约 2 d，每次切割箱下沉约 1.5 d。施工设备、链条及刀具均由日本进口，施工过程中未出现切割箱抱死、链条断裂等情况。

上海南站站基坑施工引起的地铁 1号线盾构隧道变形满足控制指标，TRD 工法施工取得了圆满成功，为今后类似工程提供了借鉴经验。