高压线下地铁车站TRD工法止水帷幕施工技术应用

文／苏州市轨道交通集团有限公司 薛永健 李文峰 陈鹏

中铁七局集团有限公司 牟争强

苏州大学轨道交通学院 钱林根

关键字:基坑工程；TRD工法；施工质量；强度

TRD（Trench-Cutting and Re-mixing Deep Wall Method）工法是等厚度水泥土地下连续墙的施工方法，即将锯链式切割箱插入土层中，锯链式切削器边回转边沿水平方向掘削前进，同时向土层中注入固化液并与切削下来的土在原地搅拌混合，进而形成地下水泥土连续墙[1-3]。

TRD工法具有如下特点：机架重心低、稳定性好；成墙深度深、质量好；适用于不同性质土层；工程造价高、施工工期长[4-5]。由于在基坑上方有高压电线或含水层深厚等特殊环境及工程地质与水文地质条件下，常用的三轴搅拌桩、地连墙（兼作）止水帷幕，或因其机架太高（或地连墙钢筋笼吊装高度较高）施工不安全、或受施工工艺限制达不到设计桩长要求而不能采用，因此TRD工法墙可替代三轴搅拌桩、地连墙用作为止水帷幕[6-7]。此外，TRD工法墙在基坑工程中还可用于（作）槽壁加固、坑中坑加固、隔离墙[8]以及支护结构（墙中插入型钢构成型钢水泥土搅拌墙）[9-10]。

本文结合苏州轨道交通3号线群星二路站基坑TRD工法墙的工程实践，介绍了TRD工法墙施工方法与流程、施工质量控制要点，分析了墙体强度检测结果。

1 工程概况

群星二路站为苏州轨道交通3号线全线的第21座车站，也是3号线与7号线的换乘站。车站为地下二层岛式站台车站，车站大里程端头预留与7号线“L”型换乘节点。车站标准段、端头井以及换乘节点处基坑开挖深度分别为17.978m、19.50m和25.06m。

车站基坑主要采用地下连续墙+内支撑的围护结构型式。标准段为800mm厚地连墙+一道钢筋混凝土支撑（第一道）+四道钢支撑；端头井为1000mm厚地连墙+一道钢筋混凝土支撑（第一道）+四道钢支撑（第四道钢支撑需要换撑）；换乘节点处为1000mm厚地连墙+二道钢筋混凝土支撑（第一、第五道）+五道钢支撑（第四、第六道钢支撑需要换撑）。

由于车站局部位置上方有架空高压线，地下连续墙施工安全难以保证，因此局部区域将地连墙支护改为钻孔灌注桩（φ1000@1200）+TRD止水帷幕（厚850mm、深34m）支护（支撑布置不变），高压电线围护结构平、剖面布置图如图1～图2所示。

图1 高压电线下TRD止水帷幕平面图

图2 高压电线下TRD止水帷幕剖面图

2 施工方法及流程

2.1 施工方法

本工程TRD工法止水帷幕施工采用三工序施工方法（即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌）。

2.2 施工流程

施工流程具体如下。

(1)测量放线

施工前，根据所提供的坐标基准点，利用测量仪器进行放样，同时做好护桩。并及时完成测量报验。

(2)开挖沟槽

为满足机械设备对地基承载力的要求，施工场地采取铺设钢板等措施。施工前用挖掘机沿止水帷幕中心线方向开挖工作沟槽（宽约1.4m，深约1.2m），探明地表浅层是否存在地下障碍物，并用素土及时回填。

(3)吊放预埋箱

利用挖掘机沿止水帷幕中心线开挖深约3m、长约2m、宽约1m的预埋穴之后，用吊车将预埋箱吊放入预埋穴内。

(4)主机就位

主机就位时，注意观察上、下、左、右各方向，发现障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，应保证机具平稳。

(5)切割箱与主机连接

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至设计深度。

(6)安装测斜仪

切割箱自行打入到设计深度后，安装测斜仪。

(7)TRD工法成墙

采用三步法进行成墙施工。第1步——先行挖掘：通过压浆泵注入挖掘液，切割箱向前推进，挖掘松动原土层、切割成槽一段行程；第2步——回撤挖掘：根据作业工效，一段行程的成槽完成后，切割箱再回撤至切割起始点；第3步——成墙搅拌：切割箱回撤至切割起始点后调换浆液，通过压浆泵注入固化液，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。

3 施工参数

（1）TRD-D型机切割箱配置

60m墙体切割箱配备由下至上排列分别是：1节3.55m被动轮+8节3.66m切割箱+1节2.4m切割箱，总长35.23m，余尺1.23m。

（2）切割刀具配置：墙厚850mm，采用450mm～850mm宽度的刀具，呈菱形布置，确保全断面切割土层。按1.2m间距布置刀排，型号为450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm、800mm、850mm、共9种。

（5）水泥掺量：25%（450kg/m3）。

（6）固化液水灰比：1.0～1.5（每桶水1000kg～1500kg、水泥1000kg）。

（7）固化液比重：1.37～1.50。

（8）膨润土掺量：100kg/m3

（9）挖掘液配合比

挖掘液配合比如表1所示。

表1 挖掘液配合比

4 施工质量控制要点

（1）机架稳定、位置准确

施工前，应做好场地平整、加固以及测量放样工作。

（2）原材料质量可靠

对原材料应进行抽检，保证其质量满足设计要求。

（3）成墙垂直度符合设计要求

主机就位拼装完成后，用经纬仪分别从正面、侧面校正立柱导向架垂直度；

成墙施工时，利用切割箱体内安装的测斜仪，实时监控切割箱面内与面外的偏差情况，确保墙体垂直度。

（4）规范施工方法

严格按三步法进行成墙施工，并合理控制切割箱横向推进速度、挖掘液与固化液配合比以及注浆压力，确保水泥土被均匀搅拌。

（5）加强冷缝处理措施

因各种原因造成不能24小时连续施工而出现冷缝时，在接缝处对已成墙体重新切割（长度为50cm），保证墙体接缝的有机衔接。

5 墙体检测强度

成墙施工时，现场采取外溢水泥土浆液装入试模后（如图3所示），带回实验室进行养护，测定不同龄期的水泥土试块强度；成墙结束一定时间后，现场钻芯取样（如图4所示），并对芯样进行抗压强度试验。

图3 水泥土试块

图4 水泥土芯样

水泥土试块强度如表2所示，芯样强度如图5～图6所示。

表2 水泥土试块强度

图5 南侧墙体芯样强度散点图

图6 北侧墙体芯样强度散点图

由表2、图5～图6可知：

（1）试块强度随养护龄期增加而增大；

（2）由于养护条件、取芯对芯样扰动损伤、取芯位置（为避免取芯不当而造成墙体渗漏，本工程取芯位置位于TRD工法墙墙体与地连墙搭接处，且在TRD工法墙墙体端部，此处墙体施工质量往往不易保证）等原因，试块强度高于芯样强度。

（2）南侧墙体芯样强度最小值、最大值分别为0.27MPa、8.66MPa，平均值为1.97MPa；北侧墙体芯样强度最小值、最大值分别为0.49MPa、2.89MPa，平均值为1.62MPa。芯样强度存在一定离散性，且南侧墙体芯样强度离散性大于北侧墙体芯样。芯样强度存在一定离散性，可能与土层性质及施工参数有关。

6 结语

采用TRD工法，保障了苏州轨道交通3号线群星二路站高压电线下基坑止水帷幕施工的安全性，满足了基坑止水的设计要求。墙体中钻取的芯样实测强度特点表明，TRD工法止水帷幕施工质量受施工方法、施工参数以及土层性质等多种因素的影响，因此，需要深入研究施工方法、施工流程以及施工质量控制要点等，以确保其施工质量和在工程中的不断推广应用。