超深 TRD 工法在止水帷幕工程中的应用

冯 师（城盾隧安地下工程有限公司，上海 201108）

随着城市轨道交通的不断发展以及对地下空间开发利用规模的不断扩大，基坑施工的深度不断加深，对施工安全的要求也越来越高。而控制基坑施工安全的关键因素主要是地下水控制，尤其是承压水控制。目前，常规的止水帷幕施工工艺受限于设备能力，已无法满足超深基坑止水帷幕的施工需求。

1 工程概况

1.1 工程简介

硬 X 射线自由电子激光装置项目共有 5 座工作井，其中4 号工作井规模 55 m×50 m （内净），如图 1 所示。基坑开挖深度约为 39.637 m，采用 1200 mm 厚地下连续墙，地下连续墙深度达到 85.8 m，需隔断地下 ⑦2 层承压水，且周边环境要求较高，为降低开挖过程的渗漏风险，需在地下连续墙外侧设置一道止水帷幕。

图 14号工作井平面图

1.2 工程水文情况

4 号井场地范围内 TRD 止水帷幕所涉及的土层见表 1。

表14 号井 TRD 止水帷幕涉及土层表

为降低基坑开挖过程的渗漏风险，止水帷幕需隔断⑦2 层承压水，需在基坑外设置 1圈止水帷幕，加固范围＋4.50～-65.50 m，深度 70 m，需满足 28 d 无侧限抗压强度 ≥0.8 MPa、渗透系数≤10～7 m/s 的设计要求。

2 超深 TRD 工法

TRD工艺具有施工机械高度低、整体稳定性好、墙体垂直精度高、墙体连续性好、墙体等厚度无接缝、作业效率高、经济性好的优势，但目前市面上的 TRD 设备无法满足70 m 深度的施工要求。因此，由上海隧道工程有限公司与上海工程机械厂有限公司根据本工程需求，联合研发了一种超深等厚度水泥土搅拌墙设备—TRD-80 E 工法机，施工最深深度可达86m。

2.1 TRD-80E 工法机结构

图 2 为 TRD-80E 工法机结构图，表 2 为 TRD-80E 工法机各部件名称及说明，表 3 为 TRD-80E 主机主要技术参数。

表2 TRD-80E 主机主要技术参数

图2 TRD-80E 主机外形图

2.2 关键技术

（1）双动力源配置，解决了传统设备单一动力源带来的安全风险，为超深施工提供了有效保障。

（2）配置实时测斜装置并对倾斜仪防水密封性能进行提升，采用更严格的装配工艺和密封措施,增加渗漏性能试验，使用加压装置来检测传感器的密封性能。

（3）为避免超深施工，土体将箱体“抱死”情况发生，对切割箱体抗压强度进行提升。轻型箱体增加内部隔板的数量，纵向隔板由 3 块增加为 8 块，横向隔板由 3 块增加为 4 块，增加 24 根支撑管；端部切割箱增加内部隔板的数量，纵向隔板由 1 块增加为 4 块，横向隔板由1块增加为 2块，增加 7 根支撑管。

（4）研发的切割箱体，大大增强了切割箱体的结构刚度，弥补了超深施工土压力对箱体的结构弱化。减小了超深施工箱体的结构变形。

（5）横推能力的提升。为增加设备的横推能力，上下横推油缸铰点的间距由 4.7 m 增加至 5.7 m，力矩增加到原来的 121%。

（6）液压管路和浆气管路排布提升。管路的布置更趋合理，管路的安装和维修更方便；更换了泥浆管路的流量计，质量更可靠，采集数据更准确。

3 超深 TRD 工艺流程

3.1 超深 TRD工 艺流程图

本工程采用 TRD-80E 功法及进行止水帷幕施工，施工流程图如图 3 所示。

图3 超深TRD工艺流程图

3.2 超深 TRD 工艺施工工序

（1）现场勘测、导墙制作设备进场。设备进场前首先对项目现场进行勘测，然后进行导墙制作，确保场地满足设备自重和垂直度控制的要求。

（2）场地平整、机械拼装及后台布置。TRD-80E 工法机行走路线软弱地面必须加垫材料夯实、夯平，对施工区域场地进行平整后进行主机拼装和后台布置。

（3）测量放样。施工前需精确地计算出 TRD 止水帷幕中心的坐标，采用全站仪精确放样，之后进行坐标数据复核，同时做好标记桩。通知监理单位进行复核确认并及时完成测量报验。

（4）导向槽、预埋穴挖掘，吊放预埋箱。利用挖掘机沿已成导墙区域开挖沟槽，宽度一般为 1.5 m，深度为 1.5 m，在沟槽区域内开挖预埋穴，深约 3～5 m、长约 2 m、宽约1 m。并用吊车将预埋箱吊放入预埋穴内。

（5）桩机就位，设置定位线，切割箱自行打入挖掘。移动前先检查路线周围是否有障碍物，若有障碍物，先清理完障碍物再进行桩机的移动。移动时需要有专职的指挥员来指挥 TRD-80E 桩机移动，确保移动过程中的安全性。移动后检查桩机的定位情况，确保 TRD-80E 主机的稳定性。切割箱向下切割，埋入第一节切割箱。

（6）安装测斜仪，切割箱与主机连接。用吊车将下一节切割箱放入预埋穴并通过架台固定，移动 TRD-80E 主机头到预埋穴上方，连接切割箱后将其提起，在移动到工作点位后，连接测斜仪确保垂直度偏差保持在 1/300 以内，再将切割箱与上一节切割箱连接，连接后向下切割。重复上述步骤到切割箱达到指定要求。

（7）等厚度水泥土搅拌墙工法成墙。切割箱下放至设计深度后，进行等厚度水泥土搅拌墙 3 步法施工,如图 4所示。

图4 等厚度水泥土搅拌墙3步法施工步骤图

（8）撤离加固区、切割箱养生。成墙 6 m 后，需立即撤离喷浆区域，切割箱距离喷浆区域必须 ＞3 m，进入安全区，可进行下一步操作。

（9）拔出切割箱、设备退场。将切割箱进行匀速、缓慢起吊，同时注入与其他区域同等配比的水泥浆液。工作结束后，专人指挥 TRD-80E 工法机退出施工现场。

4 应用情况

TRD-80E 在上海硬 X 射线激光装置项目 4 号井施工以来，工作状态良好，项目施工段深度 70 m，槽宽 900 mm，成墙速度平均为 1.5～2 h/m，完成长度 322.6 m，整个施工过程历时 142 d。

施工结束后，第三方检测公司对 TRD 止水帷幕进行检测，抗压强度为 0.84～1.01 MPa，渗透系数为 5.91×10-8～7.45×10-8cm/s，设计抗压强度为＞0.8 MPa，设计渗透系数为＜10-7cm/s，抗压强强度、抗渗指标均满足设计要求。

基坑开挖前，在 TRD 止水帷幕与地下连续墙之间进行了抽水试验，停抽后，观测 4 JG 7-1～4 JG 7-3 水位恢复情况，水位恢复缓慢，恢复速率较为平缓，10 d 水位恢复约10 m，平均每天恢复 1 m，1 h 仅恢复 0.04 m，说明 TRD止水帷幕效果较好。

5 结 语

根据工程需求，施工企业与设备生产商共同研发了可施工最深深度达 86 m 的 TRD-80E 工法机，创新型地采用了在任意深度增设喷浆口的方式，解决了超深土体加固均匀性的难题。TRD-80E 工法机在硬 X 射线自由电子激光装置项目 4号井成功应用，形成了一套超深施工精度高、成强质量好、适应地层广、施工周期短的超深水泥系止水帷幕技术，为城市建设提供了强有力的技术支持。