浙江省地矿建设有限公司 上海 200433
摘要：南京某深基坑项目拟采用TRD工法施工等厚度水泥土搅拌墙作为隔水帷幕，深度为55～67m，需穿过中密实性砂层和中粗砂夹砾石层等硬质地层，且要求嵌入强风化粉砂质泥岩层不少于1.5m。因此，现场采用“旋挖引孔+TRD切割”的施工工艺进行了非原位成墙试验，试成墙的质量检测表明，墙身的抗压强度及抗渗能力均满足设计要求，验证了该工法在超深、超厚硬质地层条件下，施工隔水帷幕是可行可靠的。试成墙的顺利实施为后续正式墙体施工提供了可靠依据，对该工法在类似工程中的推广应用提供了参考。
关键词：TRD工法；硬质地层；隔水帷幕；成墙试验
1工程概况
1.1概况
本工程分A、B两个地块，其中A地块基坑面积约55275m2，周长约996m；B地块基坑面积约37441m2，周长约772m。地下室2～3层，开挖深度约13.5～16.8m。基坑周边采用灌注桩排桩结合等厚度水泥土搅拌墙隔水帷幕作为围护结构，灌注桩直径介于800～1250mm，超深等厚度水泥土搅拌墙厚700mm，采用TRD工法成墙。基坑围护剖面图如图1所示。
1.2地质概况
等厚度水泥土搅拌墙隔水帷幕成墙范围内，土层从上至下分别为①2层素填土、②1层淤泥质粉质粘土、②2层淤泥质粉质粘土夹粉土、②3层粉质粘土夹粉土、②4层粉细砂、②5层粉质粘土夹粉土、②6层粉细砂、②7层中粗砂混砾石、⑤1层强风化泥质粉砂岩。弱承压含水层组由②4～②7层粉砂构成，水头标高约5.0m。按照设计要求，隔水帷幕墙底应进入⑤1层强风化泥质粉砂岩内不少于1.5m，需穿过平均厚度约13m的②7层中粗砂混砾石，墙深55～67m，施工要求高，难度较大，因此在工程墙体施工前，先期进行非原位成墙试验。
图1 基坑围护剖面图
图2 成墙试验平面布置图（单位：mm）
2成墙试验施工
2.1试成墙目的
本基坑工程的等厚度水泥土搅拌墙隔水帷幕深度较深，最深达到67m，已超出目前现有TRD工法正常施工的最大深度，尚无先例可循；同时，该隔水帷幕需穿过中密实性砂层和中粗砂夹砾石层等硬质地层，且要求嵌入强风化粉砂质泥岩层不少于1.5m，施工存在一定难度，对工艺要求较高。因此，通过成墙试验，可实现以下两个目的：
（1）确定在硬质地层中的超深等厚度水泥土搅拌墙，采用TRD工法施工的成墙质量、水泥搅拌均匀性、强度及隔水性能等，验证TRD工法在该地层条件下的施工能力。
（2）确定该地层条件下，TRD工法等厚度水泥土搅拌墙的施工参数和施工工序，形成施工导则，以指导后续的正式施工。
2.2试成墙主要设备
主机采用TRD-35型柴油驱动设备，具备功率大、施工深度深、施工稳定性好等特点。为满足67米深度要求，共需配备19节切割箱，由下至上排列分别是：1节3.65m导向轮+ 18节3.65m中间切割箱，总长69.35m，余尺2.35m。
2.3试成墙施工工艺
针对本工程地层特点和设计要求，等厚度水泥搅拌墙非原位成墙试验采用“旋挖引孔+TRD切割”相结合的施工工艺，且TRD切割采用三循环作业成墙工艺，以保证TRD工法设备在硬质地层的施工能力和成墙质量。
（1）旋挖引孔辅助工序
为满足试成墙长度6m，考虑TRD工法切割箱打入和起拔位置，采用旋挖机作为辅助措施时，共引孔4个，直径1m，间距2m，引孔深度与墙深相同为67m。平面布置图如图2所示。
（2）切割箱自行打入工序
在各项准备工作，如铺设钢板、测量放线定位、桩基就位等完成之后，开始下放切割箱。由于本工程②7层为中粗砂混砾石，切割箱在该硬质地层中打入较为困难，工效明显下降，如表1所示。切割箱打入至设计深度后，在切割箱内安装测斜仪，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。试成墙施工墙体垂直度偏差控制在1/250以内。
（3）三循环成墙工序
TRD工法采用三循环成墙施工工艺，即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌，对地层先行挖掘松动后，再行喷浆搅拌固化成墙。各工序工效如表1所示，采用的施工参数如下：
①挖掘液采用钠基膨润土拌制，每立方被搅土体掺入约50～100kg的膨润土；
②化液采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，掺量25%，水灰比1.5～2.0。
表1 成墙试验各工序施工工效
2.4施工质量控制
（1）由于本工程②7层较厚含砾石较多且密实度较高，为避免切割箱发生下放困难及链条脱轨等现象，成墙施工需采用引孔措施，引孔深度与墙深相同。
（2）做好各项施工前准备工作，包括场地回填平整、测量放线、开挖沟槽、定位型钢放置等，确保TRD主机和吊车安全作业和平稳移位。施工中，采用经纬仪及测斜仪实时监控、调整主机导杆及切割箱的垂直度。
（3）切割箱自行打入工序及先行挖掘时，挖掘液的注入量宜控制到最小，使其处于高浓度、高粘度的状态，以适应地层的变化；成墙搅拌时，要保持较快的横行推进速度，拌站和浆泵要确保提供与推进速度相匹配的固化液。
（4）暂停作业时，切割箱应在墙体前端1～2m处，注入高浓度挖掘液进行临时退避养生操作，防止切割箱被抱死。已成型墙体与后续成型墙体的搭接宽度宜控制在500mm左右，喷浆搭接时高速旋转切割箱锯链，使浆液与混合泥浆充分搅拌。
（5）本工程属于超深TRD工法在硬质地层中的成墙施工，对链板、刀头板、切削刀头等钻具磨耗较大，因此要加强设备的维修保养，添置各类耗材和配件，以备及时更换、镶补。
3墙体检测
3.1钻孔取芯强度检测
等厚度水泥土搅拌墙试成墙完成后，进行了钻孔取芯，并对芯样进行了无侧限抗压强度试验。在延长米为6m的试验墙体中心线上，每间隔1m进行一个钻孔取芯，共钻取了5个孔，钻孔深度同墙体深度，钻孔布置图如图3所示。每个取芯孔分别从上而下取出14组芯样，如图4所示，可见芯样较为完整，连续性好，破碎较少，呈均匀的水泥土颜色。因此，水泥土搅拌墙总体上的均匀性较好。
通过对芯样进行28d无侧限抗压强度试验，水泥土搅拌墙在深部硬质地层中的强度如表2所示，为0.99～1.03MPa，均满足28d钻孔取芯无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa的设计要求。
图3 取芯孔平面布置图（单位：mm）
图4 现场钻孔取芯芯样
表2 硬质地层中芯样抗压强度
3.2钻孔取芯渗透性检测
在钻孔取芯的芯样中选取了2个钻孔（2#和4#），每个孔在每个地层取3组芯样，进行了28d室内渗透性试验，试验结果如表3所示，均满足墙体渗透系数不大于10-7cm/s的设计要求。
表3 28d室内渗透性试验数据
4结语
本深基坑工程项目，拟采用TRD工法施工等厚度水泥土搅拌墙作为隔水帷幕。通过现场非原位成墙试验，确定了“旋挖引孔+TRD切割”相结合的施工工艺以及各施工参数，实际成墙深度达到67.2m，为目前国内之最。
成墙试验的顺利进行验证了该工艺在超深、超厚硬质地层条件下，施工隔水帷幕是可行且可靠的；成墙试验的墙体检测表明，采用该工艺施工的等厚度水泥土搅拌墙，钻孔取芯试块的无限抗压强度和室内抗渗试验均满足设计要求。试成墙为后续墙体施工提供了可靠的依据，也为TRD工法在类似工程中的推广应用提供了参考。
参考文献：
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第一作者简介：
汪炎法（1975-），男，本科，高级工程师，主要从事岩土工程施工技术与研究工作。
论文作者:汪炎法,张海全,刘澄赤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/5/28
标签：地层论文; 工法论文; 钻孔论文; 墙体论文; 厚度论文; 水泥论文; 帷幕论文; 《基层建设》2018年第10期论文;