楊文華
(天津建華工程咨詢管理公司, 天津 300191)
TRD 工法即在原位置上水泥與土混合攪拌成璧式地下連續(xù)墻的施工方法。TRD 工法與 SMW 工法和 CSM 工法不同。它是將在鏈軌節(jié)上裝有刀具的多箱體插入地下,在刀具的上下回轉(zhuǎn)(即切削土壤)運(yùn)動(dòng)的同時(shí),主機(jī)沿造墻方向水平移動(dòng);最前端箱體內(nèi)噴射出的水泥漿與原土進(jìn)行混合攪拌而形成等厚均值的水泥加固土的地下連續(xù)墻,固化后便形成連續(xù)的水泥土攪拌墻,簡(jiǎn)稱攪拌墻。根據(jù)工程需要可在攪拌墻內(nèi)插入型鋼等芯材。由于 TRD 工法墻具有最深可達(dá) 55 m、墻體的穩(wěn)定性高、成墻的垂直精度高、止水性能強(qiáng)、噪音低等優(yōu)點(diǎn),在深基坑支護(hù)中采用 TRD 工法施工攪拌墻逐漸增多。為確保 TRD 工法的施工質(zhì)量,監(jiān)理應(yīng)做好以下一些工作。
監(jiān)理人員在熟悉 TRD 工法施工的情況下,做好圖紙審查和編制監(jiān)理細(xì)則工作;組織設(shè)計(jì)和監(jiān)理交底。重點(diǎn)是審核施工方案,控制進(jìn)場(chǎng)材料的質(zhì)量,做好清障挖槽和連續(xù)墻試驗(yàn)施工及設(shè)備安裝的監(jiān)理工作。
(1)方案應(yīng)根據(jù)施工工程情況制定。除常規(guī)內(nèi)容外,應(yīng)包含控制水灰比和水泥摻合量的措施;TRD 工法施工成墻的順序和施工采用的步法(即“一步法”和“三步法”施工);防止施工過程中槽內(nèi)出現(xiàn)復(fù)雜情況和事故的措施;1 臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備施工的初始位置,以及施工結(jié)束后在不影響攪拌墻質(zhì)量的情況下,切削箱體拔出的位置(標(biāo)注在施工圖處)。
(2)進(jìn)度計(jì)劃中應(yīng)有保證工期的相關(guān)措施。即進(jìn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)量;施工時(shí)間是 24 h 還是 12 h;現(xiàn)場(chǎng)是否備有發(fā)電設(shè)備。
(3)核實(shí)人基坑專家論證中的意見和建議在方案里是否得到落實(shí)。核實(shí)在地下水和漏漿地段施工的相應(yīng)的預(yù)防和處理措施。
(1)水泥的質(zhì)量控制。進(jìn)場(chǎng)散裝水泥必須有供貨方提供的生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)許可證、出廠合格證明文件以及出廠檢測(cè)報(bào)告。根據(jù)進(jìn)場(chǎng)水泥品種、代號(hào)、強(qiáng)度等級(jí)、證明文件以及水泥出廠日期等情況,分批進(jìn)行檢查驗(yàn)收,且對(duì)每一批次散裝水泥進(jìn)場(chǎng)要做好抽樣復(fù)檢工作。
監(jiān)理應(yīng)注意以下情況:超過出廠日期 3 個(gè)月的水泥,經(jīng)過檢測(cè)試驗(yàn)不符合使用要求,不得使用并及時(shí)退場(chǎng)。相同強(qiáng)度等級(jí)、不同廠家、不同生產(chǎn)日期,不得混摻使用。攪拌墻較深、成墻施工時(shí)間較長時(shí),經(jīng)設(shè)計(jì)同意可使用礦渣水泥。為不影響開工使用,所需水泥應(yīng)提前進(jìn)場(chǎng),做好取樣送檢復(fù)試工作,確保開工前要有復(fù)試合格的水泥報(bào)告。進(jìn)場(chǎng)存放的水泥要滿足 2 d 施工的使用數(shù)量,避免發(fā)生因現(xiàn)場(chǎng)沒有水泥造成的停工。
(2)型鋼的質(zhì)量控制。設(shè)計(jì)要求水泥土攪拌墻內(nèi)插入型鋼時(shí),監(jiān)理應(yīng)檢查型鋼的鋼級(jí)、長度、規(guī)格尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求。型鋼都是重復(fù)使用,其長度經(jīng)常變化,當(dāng)型鋼的長度不夠、需要兩根型鋼焊接時(shí),應(yīng)采取坡口焊等強(qiáng)焊接,且兩型鋼焊接必須同心。
TRD 工法施工區(qū)域測(cè)量放線定位后,進(jìn)行開挖溝槽和清除地下障礙物(包括回填和拆除舊建筑物條石、墻基礎(chǔ)、混凝土塊、樹根等)工作時(shí),挖溝槽的寬度控制在比攪拌墻寬出0.2 m~0.3 m。溝槽挖過寬的話,向下切削成墻的過程中,如攪拌墻中心線控制有誤,會(huì)影響成墻的質(zhì)量。挖溝槽同時(shí)應(yīng)將施工攪拌墻中心兩側(cè) 1.5 m 范圍的地下和地上的障礙物進(jìn)行清除;場(chǎng)地內(nèi)地下的水和燃?xì)夤芫€、電纜,地上的高壓線等要讓出攪拌連續(xù)墻施工區(qū)域。溝槽所挖的深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的墻頂標(biāo)高確定。攪拌墻中心內(nèi)側(cè)障礙物清除后,場(chǎng)地回填土要壓實(shí)且平整,并根據(jù) TRD 機(jī)的接地比壓及地基的承載力能力,進(jìn)行路基加固處理或放置路基鋼板,確保 50 t 的吊車能安全行走,防止施工中設(shè)備沉陷。
設(shè)備安裝時(shí),根據(jù)所設(shè)計(jì)攪拌墻的深度和墻厚,確定切削箱所需節(jié)數(shù)和刀具的規(guī)格尺寸。一般切削箱每節(jié)為 3.5 m,還有 2 m 的短切削箱,可進(jìn)行攪拌墻的深度調(diào)配;根據(jù)成墻的厚度,有 9 種規(guī)格刀具,從 450 mm 起每 50 mm 為一級(jí),可完成最厚的攪拌墻刀具規(guī)格為 850 mm。監(jiān)理應(yīng)對(duì)多節(jié)切削箱連接前的長度和所用的刀具規(guī)格進(jìn)行驗(yàn)查,以滿足設(shè)計(jì)攪拌墻的深度和厚度的要求?,F(xiàn)場(chǎng)備有發(fā)電機(jī)的施工單位,在施工前,應(yīng)將發(fā)電機(jī)發(fā)的電與 TRD 設(shè)備接通,進(jìn)行設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),確保備用的發(fā)電機(jī)隨時(shí)都能正常使用。
設(shè)計(jì)有要求,或者場(chǎng)地、工期和費(fèi)用允許的情況下,應(yīng)進(jìn)行攪拌墻試驗(yàn)施工。這樣,可以驗(yàn)證施工技術(shù)參數(shù)是否合理;可以根據(jù)成槽的施工情況,驗(yàn)證地基評(píng)價(jià)值(Value)與勘查結(jié)論是否相符;可以對(duì)試驗(yàn)的攪拌墻進(jìn)行取心檢測(cè)墻體的完整性、墻的深度和 28 d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度;還可驗(yàn)證水泥摻入量和水灰比是否合理,無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。施工單位根據(jù)攪拌墻試驗(yàn)施工的速度可調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃,即調(diào)整每天的施工時(shí)間或增加施工設(shè)備,確保按期完工。監(jiān)理應(yīng)注意將 TRD 工法試驗(yàn)施工出現(xiàn)的相關(guān)問題及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)部門;需變更時(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)出具書面文件。旁站監(jiān)理應(yīng)做好試驗(yàn)施工的詳細(xì)記錄。
要確保攪拌墻的垂直度偏差應(yīng)<1%,標(biāo)高偏差在±100 mm,中心線偏差≤20 mm。
攪拌墻的垂直度即切削垂直度:刀具在作水平橫向移動(dòng)切削時(shí),由于在垂直方向不加壓,只有沿被切削的土體作用著水平切削力;加之在箱式刀具內(nèi)裝有數(shù)個(gè)傾斜儀,在挖掘切削的過程中通過反饋信息出現(xiàn)偏差時(shí),移動(dòng)主機(jī)即可通過調(diào)整將其垂直精度控制在 1/500 以內(nèi)。監(jiān)理可抽查切削過程操作室計(jì)算機(jī)反饋的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)資料,了解成墻垂直度偏差及進(jìn)行調(diào)整的情況,并做好記錄。
墻的中心線可利用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行監(jiān)控;也可采取在攪拌墻內(nèi)側(cè)的 TRD 設(shè)備后履帶外側(cè),做一與攪拌墻中心平行的線,用油漆畫在硬化的地面上或路基鋼板,觀測(cè)后履帶外側(cè)是否偏離此線;也可用以上方法配合激光經(jīng)緯儀,進(jìn)行檢查設(shè)備的偏移情況。確保將攪拌墻的中心線的偏差控制在≤20 mm 的范圍內(nèi)。
如果 2 臺(tái)設(shè)備同時(shí)施工,其初始位置可以是反向施工,2臺(tái)設(shè)備最后碰頭;也可是同向施工,最后分別與另一設(shè)備施工的開始的攪拌墻相接。采用反向施工,最后 2 臺(tái)設(shè)備碰頭后只有一處相鄰的攪拌墻需搭接,且施工間隔時(shí)間短。采用2 臺(tái)設(shè)備同向施工,最后有兩處相鄰的攪拌墻需搭接,且相鄰的攪拌墻施工的間隔時(shí)間又長,有可能會(huì)影響攪拌墻的搭接質(zhì)量。
監(jiān)理應(yīng)注意:不管是 1 臺(tái)還是 2 臺(tái) TRD 設(shè)備施工,其起始的位置應(yīng)避開轉(zhuǎn)角處;如不是連續(xù) 24 h 施工,已施工完的素水泥土攪拌墻處,應(yīng)預(yù)留 1 m~2 m 不插入型鋼槽段,確保不影響搭接切削施工;如果攪拌墻內(nèi)不插入型鋼,按一般搭接方法施工即可;如果場(chǎng)地較小,注漿等設(shè)備不便移動(dòng)時(shí),開始施工的位置宜距離注漿設(shè)備由遠(yuǎn)到近,且施工的初始位置,應(yīng)考慮避免設(shè)備多次搬移,保證連續(xù)施工。
水泥攪拌墻的強(qiáng)度隨水泥摻入比增加而提高,水泥摻入比一般控制在 12%~20% 的范圍內(nèi)。監(jiān)理根據(jù)水泥摻入比計(jì)算出水泥的理論使用量,水泥摻入比不能低于設(shè)計(jì)要求。旁站監(jiān)理要對(duì)每次進(jìn)場(chǎng)水泥的量做好記錄,并按設(shè)計(jì)水泥摻入比估算出本次進(jìn)場(chǎng)水泥可完成攪拌墻段的長度。如果完成的攪拌墻的長度超過估算的長度,說明水泥摻入比存在問題。
水灰比直接影響水泥土攪拌成墻的強(qiáng)度,因此水灰比一般應(yīng)控制在 1.0~1.5 的范圍內(nèi)。監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)測(cè)量水泥漿的密度,以監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)水泥漿的水灰比是否符合要求。當(dāng)水灰比為1 時(shí),所測(cè)的密度是 1.5 kgL-1;水灰比為 1.5 時(shí),所測(cè)的密度是 1.364 kgL-1;水灰比為 1.2 時(shí),所測(cè)的密度是 1.435 kgL-1。監(jiān)理發(fā)現(xiàn)水灰比過大時(shí),應(yīng)要求施工單位進(jìn)行調(diào)整并對(duì)已施工墻段應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)救。監(jiān)理要記錄此攪拌墻段的位置,在成墻后進(jìn)行取芯以檢測(cè)其強(qiáng)度。
TRD 工法成墻施工有“一步法”和“三步法”兩種施工方法。在成墻深度<30 m,或 N 值<30 的地層中施工,可以采用“一步法”施工(即挖掘與成墻攪拌合并,一次成墻)?!耙徊椒ā笔┕び捎谥苯幼⑷胨酀{進(jìn)行攪拌施工,要有預(yù)防水泥漿在切削箱體周圍出現(xiàn)凝固、保證可正常挖掘切削攪拌施工的措施。對(duì)于成墻深度>30 m,或 N 值>40 的地層,應(yīng)采用“三步法”施工(即先行挖掘,回撤挖掘,成墻攪拌),進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)有預(yù)防刀具水平運(yùn)行出現(xiàn)卡刀等現(xiàn)象的處理措施。
當(dāng)采用“三步法”施工時(shí),每次先行挖掘施工墻的長度可根據(jù)墻的深度、地層土的情況、設(shè)備和 1 d 的施工時(shí)間等綜合確定。如連續(xù) 24 h 施工,當(dāng)?shù)貙油凛^穩(wěn)定時(shí),墻的深度<30 m 時(shí),先行挖掘切削施工速度較快,可分 2~3 個(gè)施工段完成;墻的深度>30 m 時(shí),先行挖掘施工墻的長度可一次或分施工段完成。監(jiān)理應(yīng)注意:當(dāng)?shù)貙油敛环€(wěn)定時(shí),一次挖掘施工墻長度不應(yīng)過長,以確保攪拌墻的質(zhì)量。有時(shí)在同一施工現(xiàn)場(chǎng)、同一深度但不同位置,勘察的土質(zhì)情況也有差異,因此可根據(jù)勘察資料和實(shí)際情況,調(diào)整挖掘切削施工墻的長度。
進(jìn)行成墻攪拌時(shí),由于經(jīng)過先行挖掘后進(jìn)行回撤挖掘,土體已經(jīng)松動(dòng),成墻攪拌時(shí),要保持較快的橫行推進(jìn)速度,就要有確保與攪拌推進(jìn)速度相匹配的注水泥漿的泵量。要控制好橫行推進(jìn)時(shí)注水泥漿的速度,橫行推進(jìn)緩慢加之?dāng)嚢鑹Φ膲Χ屋^長,要有防止切割箱體水泥漿附著層不斷增厚、切割箱推進(jìn)阻力不斷增加、發(fā)生切割箱“抱死”的措施。切削箱先行挖掘結(jié)束,回撤橫移挖掘至成墻位置時(shí),應(yīng)盡量減少注水泥漿的泵量,以控制置換土的發(fā)生量。如果不是 24 h 施工,注漿施工結(jié)束后,為防止切削箱體被水泥漿附著層包住,要留出長于橫向切割箱沒注水泥漿的墻段,將切割箱退至此處充滿泥漿的槽段進(jìn)行“養(yǎng)生”。
TRD 設(shè)備在回撤挖掘過程中,應(yīng)均勻注入水泥漿。此時(shí),監(jiān)理應(yīng)該注意水泥漿液不得發(fā)生離析;樁機(jī)移動(dòng)速度要與注漿泵量匹配;注漿施工必須連續(xù)進(jìn)行;發(fā)生輸漿管線堵塞,應(yīng)立即停泵處理,設(shè)備應(yīng)在原位置挖掘切削,輸漿管線解堵后切割箱在原位置繼續(xù)注漿 1 min 后,再恢復(fù)正常施工。
回撤挖掘時(shí)發(fā)生停水無法供水泥漿、供泥漿設(shè)備或管線出故障無法供漿時(shí),可將 TRD 設(shè)備回撤已挖掘切削但尚未注漿的槽段內(nèi),等待正常供泥漿;如時(shí)間較長,其間還應(yīng)向下或向上在已退槽段內(nèi)挖掘切削 3 min~5 min;在挖掘結(jié)束后進(jìn)行的注水泥漿施工中,如發(fā)生無法正常泵供水泥漿,應(yīng)將設(shè)備回撤到已挖掘但尚未注水泥漿的槽段處;如等待或維修時(shí)間較長,等供水泥漿正常后,應(yīng)將已注水泥漿的槽段挖掘切削 1 m 左右后,再進(jìn)行正常施工,以確保此段攪拌墻的止水效果。
在槽段挖掘后進(jìn)行的注水泥漿施工中,當(dāng) TRD 設(shè)備發(fā)生故障但是注水泥漿正常、無法橫行推進(jìn)施工時(shí),水泥漿中可加入緩凝劑,以控制注入的水泥漿的終凝時(shí)間,防止切割箱被水泥漿附著層包??;也可以采取注入挖掘切削時(shí)用的泥漿,與槽內(nèi)的水泥漿混合以降低水泥土強(qiáng)度的方法,當(dāng) TRD設(shè)備正常后,可重新挖掘切削這一槽段并注水泥漿,確保攪拌墻的止水效果。
監(jiān)理要對(duì)攪拌墻的注水泥漿的量做好檢查。對(duì)發(fā)生的以上情況,要對(duì)注水泥漿施工出現(xiàn)的問題、處理情況及結(jié)果做好記錄。
旁站監(jiān)理應(yīng)注意:攪拌墻如果不是 24 h 連續(xù)施工或處理完事故后再次施工時(shí),在施工間斷前完成的攪拌墻體的端部,應(yīng)進(jìn)行 500 mm 挖掘切削的搭接施工;基坑存在多處拐角,可在拐角處采取各向兩邊外推 500 mm 進(jìn)行挖掘切削的搭接施工,以確保攪拌墻體的止水效果。
為了加強(qiáng)攪拌墻的剛度,大多在攪拌墻內(nèi)插入型鋼。監(jiān)理要抽查焊接型鋼的質(zhì)量。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)型鋼長度未滿足設(shè)計(jì)要求需要焊接的,焊接的兩根型鋼的中心必須確保同心;型鋼焊接的位置應(yīng)避免設(shè)在型鋼受力較大處;相鄰型鋼接頭的豎向位置應(yīng)錯(cuò)開;型鋼接頭距基坑底面距離≮2 m。
為了確保型鋼插入攪拌墻內(nèi)垂直且居中,應(yīng)在平行溝槽方向放置固定型鋼的定位架,確保型鋼下放在槽內(nèi)居中,引水準(zhǔn)點(diǎn)到定位型鋼上用于控制型鋼頂部標(biāo)高。監(jiān)理應(yīng)注意:型鋼放入定位架進(jìn)到攪拌墻時(shí)不可位移并且最好在成墻后 4 h內(nèi)完成。因?yàn)槌蓧r(shí)間過長,進(jìn)行插入型鋼的施工會(huì)影響攪拌墻的質(zhì)量。監(jiān)理應(yīng)記錄成墻的完成時(shí)間和工字鋼的插入時(shí)間。
拔起切削箱的位置不可影響型鋼插入的施工。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)有一定作業(yè)空間的,可在墻體外側(cè)二節(jié)切削箱體橫向長度的退避切削位置處(見圖 1),拔起切削箱,此處不會(huì)影響型鋼的插入施工。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)沒有作業(yè)空間時(shí),切削箱在施工墻體最終位置處(不可在拐角位置),即成墻后的墻體內(nèi)側(cè)(未進(jìn)行型鋼的插入施工)處拔起切削箱(見圖 2)。為確保轉(zhuǎn)角處墻體的質(zhì)量,無論在哪個(gè)位置拔出切削箱,都在轉(zhuǎn)角處向墻外側(cè)多施工 500 mm(見圖 1 和圖 2)
拔出切割箱過程中,應(yīng)邊拔切割箱邊向槽內(nèi)連續(xù)注水泥漿(或泥漿),以補(bǔ)充切割箱拔出后槽內(nèi)水泥漿(或泥漿)液面下降,防止槽內(nèi)發(fā)生垮塌
圖1 墻外切削箱拔出的示意圖
圖2 墻內(nèi)切削箱拔出的示意圖
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,水泥土試塊按臺(tái)班或天數(shù)留置。監(jiān)理要監(jiān)督水泥土取樣的位置,即用在成墻后漿面以下 1 m~2 m尚未初凝的混合水泥土制作試塊;嚴(yán)防留置試塊作假。標(biāo)養(yǎng)28 d 后進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。所留試塊數(shù)量不得少于設(shè)計(jì)要求數(shù)量。試驗(yàn)完成后及時(shí)將報(bào)告提交監(jiān)理。
(2)取芯檢測(cè)。墻體養(yǎng)護(hù)到 28 d 后要進(jìn)行鉆孔取芯。取芯的數(shù)量不得少于設(shè)計(jì)要求,取芯位置由設(shè)計(jì)、甲方、監(jiān)理和施工共同確定。鉆孔取芯可檢測(cè)攪拌墻的均勻性,并對(duì)芯樣進(jìn)行強(qiáng)度和抗?jié)B強(qiáng)度的試驗(yàn)。監(jiān)理要做好取芯的位置和深度的監(jiān)督,防止隨意變換取芯位置或取芯沒達(dá)到要求的深度。
(1)監(jiān)理發(fā)現(xiàn)如:水泥漿尚未返到設(shè)計(jì)樁頂面灌內(nèi)但供注漿泵的水泥漿已沒了,或灌內(nèi)供注漿的水泥漿泵出量少等影響成墻質(zhì)量的問題時(shí),應(yīng)要求施工單位查找原因(是水泥漿用量不夠,還是漏失,或者是泵和管線堵塞等),及時(shí)采取補(bǔ)救措施,確保正常的注漿施工。
(2)對(duì) TRD 設(shè)備出現(xiàn)問題的刀具、隨動(dòng)輪、鏈條的銷軸等,應(yīng)及時(shí)更換。防止由于沒有備件更換而無法施工,出現(xiàn)影響施工質(zhì)量和進(jìn)度的情況。
(3)如在施工中出現(xiàn)冷縫,應(yīng)在接縫處對(duì)已成墻的 1 m 位置,重新進(jìn)行切削攪拌,以確保攪拌墻的止水效果。
(4)為防止供電不正?;蛲蝗煌k姷那闆r發(fā)生,現(xiàn)場(chǎng)最好配置備用的發(fā)電機(jī)組和相應(yīng)的油料。當(dāng)停電時(shí)可及時(shí)啟用發(fā)電機(jī)組,恢復(fù)正常施工,避免因停電設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)生箱體被埋等事故。油料儲(chǔ)放必須符合施工安全的要求。最好備有儲(chǔ)水罐蓄水,以防施工中突然停斷水時(shí)影響正常切削注漿的施工。
在 TRD 工法施工中,監(jiān)理只要控制好攪拌墻施工的事前、事中和事后的質(zhì)量,施工連續(xù)攪拌墻的質(zhì)量是有保證的。
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