李春勝（中咨工程建設監(jiān)理有限公司， 北京 100089）

0 引 言

地鐵深基坑滲漏水是影響基坑施工安全與工效的關鍵因素之一，若能將地下水隔阻在基坑之外，將極大地提高基坑施工安全與工效。TRD 水泥土連續(xù)墻止水帷幕能有效地阻隔高水位，解決豐水量地下水問題，確保深基坑開挖后側壁基本不漏不滲，為機械化挖土創(chuàng)造良好的作業(yè)條件，改善了施工環(huán)境，降低了勞動強度，加快了施工進度；同時有效遏制了高水位、高水壓基坑涌水涌砂（泥）事故的發(fā)生，保證了基坑安全。實踐證明，TRD 水泥土連續(xù)墻止水帷幕具有良好的防水性能，具有廣泛的適用性和推廣價值。

1 工程概況

1.1 車站概況

某市正陽路站采用明挖順作法施工。車站主體長度499 m，車站形式為地下兩層三跨（局部兩跨）矩形框架結構。標準段寬度 22.9 m，盾構井段寬 26.6 m，標準段底板埋深 16.4 m～17.1 m，盾構接收段底板埋深 18.5 m，車站底板位于強風化泥質砂巖層，頂板覆土 3.0 m～3.9 m。基坑圍護采用 φ1000@ 1400 鉆孔灌注樁，樁端進入中風化層深度 1.0 m；止水帷幕采用 850 mm 厚水泥土連續(xù)墻（TRD工法，局部遇管線處采用高壓旋噴樁止水），設計墻體總長度 885.42 m，平均墻體深度 21.06 m（自然地面計算）。水泥土連續(xù)墻從地面開始施工，按進入強風化巖層不小于 1 m 進行控制，如遇中風化巖層可截止。

1.2 工程地質

該站自上而下依次為素填土、粉質黏土、中砂/粗砂、粗砂/礫砂、強風化泥質砂巖和中風化泥質砂巖。

（1）素填土：主要成分為粉質黏土，夾少量碎石和砂礫，厚度 1.2 m～4.8 m。

（2）粉質黏土：厚度 0.3 m～8.8 m，層底標高 —1.22 m～6.87 m。

（3）中砂/粗砂：厚度 0.3 m～4 m，層底標高 0.71 m～5.13 m。

（4）粗砂/礫砂：厚度 1.1 m～9 m，層底標高 —6.71 m～2.17 m。

（5）強風化泥質砂巖：厚度 0.3 m～4.8 m，層底標高—13.94 m～—9.56 m。

（6）中風化泥質砂巖：厚度 1.3 m～9.5 m，層底標高—20.55 m～—9.76 m。

1.3 水文地質

地下水類型主要是第四系孔隙水及基巖裂隙水，第四系孔隙水又分為上層滯水、潛水和承壓水，地下水穩(wěn)定水位埋深為 2.4 m～5.0 m；基坑基巖裂隙水日涌水量約為51300 m3。

2 TRD 工法簡介

2.1 TRD 工法原理

TRD 工法是指在各類土層和砂礫石層中連續(xù)成墻的成套設備和施工方法。TRD 工法的基本原理是利用鏈鋸式刀具箱豎直插入地層中，然后作水平橫向運動，同時由鏈條帶動刀具作上下的回轉運動，攪拌混合原土并灌入水泥漿，固結原來位置上的泥土，在地下形成等厚度、連續(xù)、高防滲質量、有一定承載力的水泥土墻，以達到帷幕止水效果的施工方法。TRD 工法主要應用在各類建筑工程、地下工程、護岸工程、大壩、堤防的基礎加固、防滲處理等方面（參見 JGJ/T 303—2013《渠式切割水泥土連續(xù)墻技術規(guī)程》）。

2.2 TRD工法特點

（1）施工深度大： 最大深度可達 60 m，成墻 550 mm～850 mm。

（2）適應地層廣：可以適用于 N 值 100 擊以內的土層，還可在粒徑小于 100 mm 的卵礫石層和無側限抗壓強度不大于 10 MPa 的軟巖層中施工。

（3）成墻品質好：在墻體深度方向上，水泥土攪拌均勻，離散性小，強度高。

（4）防水效果好：墻體透水系數(shù)可達 1×10-5cm/s～1×10-7cm/s。

（5）成墻精度高：隨鉆的多段式測斜儀及鉆進參數(shù)儀對墻體質量實時監(jiān)控，垂直度偏差不大于 1/250。

（6）穩(wěn)定性高：設備高度低，重心穩(wěn)，適用于高度受限的作業(yè)環(huán)境。

（7）無縫連接：連續(xù)成墻，墻體等厚，型鋼間距可任意設置。

（8）設備性能獨特：TRD 設備獨特的刀具設計及縱向攪拌模式，具有一定的排渣能力，可將一般的障礙物及石塊帶到漿層表面，方便清理。

2.3 TRD 施工主要裝置

TRD 施工所需主要裝置如表 1 所示。

表1 TRD 施工主要裝置

2.4 TRD 工法適用條件

2.4.1 適用地層

（1）土層：人工填土、黏性土、淤泥土和淤泥質土、粉土、砂土、碎石土、卵礫石土層；標貫值 N＜100，最大粒徑小于 100 mm。

（2）巖層：單軸抗壓強度小于 10 MPa 的巖層。

2.4.2 墻 深

TRD 墻深不宜大于 50 m。

2.4.3 墻 厚

墻體厚度可取 550 mm～850 mm，50 mm 模數(shù)變化。

2.4.4 材 料

TRD 墻所用水泥應采用強度等級不低于 P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥；水泥摻量不宜小于 20%，水灰比宜取1.0～2.0。

2.4.5 強度及抗?jié)B要求

水泥土 28 d 無側限抗壓強度標準值不宜小于 0.8 MPa；滲透系數(shù)不應大于 1×10-7cm/s。

3 TRD三循環(huán)施工工藝

3.1 TRD三循環(huán)施工流程

等厚度水泥土連續(xù)墻建造工序采用 3 循環(huán)的方式，即切割箱鉆至設計深度后，首先通過切割箱底端注入高濃度的膨潤土漿液（挖掘液）進行先行挖掘地層一段距離（8 m～12 m）與原位土體進行初次混合攪拌，再回撤挖掘至起始點后，拌漿后臺更換水泥漿液（固化液），通過壓漿泵注入切割箱底端與挖掘液混合泥漿進行混合攪拌，固化成墻。

3.1.1 TRD工法三循環(huán)施工工序

（1）實地調查?？紤]管線及障礙物的存在會影響 TRD成墻的連續(xù)性，施工前應首先掌握工程地質及環(huán)境情況，分別采用物探及人工挖探的方式探明地下障礙物及管線情況。

（2）機械及后臺組裝。施工前完成 TRD 設備組裝；完成后配套設施（水泥罐、螺旋機、攪拌機、注漿機、空壓機、電路、水路等配套設施）的組裝；調試 TRD 設備及配套設施，使其正常運行。

（3）測量放線。施工前先根據(jù)設計圖紙和業(yè)主提供的坐標基準點，精確計算出 TRD 工法止水帷幕（試成墻）中心線角點坐標；利用測量儀器進行放樣并進行坐標數(shù)據(jù)復核；做好護樁工作并通知相關單位進行放線復核。

（4）開挖前準備。開挖導槽和預埋穴，將預埋箱吊放入預埋穴；考慮 TRD 機械平穩(wěn)行走，須在導槽邊鋪設 3 cm厚鋼板；根據(jù)墻體設計深度進行刀箱組裝。

（5）先行挖掘。切割箱打入土體至設計深度后，橫向切割土體；同時注入挖掘液（膨潤土），每立方米被攪拌土體膨潤土摻入量控制在 30 kg～50 kg，挖掘液注漿壓力控制在 1.5 MPa 左右，48 h 內推進長度不得大于 30 m。

（6）回撤攪拌。待先行挖掘完成該區(qū)段后再回撤攪拌，將加入膨潤土的土體充分混合攪拌，確保其混合泥漿流動度控制在 160 mm～240 mm。

（7）固化攪拌成墻。水泥摻量應取決于土質條件和所要求的水泥土強度，計算出土體體積及質量，控制水泥摻量一般為 25%～28%。水灰比取 1.2～1.4。固化液混合泥漿流動度宜控制在 180 mm～220 mm，固化液注漿壓力為2 MPa 左右。在注漿成墻的同時，須將置換出來的泥漿集中處理。

（8）置換土處理。將施工中產生的廢棄泥漿統(tǒng)一堆放，集中處理，待晾曬后及時外運。

（9）刀箱拆解。施工結束后，將刀箱拆解，清洗干凈后分類堆碼，以備周轉。

3.1.2 TRD 工法三循環(huán)施工工序流程圖

TRD 工法三循環(huán)施工工序流程如圖 1 所示。

圖1 TRD工法三循環(huán)施工工序流程圖

3.2 細部處理

3.2.1 切割地下管線處理

當 TRD 樁機遇小直徑、不可改移的地下管線時，須提出刀箱，跳過管線，采用咬合旋噴樁處理。如圖2所示。

圖2 切割地下管線處理方案示意圖

3.2.2 基坑拐角處冷縫處理

一般來說，基坑拐角處冷縫處理采用咬合旋噴樁處理方案，如圖 3 所示。

圖3 基坑拐角處冷縫處理方案示意圖

3.2.3 盾構擴大段處理

一次提刀并結合咬合旋噴樁處理，或不提刀，采用 15°轉角過渡，并對夾層土體采用咬合旋噴樁處理，如圖4和圖 5 所示。

圖4 盾構擴大段處理方案之一次提刀示意圖

3.2.4 TRD 水泥土連續(xù)墻與鉆孔樁施工銜接

（1）先行施工 TRD 水泥土連續(xù)墻。TRD 水泥土連續(xù)墻作為止水帷幕，若先行施工，則須將尺寸向外擴展 15 cm～20 cm，且須待墻體達到設計強度后方可施工鉆孔灌注樁，避免鉆孔樁施工時破壞攪拌墻質量，影響止水效果。TRD 施工切掘前應安排專業(yè)測量人員進行測量放樣，通過兩點間的平行線來嚴格控制設備行走軌跡處在設計范圍內，從而不侵占鉆孔樁的施工部位。

圖5 盾構擴大段處理方案之不提刀、15°轉角示意圖

（2）先行施工鉆孔灌注樁。灌注樁起著支護基坑的作用，要承受抗剪力，因此必須確保灌注樁定位準確，鉆孔時確保成孔的垂直度。鉆孔樁成孔是旋挖成孔，因此在鉆孔過程中如果遇到特殊地質條件（如沙層），就有可能會發(fā)生塌孔現(xiàn)象。一旦坍塌面積過大，灌注樁砼澆筑完成后，極有可能侵占 TRD 水泥土墻的施工部位，不僅使設備在橫切過程中必定會切到鉆孔樁樁邊的混凝土，產生劇烈抖動，給整套設施帶來巨大的損傷，極大地影響了使用壽命，而且還無法保證施工進度。鏈刀式成槽設備，只適宜切割泥土、沙層、五類圍巖等低強度切割作業(yè)施工條件，無法切割諸如鉆孔樁混凝土之類高強度的作業(yè)對象。

如果后施工 TRD 止水帷幕，應向外擴展 40 cm 左右，并盡量降低成槽機對鉆孔樁的擾動，以減少止水帷幕施工對鉆孔樁影響。

3.3 成墻質量評測

TRD 成墻質量評測方法一般有原位檢測、室內測試及開挖監(jiān)測，評測項目如圖 6 所示。

圖6 成墻評測方法及評測項目

（1）原位檢測：主要是檢測鉆孔完整性和成墻滲透性。

（2）室內測試：主要是檢測連續(xù)墻無側限抗壓強度及抗?jié)B性。TRD 施工 28 d 后，取芯檢驗數(shù)量及方法按一個獨立延米墻身取樣，數(shù)量為墻身平面總延米的 1%，且主體結構不應小于 5 處，每個附屬結構不小于 1 處；每個取芯鉆孔應根據(jù)土層分布和墻體所在位置的重要性，在墻身不同深度處取樣，且在基坑坑底附近應設取樣點，取芯數(shù)量不少于 3 組（參見 JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術規(guī)程》）。

（3）開挖監(jiān)測：在 TRD 連續(xù)墻基坑開挖過程中，系統(tǒng)監(jiān)測多為物理場變化。該測試主要是基于不同地層差異性的墻體以及灌注樁受力、墻體滲透性、墻體及灌注樁位移等；測試的目的是便于系統(tǒng)地研究與評價該工法的可靠性和安全性，為后續(xù)設計改進提供科學依據(jù)；在數(shù)據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測獲取基礎上，努力實現(xiàn) Web 在線數(shù)據(jù)發(fā)布。

3.4 主要工序管理目標

3.4.1 掘削垂直精度的管理

TRD 工法特有的切割箱垂直度的管理，是為達到大深度施工目的，以確保良好的止水性而進行的管理項目。利用切割箱內部安裝的多段傾斜計，管理成墻的垂直精度，一般可確保 1/250 以內的精度。

3.4.2 墻垂直線及墻中心的位置的管理

TRD 連續(xù)墻的垂直線及墻中心位置的管理，其方法是在 TRD 施工主機不同位置上安裝兩塊透明板并設置管理點，將激光經緯儀的激光射線打在管理點上，以此進行墻中心的位置監(jiān)控管理。

3.4.3 切削土體施工管理目標

切削土體施工的管理項目主要包括：泥漿的液面高度、比重、TF 值、浮出率，刀具的切削寬度、損傷程度（刀頭、刀板、刀架），墻芯位置，切削箱體的垂直精度、磨損量，鏈條的轉速、磨損量，具體參數(shù)如表 2 所示。

表2 切削土體施工管理目標

3.4.4 成墻施工管理目標

成墻施工的管理項目主要包括：未凝固泥漿的液面比重、TF 值（即時）、TF 值（30 min 以后）、浮漿率，固化液的注入率偏差（相對于設計值）、配合比偏差（W/C），成墻速度偏差和鏈條轉速，具體參數(shù)如表 3 所示。

表3 成墻施工管理目標

4 TRD 施工控制要點

（1）施工前應掌握場地地質及環(huán)境資料，查明不良地質及地下障礙物的詳細情況，編制施工組織設計方案，制定應急預案。清除地下的瓦礫、廢管、木樁、混凝土塊等雜物后方可施工。

（2）水泥用量及水灰比等參數(shù)宜根據(jù)墻體性能要求和土質條件由試驗確定。水泥宜采用強度等級不低于 P.042.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比應根據(jù)土質條件及要求的水泥土強度確定，且不宜小于 20%，水灰比宜取 1.0～2.0（參見 GB 50108—2008《地下工程防水技術規(guī)范》）。

（3）等厚度水泥土攪拌墻切割箱自行打入挖掘工序及先行挖掘地基過程，切割液的注入量宜控制到最小，必要時可預先回填黏土。

（4）施工過程中應檢查鏈狀刀具的工作狀態(tài)及刀頭磨損度，及時維修、更換和調整施工工藝。

（5）后續(xù)施工的墻體宜搭接已成型墻體，不宜小于500 mm，嚴格控制搭接區(qū)域的推進速度，使固化液與混合泥漿充分混合攪拌，確保搭接質量。

（6）TRD 工法成墻攪拌結束或因故停待后，切割箱體宜遠離成墻區(qū)域不少于 3 m，并在切割液中添加外加劑或采取其他技術措施，以防切割箱被抱死。

（7）拌制切割液、固化液所選用的水泥、膨潤土、外摻劑等原材料，其技術指標和檢查項目應符合設計要求和國家現(xiàn)行標準的規(guī)定（參見 GB 50208—2011《地下防水工程質量驗收規(guī)范》）。

（8）在施工過程中，對切割液、固化液的水灰比，切割液混合泥漿、固化液混合泥漿的TF值（泥漿流動度）應根據(jù)土質及現(xiàn)場條件進行監(jiān)控和適時調整，漿液不得離析，并且滿足國家現(xiàn)行規(guī)范及施工工藝的要求。其中，切割液的配制因地層而異，砂性地層可添加適量的顆粒調整材料，如優(yōu)質斑土等。

（9）轉角施工有墻內拔出與墻外拔出切割箱兩種情況，在條件許可的情況下，盡可能采用墻外拔出切割箱。為保證接縫質量，施工時每到轉角處都應向墻體外側多施工1延米，形成“+”字形式的轉角接頭。

（10）在 TRD 施工時采用三步施工法：先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌，即鋸鏈式切割箱鉆至預定深度后，首先注入切割液先行挖掘一段距離，然后回撤挖掘至原處，再注入固化液向前推進攪拌成墻。

（11）在施工過程中所產生的水泥土漿，應收集在導向溝內或現(xiàn)場臨時設置的溝槽內，水泥土漿處置應符合相應環(huán)保法規(guī)等的要求。

（12）對 TRD 施工質量的控制要求：水泥土攪拌墻深偏差控制值為 ±30 mm，墻體定位偏差控制值為±25 mm，墻厚偏差控制值為 ±30 mm，墻體垂直度控制在 1/250 以內。在開挖土方之前，應檢驗墻身水泥土的強度和抗?jié)B性能，要求墻體抗?jié)B系數(shù)應≤1×10-7cm/s，28 d 無側限抗壓強度應≥0.8 MPa，方可進行基坑開挖。

（13）宜采用剛切割攪拌完成未凝固的水泥土制作的試塊，測定墻身的強度和滲透系數(shù)。每臺班取一個獨立延米墻身取樣，每個取樣的取芯數(shù)量不少于 3 組，根據(jù)土層分布和墻體所在位置的重要性在墻身不同深處的三點取樣，水下養(yǎng)護 28 d 后，測定無側限抗壓強度及滲透性能。

（14）在 TRD 施工過程中若遇地下管線，應盡量采取臨時改移措施加以保護；若無法改移，則在 TRD 無法施工的范圍內采用旋噴樁進行咬合止水，咬合范圍不小于300 mm。

（15）宜首先施工 TRD 水泥土攪拌墻，待墻體具有一定強度后，再施工鉆孔圍護樁。

（16）TRD 施工方必須具有專業(yè)施工資質，且有相關施工經驗，并執(zhí)行 JGJ/T 303—2013《渠式切割水泥土連續(xù)墻技術規(guī)程》的有關規(guī)定，確保水泥土攪拌墻不滲漏。若有滲漏，則應及時采取補救措施，保證基坑安全。

（17）由于 TRD 工法目前應用較少，缺少成熟的施工經驗，使用時應結合車站具體地質情況設置試驗段，經專家評審后方可施工。

5 結 語

本項目中正陽路站采用了 TRD 工法水泥土連續(xù)墻止水帷幕新技術，通過本工程實踐，TRD 工法水泥土連續(xù)墻止水效果遠優(yōu)于高壓旋噴樁止水。本文結合該項目簡要介紹了 TRD 工法施工工藝及施工質量控制要點，以供類似工況參考。