王 飛 陳潔瑤 張靈熙 鄭春華 徐亞萍

(1.蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司,江蘇 蘇州 215003； 2.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014； 3.宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，上海 200235； 4.蘇州大學(xué)軌道交通學(xué)院，江蘇 蘇州 215137)

TRD工法是一種新型的地下水泥土連續(xù)墻施工方法，即通過(guò)切割鏈具對(duì)原狀土體進(jìn)行豎向和橫向切割，并將土體與水泥漿液攪拌均勻，從而形成一定厚度的水泥土連續(xù)墻[1,2]。TRD工法具有機(jī)架低、穩(wěn)定性好、墻體止水性好以及深度大等優(yōu)點(diǎn)。TRD工法自2005年引入我國(guó)以來(lái)，在基坑工程止水帷幕或支護(hù)結(jié)構(gòu)中逐步開始推廣應(yīng)用[3-10]。

本文以蘇州軌道交通5號(hào)線茅蓬路站基坑工程為研究背景，實(shí)測(cè)了在TRD攪拌墻施工過(guò)程周邊土體變形以及土壓力、孔隙水壓力等，分析總結(jié)了TRD攪拌墻施工對(duì)周邊環(huán)境的影響規(guī)律。

1 工程概況

茅蓬路站為蘇州市軌道交通5號(hào)線工程由西向東的第五站，位于茅蓬路與孫武路交叉路口，具體位置如圖1所示。

茅蓬路站主體結(jié)構(gòu)為地下兩層兩跨箱型框架結(jié)構(gòu)，車站設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度294.50 m，場(chǎng)地地面標(biāo)高+3.600?；硬捎妹魍陧樧鞣ㄊ┕?，跨茅蓬路口處局部采用蓋挖法施工。標(biāo)準(zhǔn)段基坑挖深為16.56 m～16.83 m，采用地下連續(xù)墻(厚度為800 mm)+一道鋼筋混凝土支撐(截面為800 mm×1 000 mm)+三道鋼管支撐(直徑609 mm，壁厚16 mm)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。由于基坑上方有高壓線橫跨，在基坑軸～軸 區(qū)域范圍內(nèi)地下連續(xù)墻施工受到限制，因此上述區(qū)域采用鉆孔灌注樁+四道支撐(同其他區(qū)域)圍護(hù)、TRD攪拌墻止水。基坑圍護(hù)剖面如圖2所示。

茅蓬路車站各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

地下水主要分為孔隙潛水、微承壓水(③3粉土層)以及承壓水(⑦2粉砂夾粉土和⑦4粉砂夾粉土層)等三類。

2 實(shí)測(cè)方案

為進(jìn)一步研究TRD攪拌墻施工過(guò)程對(duì)周邊環(huán)境影響，在其施工期間實(shí)測(cè)了周邊地表沉降、深層土體水平位移、土壓力、孔隙水壓力等。

在距離基坑?xùn)|側(cè)TRD攪拌墻(槽段)南端頭11.3 m處布設(shè)一個(gè)斷面2個(gè)土體測(cè)斜孔，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，5 m處的測(cè)斜孔分別記為CX-2和CX-1；在該斷面北側(cè)3 m處布設(shè)第二個(gè)斷面2個(gè)土體測(cè)斜孔，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，5 m處的測(cè)斜孔分別記為CX-4(在未開始測(cè)試前的施工中已遭破壞)，CX-3。

在距離基坑?xùn)|側(cè)TRD攪拌墻(槽段)南端頭12.3 m處布設(shè)一個(gè)土壓力測(cè)試孔，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，在該孔3.6 m，7.4 m，12.6 m，18.3 m，23.4 m，28.85 m深度處分別埋設(shè)土壓力盒，共計(jì)6個(gè)，對(duì)應(yīng)的編號(hào)依次為SP1～SP6。

在距離基坑?xùn)|側(cè)TRD攪拌墻(槽段)南端頭12.8 m處布設(shè)1個(gè)斷面3個(gè)地表沉降測(cè)點(diǎn)，與墻體(槽段)垂直距離為1 m，3 m，5 m的測(cè)點(diǎn)分別記為DB1，DB2和DB3。

在距離基坑?xùn)|側(cè)TRD攪拌墻(槽段)南端頭15.8 m處布設(shè)一個(gè)孔壓孔，孔深16 m，孔壓計(jì)設(shè)置深度12 m。

為保證實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，在測(cè)斜管、土壓力盒置入鉆孔后，采用壓密注漿將測(cè)斜管與鉆孔間隙或鉆孔填實(shí)，以保證測(cè)斜管、土壓力盒與周邊土體密貼；同時(shí)深層土體水平位移測(cè)試采用瑞茨柏固定式(從上到下間隔1 m布設(shè)一個(gè)測(cè)斜儀)測(cè)斜系統(tǒng)，依托瑞茨柏云平臺(tái)強(qiáng)大功能，可隨時(shí)采集深層土體水平位移數(shù)據(jù)(也可采集孔隙水壓力和土壓力數(shù)據(jù))。

各測(cè)點(diǎn)平面布置如圖3所示。

3 實(shí)測(cè)結(jié)果及分析

3.1 TRD攪拌墻施工過(guò)程地表沉降

TRD工法墻施工過(guò)程周邊地表沉降實(shí)測(cè)曲線如圖4所示。

由圖4可以發(fā)現(xiàn)：

1)在TRD攪拌墻成墻施工階段，周圍地表總體呈現(xiàn)隆起，DB1，DB2和DB3各測(cè)點(diǎn)隆起的最大值分別為7.15 mm，7.02 mm，5.65 mm。因成墻施工階段周圍土體受到擠壓，且與墻體(槽段)的垂直距離越近受到的側(cè)向壓力越大，而淺部土層上覆壓力卻較小，從而導(dǎo)致地表隆起，且距墻體(槽段)越近隆起值越大。

2)在TRD工法墻成墻施工的過(guò)程中，地表總體沉降呈先隆起后回落變化，具體為在成墻施工時(shí)隆起，在墻體形成而尚未結(jié)硬前回落，不過(guò)其絕對(duì)變形仍為隆起。

3.2 TRD攪拌墻施工過(guò)程深層土體水平位移

TRD攪拌墻施工過(guò)程周邊深層土體水平位移實(shí)測(cè)曲線如圖5～圖7所示(以測(cè)斜孔CX-1，CX-2斷面為例分析)。

由圖5～圖7可知：

1)在TRD攪拌墻成墻施工階段，深層土體水平位移總體為向墻體(槽段)外側(cè)移動(dòng)(負(fù)值表示)。其中CX-1水平位移最大值發(fā)生在地表下4 m深度處，為-1.44 mm；CX-2水平位移最大值發(fā)生在地表下5 m深度處，為-1.99 mm。距離TRD攪拌墻越近，深層土體水平位移越大，即受施工影響越大；由于基坑?xùn)|側(cè)為既有道路，其結(jié)構(gòu)層對(duì)變形具有一定的抵抗和約束作用，故土體最大深層水平位移并非發(fā)生在地表，而是在地表下約4 m～5 m深度處。

2)在墻體形成但尚未結(jié)硬前，深層土體水平位移方向由向墻體(槽段)外側(cè)逐漸向墻體(槽段)內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變過(guò)程分兩個(gè)階段，第一個(gè)階段位移由最大負(fù)值逐漸回到零(如圖6所示)，第二個(gè)階段位移由零再逐步變化到最大正值(如圖7所示)，此時(shí)在地表下約6 m深度處CX-1水平位移最大值為6.35 mm，地表下約4 m深度處CX-2水平位移最大值為16.14 mm。從整體上看土體水平位移沿深度變化不大。在TRD工法墻成墻施工結(jié)束至墻體形成期間，由于成墻施工對(duì)土體的擠壓力逐漸消失、墻體材料逐漸硬化成型，土體開始向墻體(槽段)內(nèi)側(cè)回移并逐步達(dá)到最大位移正值。

3.3 TRD攪拌墻施工過(guò)程土壓力、孔隙水壓力

TRD攪拌墻施工過(guò)程周邊土體土壓力、孔隙水壓力變化規(guī)律實(shí)測(cè)曲線如圖8，圖9所示。

由圖8，圖9可知：TRD工法墻成墻施工階段，土壓力、孔隙水壓力均隨時(shí)間逐漸增大；在墻體形成但尚未結(jié)硬前，土壓力、孔隙水壓力均隨時(shí)間逐漸下降并最終趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法，對(duì)TRD攪拌墻施工引起的周邊土體地表沉降、深層土體水平位移、土壓力及孔隙水壓力進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析，主要結(jié)論如下：

1)在TRD工法墻成墻施工階段，土體由于被刀具插入及各種漿液注入而受到擠壓，導(dǎo)致土體向墻體(槽段)外側(cè)變形、地表發(fā)生隆起。

2)在墻體形成但尚未結(jié)硬前，由于成墻施工對(duì)土體的擠壓力逐漸消失、墻體材料逐漸硬化成型，土體開始向墻體(槽段)內(nèi)側(cè)回移并逐步達(dá)到最大位移正值、地表逐漸回落。

3)TRD工法墻成墻施工階段，土壓力和孔隙水壓力逐漸增加，在墻體形成但尚未結(jié)硬前，又隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小并最終趨于穩(wěn)定。

4)TRD工法墻施工對(duì)周邊環(huán)境的影響總體較小。