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        高壓線下地鐵車站TRD工法止水帷幕施工技術應用

        2021-07-07 07:36:46蘇州市軌道交通集團有限公司薛永健李文峰陳鵬
        交通建設與管理 2021年2期
        關鍵詞:成墻芯樣工法

        文/蘇州市軌道交通集團有限公司 薛永健 李文峰 陳鵬

        中鐵七局集團有限公司 牟爭強

        蘇州大學軌道交通學院 錢林根

        關鍵字:基坑工程;TRD工法;施工質量;強度

        TRD(Trench-Cutting and Re-mixing Deep Wall Method)工法是等厚度水泥土地下連續(xù)墻的施工方法,即將鋸鏈式切割箱插入土層中,鋸鏈式切削器邊回轉邊沿水平方向掘削前進,同時向土層中注入固化液并與切削下來的土在原地攪拌混合,進而形成地下水泥土連續(xù)墻[1-3]。

        TRD工法具有如下特點:機架重心低、穩(wěn)定性好;成墻深度深、質量好;適用于不同性質土層;工程造價高、施工工期長[4-5]。由于在基坑上方有高壓電線或含水層深厚等特殊環(huán)境及工程地質與水文地質條件下,常用的三軸攪拌樁、地連墻(兼作)止水帷幕,或因其機架太高(或地連墻鋼筋籠吊裝高度較高)施工不安全、或受施工工藝限制達不到設計樁長要求而不能采用,因此TRD工法墻可替代三軸攪拌樁、地連墻用作為止水帷幕[6-7]。此外,TRD工法墻在基坑工程中還可用于(作)槽壁加固、坑中坑加固、隔離墻[8]以及支護結構(墻中插入型鋼構成型鋼水泥土攪拌墻)[9-10]。

        本文結合蘇州軌道交通3號線群星二路站基坑TRD工法墻的工程實踐,介紹了TRD工法墻施工方法與流程、施工質量控制要點,分析了墻體強度檢測結果。

        1 工程概況

        群星二路站為蘇州軌道交通3號線全線的第21座車站,也是3號線與7號線的換乘站。車站為地下二層島式站臺車站,車站大里程端頭預留與7號線“L”型換乘節(jié)點。車站標準段、端頭井以及換乘節(jié)點處基坑開挖深度分別為17.978m、19.50m和25.06m。

        車站基坑主要采用地下連續(xù)墻+內支撐的圍護結構型式。標準段為800mm厚地連墻+一道鋼筋混凝土支撐(第一道)+四道鋼支撐;端頭井為1000mm厚地連墻+一道鋼筋混凝土支撐(第一道)+四道鋼支撐(第四道鋼支撐需要換撐);換乘節(jié)點處為1000mm厚地連墻+二道鋼筋混凝土支撐(第一、第五道)+五道鋼支撐(第四、第六道鋼支撐需要換撐)。

        由于車站局部位置上方有架空高壓線,地下連續(xù)墻施工安全難以保證,因此局部區(qū)域將地連墻支護改為鉆孔灌注樁(φ1000@1200)+TRD止水帷幕(厚850mm、深34m)支護(支撐布置不變),高壓電線圍護結構平、剖面布置圖如圖1~圖2所示。

        圖1 高壓電線下TRD止水帷幕平面圖

        圖2 高壓電線下TRD止水帷幕剖面圖

        2 施工方法及流程

        2.1 施工方法

        本工程TRD工法止水帷幕施工采用三工序施工方法(即先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌)。

        2.2 施工流程

        施工流程具體如下。

        (1)測量放線

        施工前,根據(jù)所提供的坐標基準點,利用測量儀器進行放樣,同時做好護樁。并及時完成測量報驗。

        (2)開挖溝槽

        為滿足機械設備對地基承載力的要求,施工場地采取鋪設鋼板等措施。施工前用挖掘機沿止水帷幕中心線方向開挖工作溝槽(寬約1.4m,深約1.2m),探明地表淺層是否存在地下障礙物,并用素土及時回填。

        (3)吊放預埋箱

        利用挖掘機沿止水帷幕中心線開挖深約3m、長約2m、寬約1m的預埋穴之后,用吊車將預埋箱吊放入預埋穴內。

        (4)主機就位

        主機就位時,注意觀察上、下、左、右各方向,發(fā)現(xiàn)障礙物應及時清除,移動結束后檢查定位情況并及時糾正,應保證機具平穩(wěn)。

        (5)切割箱與主機連接

        用吊車將切割箱逐段吊放入預埋穴,利用支撐臺固定;TRD主機移動至預埋穴位置連接切割箱,主機再返回預定施工位置進行切割箱自行打入挖掘至設計深度。

        (6)安裝測斜儀

        切割箱自行打入到設計深度后,安裝測斜儀。

        (7)TRD工法成墻

        采用三步法進行成墻施工。第1步——先行挖掘:通過壓漿泵注入挖掘液,切割箱向前推進,挖掘松動原土層、切割成槽一段行程;第2步——回撤挖掘:根據(jù)作業(yè)工效,一段行程的成槽完成后,切割箱再回撤至切割起始點;第3步——成墻攪拌:切割箱回撤至切割起始點后調換漿液,通過壓漿泵注入固化液,切割箱向前推進并與挖掘液混合泥漿混合攪拌,形成等厚水泥土攪拌墻。

        3 施工參數(shù)

        (1)TRD-D型機切割箱配置

        60m墻體切割箱配備由下至上排列分別是:1節(jié)3.55m被動輪+8節(jié)3.66m切割箱+1節(jié)2.4m切割箱,總長35.23m,余尺1.23m。

        (2)切割刀具配置:墻厚850mm,采用450mm~850mm寬度的刀具,呈菱形布置,確保全斷面切割土層。按1.2m間距布置刀排,型號為450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm、800mm、850mm、共9種。

        (5)水泥摻量:25%(450kg/m3)。

        (6)固化液水灰比:1.0~1.5(每桶水1000kg~1500kg、水泥1000kg)。

        (7)固化液比重:1.37~1.50。

        (8)膨潤土摻量:100kg/m3

        (9)挖掘液配合比

        挖掘液配合比如表1所示。

        表1 挖掘液配合比

        4 施工質量控制要點

        (1)機架穩(wěn)定、位置準確

        施工前,應做好場地平整、加固以及測量放樣工作。

        (2)原材料質量可靠

        對原材料應進行抽檢,保證其質量滿足設計要求。

        (3)成墻垂直度符合設計要求

        主機就位拼裝完成后,用經緯儀分別從正面、側面校正立柱導向架垂直度;

        成墻施工時,利用切割箱體內安裝的測斜儀,實時監(jiān)控切割箱面內與面外的偏差情況,確保墻體垂直度。

        (4)規(guī)范施工方法

        嚴格按三步法進行成墻施工,并合理控制切割箱橫向推進速度、挖掘液與固化液配合比以及注漿壓力,確保水泥土被均勻攪拌。

        (5)加強冷縫處理措施

        因各種原因造成不能24小時連續(xù)施工而出現(xiàn)冷縫時,在接縫處對已成墻體重新切割(長度為50cm),保證墻體接縫的有機銜接。

        5 墻體檢測強度

        成墻施工時,現(xiàn)場采取外溢水泥土漿液裝入試模后(如圖3所示),帶回實驗室進行養(yǎng)護,測定不同齡期的水泥土試塊強度;成墻結束一定時間后,現(xiàn)場鉆芯取樣(如圖4所示),并對芯樣進行抗壓強度試驗。

        圖3 水泥土試塊

        圖4 水泥土芯樣

        水泥土試塊強度如表2所示,芯樣強度如圖5~圖6所示。

        表2 水泥土試塊強度

        圖5 南側墻體芯樣強度散點圖

        圖6 北側墻體芯樣強度散點圖

        由表2、圖5~圖6可知:

        (1)試塊強度隨養(yǎng)護齡期增加而增大;

        (2)由于養(yǎng)護條件、取芯對芯樣擾動損傷、取芯位置(為避免取芯不當而造成墻體滲漏,本工程取芯位置位于TRD工法墻墻體與地連墻搭接處,且在TRD工法墻墻體端部,此處墻體施工質量往往不易保證)等原因,試塊強度高于芯樣強度。

        (2)南側墻體芯樣強度最小值、最大值分別為0.27MPa、8.66MPa,平均值為1.97MPa;北側墻體芯樣強度最小值、最大值分別為0.49MPa、2.89MPa,平均值為1.62MPa。芯樣強度存在一定離散性,且南側墻體芯樣強度離散性大于北側墻體芯樣。芯樣強度存在一定離散性,可能與土層性質及施工參數(shù)有關。

        6 結語

        采用TRD工法,保障了蘇州軌道交通3號線群星二路站高壓電線下基坑止水帷幕施工的安全性,滿足了基坑止水的設計要求。墻體中鉆取的芯樣實測強度特點表明,TRD工法止水帷幕施工質量受施工方法、施工參數(shù)以及土層性質等多種因素的影響,因此,需要深入研究施工方法、施工流程以及施工質量控制要點等,以確保其施工質量和在工程中的不斷推廣應用。

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