徐駿

上海靜協(xié)工程質(zhì)量檢測咨詢有限公司 上海 200000

1 引言

隨著中國近三十幾年的發(fā)展，人口基數(shù)的增加，以及人們對城市空間需求的增加，在城市空間的開發(fā)過程中，地下空間的開發(fā)已經(jīng)成為了目前土木工程中最重要的方向，城市地下空間的開發(fā)不可回避的就是深基坑的施工，深基坑施工過程中最重要的就是毗鄰重要的建（構(gòu)）筑物的變形控制，以及地下水的防治。而眾所周知，深基坑開挖過程中，為保證坑底不發(fā)生突涌，需采取降低承壓水水位或隔斷與坑外承壓水聯(lián)系的方式；然而若采用降低承壓水水位的方式，則基坑外的承壓水水位也將受到影響，對毗鄰建（構(gòu)）筑物的影響尤為突出[1]，故對于上述情況，可采用隔斷與坑外承壓水聯(lián)系的方式解決基坑內(nèi)外承壓水聯(lián)系的問題，因此TRD水泥土攪拌墻施工工藝在這個背景下應運而生。

2 TRD水泥土攪拌墻施工工藝介紹

TRD( trench cutting re-mixing deep wall) 工法又稱等厚度水泥土攪拌墻技術(shù)，2007年從日本引進，其工藝是將液壓驅(qū)動的鏈鋸型刀具對土體進行攪動切割，形成渠式混合土，在達到地基的設計深度后，全深度范圍對成層地基土整體上下回轉(zhuǎn)切割噴漿攪拌，使得土體與水泥漿液發(fā)生一系列的理化反應，黏土中的小顆粒與水泥膠體固化在一起，形成具有一定強度的水泥土墻，后持續(xù)橫向推進，構(gòu)筑成連續(xù)無縫的等厚度水泥土攪拌墻[2]。

TRD作為一種新型等厚度的水泥土攪拌墻，與常規(guī)的基坑圍護墻并不一樣，更應該稱之為一種新型的止水帷幕工藝。在基坑圍護的設計方案中，為了指導TRD工法的正式施工，一般都會有試成墻的要求，其中原位試驗是最重要的檢測試成墻工藝的方法[3]，主要的內(nèi)容包括：TRD施工過程中對周邊環(huán)境的影響和TRD施工結(jié)束后其止水效果得驗證，本文結(jié)合上海地區(qū)某項目TRD試成墻的施工，結(jié)合現(xiàn)場的試驗數(shù)據(jù)探索原位試驗在TRD水泥土攪拌墻施工中的應用。

3 結(jié)合某上海項目原位試驗在TRD水泥土攪拌墻施工中的應用

3.1 工程概況

本工程位于位于上海市靜安區(qū)中華新路大統(tǒng)路，總用地面積約 48798.30m2，新建總建筑面積 102962.2m2、其中地上新建建筑面積 69325.08 m2、地下建筑面積 33637.12m2；

本工程自然地坪相對標高-0.40m，基坑普遍開挖深度約11.8m，基坑安全等級為二級；部分局部深坑安全等級一級，本工程圍護結(jié)構(gòu)施工按 TRD 止水墻→槽壁加固→地下連續(xù)墻→三軸攪拌樁坑內(nèi)加固→立柱樁→高壓旋噴樁坑內(nèi)加固順序施工。其中TRD 止水墻墻厚 800mm，深度 48m。

3.2 工程水文地質(zhì)條件

擬建場地 各層地基土特點見表1。

表1 試驗區(qū)地基土分布圖

擬建場地地下水類型為松散巖類孔隙水，根據(jù)勘察顯示，地下水類型有淺部土層的潛水、第⑤層微承壓水和深部第⑦層、⑧2-2 層、⑨層和?層中的承壓水。

（1）潛水

場地淺部土層中的潛水，其補給來源主要為大氣降水及地表徑流，水位隨季節(jié)、氣候等因素而有所變化?？辈炱陂g測得的地下水穩(wěn)定水位埋深一般在 0.63m～1.80m 之間，相應標高在2.75m～1.37m 之間，平均值為 2.01m。年平均地下水高水位埋深可按 0.5m 計，年平均低水位埋深按 1.5m 計。

（2）（微）承壓水

根據(jù)上海地區(qū)的區(qū)域資料，本場地第⑤2 層為微承壓含水層，承壓水埋深一般在 3m～11m，呈年周期性變化。場地第⑤2層和第⑦承壓含水層連通，且與潛水連通。

（3）承壓水

本場地第⑦層是上海地區(qū)的第一承壓含水層，第⑨層是第二承壓含水層，第?層是第三承壓含水層，其中第⑦層和第⑨層之間有第⑧層隔水層隔斷；根據(jù)上海地區(qū)的區(qū)域資料，第⑦層承壓水水位低于潛水位，水位一般在 3m～12m,呈年周期性變化。

3.3 現(xiàn)場原位試驗的實施與分析

本次原位試驗主要從TRD施工工藝對周邊土體的影響以及TRD工藝完成后的滲透性試驗來研究。

3.3.1 TRD施工對周邊環(huán)境的影響

本次在每組TRD工法攪拌墻試驗對應的6m位置各布設一個土體測斜孔、一個孔隙水壓力監(jiān)測孔、一個分層沉降監(jiān)測孔。因此，3組TRD工法共布設了3個土體測斜孔、3個分層沉降監(jiān)測孔、3個孔隙水壓力監(jiān)測孔。見圖1。

圖1 TRD工法試驗區(qū)監(jiān)測點布設位置圖

TRD試驗區(qū)測斜孔深度為48m，分層沉降監(jiān)測孔深48m，自地面下1m開始，每1m設置1個磁環(huán)，每孔設置48個磁環(huán)，孔隙水壓力監(jiān)測孔每個孔布設7個空隙水壓力計，同一組孔隙水壓力計的埋設深度分別為1.8m、4.0m、6.5m、11.5m、21.0m、34.0m、47.0m。為確保隔水效果，同一組的壓力計分兩個鉆孔埋設，4.0m、11.5m深度的傳感器埋設在鉆孔深度為13m的鉆孔內(nèi)，其余傳感器埋設在鉆孔深度為48m的鉆孔內(nèi)。

監(jiān)測點埋設自7月28日開始，至7月31日結(jié)束，TRD工法試驗于8月6日下午10:00時開始，至8月8日9:40時結(jié)束。

現(xiàn)場監(jiān)測工作從8月6日開始，至8月9日結(jié)束。包含初值在內(nèi)，TRD工法樁試驗區(qū)各測點均進行了3次觀測，時間點分別為施工前、施工后6小時及施工后24小時；

各項監(jiān)測數(shù)據(jù)如下：

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析：

TRD工法驗區(qū)TZ1施工對6m處土體水平位移的最大影響-1.31mm，對土體豎向位移的最大影響是2mm，對孔隙水壓力的最大影響6.88kPa。

TRD工法驗區(qū)TZ2施工對6m處土體水平位移的最大影響2.19mm，對土體豎向位移的最大影響是2mm，對孔隙水壓力的最大影響24.93kPa。

TRD工法驗區(qū)TZ3施工對6m處土體水平位移的最大影響1.30mm，對土體豎向位移的最大影響是2mm，對孔隙水壓力的最大影響31.66kPa?？紫端畨毫ψ兓妶D2。

圖2 試驗區(qū)孔隙水壓力變化歷時曲線圖

綜合分析本次試成墻施工工藝對周邊環(huán)境的影響較小，處于可控的狀態(tài)，后續(xù)的施工可參考現(xiàn)階段的施工工藝。

3.3.2 壓水試驗檢測TRD施工后的止水效果

本次擬對3組試成墻采用取芯孔原位抗?jié)B試驗（采用壓水試驗）進行檢測，共檢測4孔。其中1、3孔在成墻28天時進行，2、4孔在成墻45天時進行。

（1）本試驗采用呂榮試驗法作為基本的壓水試驗方法。

（2）壓力試驗結(jié)合現(xiàn)場取芯試驗鉆孔同步進行。試驗隨鉆孔的加深自上而下地用單栓塞分段隔離進行。

（3）荷載分級：試驗荷載按三級壓力、即P1→P2→P3→P4(=P2)→P5(=P1)，P1、P2、P3三級壓力分別為0.15MPa、0.3MPa和0.45MPa。

（4）流量觀測：試驗時每隔1min～2min進行1次流量觀測。當流量無持續(xù)增大趨勢，且5次流量讀數(shù)最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min時，本段試驗即可結(jié)束，取最終值作為流量計算值[4]。

參照《水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》（NB/T 35113-2018）附錄C相關(guān)要求，通過對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的處理分析，本次試驗的4孔TRD工法樁原位抗?jié)B壓水試驗結(jié)果列于下見表2，表3：

表2 TRD攪拌墻原位壓水試驗結(jié)果（28天齡期）

根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，壓水試驗滲透系數(shù)k檢測值范圍為1.00E-04 cm/s ～2.0E-05 cm/s，原位壓水試驗檢測得到的滲透系數(shù)未達到設計要求的不大于E-07 cm/s。分析原因如下：（1）原位壓水試驗更適用于巖層、混凝土結(jié)構(gòu)，在水泥土加固體中進行原位壓水試驗的案例較少，水泥土加固體進行原位壓水試驗的適用性較差；（2）水泥土加固體的均勻性相對混凝土要差，壓水試驗5m試驗段深度范圍內(nèi)存在個別局部軟弱位置時，即使其它深度范圍內(nèi)加固良好，壓水試驗檢測的滲透系數(shù)仍會較大；另外考慮試驗壓力可能導致水泥土破壞，試段隔離栓塞脹塞壓力不宜過大。因此，水泥土加固體壓水試驗實施時栓塞封堵處比較容易出現(xiàn)漏水情況，導致檢測得到的滲透系數(shù)比實際值偏大。

考慮本工程基坑涉及的主要透水層⑦，將本次原位壓水試驗檢測結(jié)果與勘察室內(nèi)土工試驗和現(xiàn)場抽水試驗提供的滲透系數(shù)相比，加固后滲透系數(shù)有數(shù)量級的改善變化，證明TRD等厚度水泥土攪拌墻加固是有一定隔水效果的。

4 結(jié)論

結(jié)合具體的工程實踐，利用原位試驗的方法對項目中TRD的施工階段對周邊環(huán)境的影響以及施工后止水效果的驗證來分析TRD施工工藝的特點和優(yōu)勢，具體的結(jié)論總結(jié)如下：

1.TRD作為一種連續(xù)性較好的水泥土攪拌墻，在正式的施工前必須進行試成墻，以此來確定施工的工效以及水泥摻量來指導后續(xù)正式的施工；

2.在試成墻階段必須做原位的周邊環(huán)境監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)分析了解其對周邊環(huán)境的影響，監(jiān)測數(shù)據(jù)整體反映了施工對環(huán)境的影響規(guī)律和影響程度，但由于不同區(qū)域地質(zhì)條件的差異、施工參數(shù)的不同，也會產(chǎn)生不同的影響結(jié)果，因此，在后續(xù)施工過程中，應綜合考慮各種因素，確定合理的施工方案，確保周邊環(huán)境安全；

3.本次現(xiàn)場采用壓水試驗檢測成墻后止水效果的檢驗并不理想，采用現(xiàn)場的抽水試驗更能如實反映止水效果，同時也測方面反映了壓水試驗的局限性，后續(xù)作者會針對這一問題做后續(xù)的研究。