李春勝（中咨工程建設(shè)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(guān)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(wèn)題，確保深基坑開挖后側(cè)壁基本不漏不滲，為機(jī)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(dòng)強(qiáng)度，加快了施工進(jìn)度；同時(shí)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(shí)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(jià)值。

1 工程概況

1.1 車站概況

某市正陽(yáng)路站采用明挖順作法施工。車站主體長(zhǎng)度499 m，車站形式為地下兩層三跨（局部?jī)煽纾┚匦慰蚣芙Y(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)段寬度 22.9 m，盾構(gòu)井段寬 26.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深 16.4 m～17.1 m，盾構(gòu)接收段底板埋深 18.5 m，車站底板位于強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層，頂板覆土 3.0 m～3.9 m。基坑圍護(hù)采用 φ1000@ 1400 鉆孔灌注樁，樁端進(jìn)入中風(fēng)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(shè)計(jì)墻體總長(zhǎng)度 885.42 m，平均墻體深度 21.06 m（自然地面計(jì)算）。水泥土連續(xù)墻從地面開始施工，按進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層不小于 1 m 進(jìn)行控制，如遇中風(fēng)化巖層可截止。

1.2 工程地質(zhì)

該站自上而下依次為素填土、粉質(zhì)黏土、中砂/粗砂、粗砂/礫砂、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

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

（2）粉質(zhì)黏土：厚度 0.3 m～8.8 m，層底標(biāo)高 —1.22 m～6.87 m。

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

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

（5）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：厚度 0.3 m～4.8 m，層底標(biāo)高—13.94 m～—9.56 m。

（6）中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：厚度 1.3 m～9.5 m，層底標(biāo)高—20.55 m～—9.76 m。

1.3 水文地質(zhì)

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(jiǎn)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(shè)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(yùn)動(dòng)，同時(shí)由鏈條帶動(dòng)刀具作上下的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，攪拌混合原土并灌入水泥漿，固結(jié)原來(lái)位置上的泥土，在地下形成等厚度、連續(xù)、高防滲質(zhì)量、有一定承載力的水泥土墻，以達(dá)到帷幕止水效果的施工方法。TRD 工法主要應(yīng)用在各類建筑工程、地下工程、護(hù)岸工程、大壩、堤防的基礎(chǔ)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(shù)規(guī)程》）。

2.2 TRD工法特點(diǎn)

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

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

（3）成墻品質(zhì)好：在墻體深度方向上，水泥土攪拌均勻，離散性小，強(qiáng)度高。

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

（5）成墻精度高：隨鉆的多段式測(cè)斜儀及鉆進(jìn)參數(shù)儀對(duì)墻體質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控，垂直度偏差不大于 1/250。

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

（7）無(wú)縫連接：連續(xù)成墻，墻體等厚，型鋼間距可任意設(shè)置。

（8）設(shè)備性能獨(dú)特：TRD 設(shè)備獨(dú)特的刀具設(shè)計(jì)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(zhì)土、粉土、砂土、碎石土、卵礫石土層；標(biāo)貫值 N＜100，最大粒徑小于 100 mm。

（2）巖層：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)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(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不低于 P.O42.5 級(jí)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(qiáng)度及抗?jié)B要求

水泥土 28 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不宜小于 0.8 MPa；滲透系數(shù)不應(yīng)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(shè)計(jì)深度后，首先通過(guò)切割箱底端注入高濃度的膨潤(rùn)土漿液（挖掘液）進(jìn)行先行挖掘地層一段距離（8 m～12 m）與原位土體進(jìn)行初次混合攪拌，再回撤挖掘至起始點(diǎn)后，拌漿后臺(tái)更換水泥漿液（固化液），通過(guò)壓漿泵注入切割箱底端與挖掘液混合泥漿進(jìn)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(shí)地調(diào)查?？紤]管線及障礙物的存在會(huì)影響 TRD成墻的連續(xù)性，施工前應(yīng)首先掌握工程地質(zhì)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(jī)械及后臺(tái)組裝。施工前完成 TRD 設(shè)備組裝；完成后配套設(shè)施（水泥罐、螺旋機(jī)、攪拌機(jī)、注漿機(jī)、空壓機(jī)、電路、水路等配套設(shè)施）的組裝；調(diào)試 TRD 設(shè)備及配套設(shè)施，使其正常運(yùn)行。

（3）測(cè)量放線。施工前先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，精確計(jì)算出 TRD 工法止水帷幕（試成墻）中心線角點(diǎn)坐標(biāo)；利用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行放樣并進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)核；做好護(hù)樁工作并通知相關(guān)單位進(jìn)行放線復(fù)核。

（4）開挖前準(zhǔn)備。開挖導(dǎo)槽和預(yù)埋穴，將預(yù)埋箱吊放入預(yù)埋穴；考慮 TRD 機(jī)械平穩(wěn)行走，須在導(dǎo)槽邊鋪設(shè) 3 cm厚鋼板；根據(jù)墻體設(shè)計(jì)深度進(jìn)行刀箱組裝。

（5）先行挖掘。切割箱打入土體至設(shè)計(jì)深度后，橫向切割土體；同時(shí)注入挖掘液（膨潤(rùn)土），每立方米被攪拌土體膨潤(rùn)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(nèi)推進(jìn)長(zhǎng)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(rùn)土的土體充分混合攪拌，確保其混合泥漿流動(dòng)度控制在 160 mm～240 mm。

（7）固化攪拌成墻。水泥摻量應(yīng)取決于土質(zhì)條件和所要求的水泥土強(qiáng)度，計(jì)算出土體體積及質(zhì)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(dòng)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(shí)，須將置換出來(lái)的泥漿集中處理。

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

（9）刀箱拆解。施工結(jié)束后，將刀箱拆解，清洗干凈后分類堆碼，以備周轉(zhuǎn)。

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(xì)部處理

3.2.1 切割地下管線處理

當(dāng) TRD 樁機(jī)遇小直徑、不可改移的地下管線時(shí)，須提出刀箱，跳過(guò)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(lái)說(shuō)，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(gòu)擴(kuò)大段處理

一次提刀并結(jié)合咬合旋噴樁處理，或不提刀，采用 15°轉(zhuǎn)角過(guò)渡，并對(duì)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(gòu)擴(kuò)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(kuò)展 15 cm～20 cm，且須待墻體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可施工鉆孔灌注樁，避免鉆孔樁施工時(shí)破壞攪拌墻質(zhì)量，影響止水效果。TRD 施工切掘前應(yīng)安排專業(yè)測(cè)量人員進(jìn)行測(cè)量放樣，通過(guò)兩點(diǎn)間的平行線來(lái)嚴(yán)格控制設(shè)備行走軌跡處在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，從而不侵占鉆孔樁的施工部位。

圖5 盾構(gòu)擴(kuò)大段處理方案之不提刀、15°轉(zhuǎn)角示意圖

（2）先行施工鉆孔灌注樁。灌注樁起著支護(hù)基坑的作用，要承受抗剪力，因此必須確保灌注樁定位準(zhǔn)確，鉆孔時(shí)確保成孔的垂直度。鉆孔樁成孔是旋挖成孔，因此在鉆孔過(guò)程中如果遇到特殊地質(zhì)條件（如沙層），就有可能會(huì)發(fā)生塌孔現(xiàn)象。一旦坍塌面積過(guò)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(shè)備在橫切過(guò)程中必定會(huì)切到鉆孔樁樁邊的混凝土，產(chǎn)生劇烈抖動(dòng)，給整套設(shè)施帶來(lái)巨大的損傷，極大地影響了使用壽命，而且還無(wú)法保證施工進(jìn)度。鏈刀式成槽設(shè)備，只適宜切割泥土、沙層、五類圍巖等低強(qiáng)度切割作業(yè)施工條件，無(wú)法切割諸如鉆孔樁混凝土之類高強(qiáng)度的作業(yè)對(duì)象。

如果后施工 TRD 止水帷幕，應(yīng)向外擴(kuò)展 40 cm 左右，并盡量降低成槽機(jī)對(duì)鉆孔樁的擾動(dòng)，以減少止水帷幕施工對(duì)鉆孔樁影響。

3.3 成墻質(zhì)量評(píng)測(cè)

TRD 成墻質(zhì)量評(píng)測(cè)方法一般有原位檢測(cè)、室內(nèi)測(cè)試及開挖監(jiān)測(cè)，評(píng)測(cè)項(xiàng)目如圖 6 所示。

圖6 成墻評(píng)測(cè)方法及評(píng)測(cè)項(xiàng)目

（1）原位檢測(cè)：主要是檢測(cè)鉆孔完整性和成墻滲透性。

（2）室內(nèi)測(cè)試：主要是檢測(cè)連續(xù)墻無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及抗?jié)B性。TRD 施工 28 d 后，取芯檢驗(yàn)數(shù)量及方法按一個(gè)獨(dú)立延米墻身取樣，數(shù)量為墻身平面總延米的 1%，且主體結(jié)構(gòu)不應(yīng)小于 5 處，每個(gè)附屬結(jié)構(gòu)不小于 1 處；每個(gè)取芯鉆孔應(yīng)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(yīng)設(shè)取樣點(diǎn)，取芯數(shù)量不少于 3 組（參見 JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》）。

（3）開挖監(jiān)測(cè)：在 TRD 連續(xù)墻基坑開挖過(guò)程中，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)多為物理場(chǎng)變化。該測(cè)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(cè)試的目的是便于系統(tǒng)地研究與評(píng)價(jià)該工法的可靠性和安全性，為后續(xù)設(shè)計(jì)改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)；在數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲取基礎(chǔ)上，努力實(shí)現(xiàn) Web 在線數(shù)據(jù)發(fā)布。

3.4 主要工序管理目標(biāo)

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(dá)到大深度施工目的，以確保良好的止水性而進(jìn)行的管理項(xiàng)目。利用切割箱內(nèi)部安裝的多段傾斜計(jì)，管理成墻的垂直精度，一般可確保 1/250 以內(nèi)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(jī)不同位置上安裝兩塊透明板并設(shè)置管理點(diǎn)，將激光經(jīng)緯儀的激光射線打在管理點(diǎn)上，以此進(jìn)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(biāo)

切削土體施工的管理項(xiàng)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(zhuǎn)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(biāo)

3.4.4 成墻施工管理目標(biāo)

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

表3 成墻施工管理目標(biāo)

4 TRD 施工控制要點(diǎn)

（1）施工前應(yīng)掌握?qǐng)龅氐刭|(zhì)及環(huán)境資料，查明不良地質(zhì)及地下障礙物的詳細(xì)情況，編制施工組織設(shè)計(jì)方案，制定應(yīng)急預(yù)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(zhì)條件由試驗(yàn)確定。水泥宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于 P.042.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件及要求的水泥土強(qiáng)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(shù)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(guò)程，切割液的注入量宜控制到最小，必要時(shí)可預(yù)先回填黏土。

（4）施工過(guò)程中應(yīng)檢查鏈狀刀具的工作狀態(tài)及刀頭磨損度，及時(shí)維修、更換和調(diào)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(yán)格控制搭接區(qū)域的推進(jìn)速度，使固化液與混合泥漿充分混合攪拌，確保搭接質(zhì)量。

（6）TRD 工法成墻攪拌結(jié)束或因故停待后，切割箱體宜遠(yuǎn)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(shù)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(rùn)土、外摻劑等原材料，其技術(shù)指標(biāo)和檢查項(xiàng)目應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定（參見 GB 50208—2011《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》）。

（8）在施工過(guò)程中，對(duì)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(dòng)度）應(yīng)根據(jù)土質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行監(jiān)控和適時(shí)調(diào)整，漿液不得離析，并且滿足國(guó)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(diào)整材料，如優(yōu)質(zhì)斑土等。

（9）轉(zhuǎn)角施工有墻內(nèi)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(zhì)量，施工時(shí)每到轉(zhuǎn)角處都應(yīng)向墻體外側(cè)多施工1延米，形成“+”字形式的轉(zhuǎn)角接頭。

（10）在 TRD 施工時(shí)采用三步施工法：先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌，即鋸鏈?zhǔn)角懈钕溷@至預(yù)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(jìn)攪拌成墻。

（11）在施工過(guò)程中所產(chǎn)生的水泥土漿，應(yīng)收集在導(dǎo)向溝內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)置的溝槽內(nèi)，水泥土漿處置應(yīng)符合相應(yīng)環(huán)保法規(guī)等的要求。

（12）對(duì) TRD 施工質(zhì)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(nèi)。在開挖土方之前，應(yīng)檢驗(yàn)墻身水泥土的強(qiáng)度和抗?jié)B性能，要求墻體抗?jié)B系數(shù)應(yīng)≤1×10-7cm/s，28 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥0.8 MPa，方可進(jìn)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(cè)定墻身的強(qiáng)度和滲透系數(shù)。每臺(tái)班取一個(gè)獨(dú)立延米墻身取樣，每個(gè)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(diǎn)取樣，水下養(yǎng)護(hù) 28 d 后，測(cè)定無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及滲透性能。

（14）在 TRD 施工過(guò)程中若遇地下管線，應(yīng)盡量采取臨時(shí)改移措施加以保護(hù)；若無(wú)法改移，則在 TRD 無(wú)法施工的范圍內(nèi)采用旋噴樁進(jìn)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(qiáng)度后，再施工鉆孔圍護(hù)樁。

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

（17）由于 TRD 工法目前應(yīng)用較少，缺少成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，使用時(shí)應(yīng)結(jié)合車站具體地質(zhì)情況設(shè)置試驗(yàn)段，經(jīng)專家評(píng)審后方可施工。

5 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目中正陽(yáng)路站采用了 TRD 工法水泥土連續(xù)墻止水帷幕新技術(shù)，通過(guò)本工程實(shí)踐，TRD 工法水泥土連續(xù)墻止水效果遠(yuǎn)優(yōu)于高壓旋噴樁止水。本文結(jié)合該項(xiàng)目簡(jiǎn)要介紹了 TRD 工法施工工藝及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，以供類似工況參考。