城市建筑群中TRD工法在深基坑工程中的应用

崔莎莎 朱腾腾 鲍丰

收稿日期：2024-01-07

作者简介：崔莎莎（1988—），女，安徽阜阳人，硕士，工程师，研究方向：建筑工程施工技术管理。

摘 要：深基坑工程在土方开挖阶段大面积深层降水时，应用合理的基坑支护技术有助于降低对周边各种市政管线、建筑物的不利影响。结合项目的特殊性，综合考虑客观的施工条件、项目特点、安全风险、经济效益等因素，选择等厚水泥土搅拌墙作为止水帷幕。施工前进行试验段施工，确定关键施工参数和施工步骤，在不影响工期的前提下，保证正式施工时TRD工法止水帷幕的成墙质量。

关键词：深基坑工程；TRD工法；止水帷幕；成墙质量控制

中图分类號：TU753                                 文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2024）03-0013-03

0 引言

基坑内、外地下水的有效控制，对周边建筑、市政基础设施及其管线影响十分重要。地下水控制不当，易造成坑外地面沉降过大、地下管线变形破裂、坑底突涌等工程危害，选择合理的止水帷幕形式，且确保其施工质量，是深基坑工程施工的重要一环。

总结深基坑工程止水降水方案的成功案例，目前工程常用的止水帷幕技术主要包括三轴水泥土搅拌桩、地下连续墙、等厚度水泥土搅拌墙3种，它们均具有良好的止水降水效果，但其施工工艺原理、施工机械、优点、适用范围、施工成本等均不同。选择止水帷幕类型时，需针对每个项目的特殊性，综合考虑地质水文条件、周边环境、经济性能、安全性能等多方面影响因素，满足深基坑工程的施工要求。

本文结合杭州市钱塘江南侧区域某超高层建筑深基坑降水工程，分析止水帷幕的选择理由，总结TRD工法施工质量的控制要点，为今后类似深基坑工程的降水方案提供参考价值。

1 工程概况

项目位于杭州市萧山区钱江世纪城核心区域，包括3栋超高层建筑及其裙房，设3层地下室，采用钢框架-混凝土核心筒结构体系，最大建筑高度147.30 m，总建筑面积约220 580 m2。建设场地周边环境复杂，距离地铁站房约100 m，与河道的最近距离约140 m，四周均为已建成的高层建筑，周边地面下埋设的管线种类繁多。基坑工程总面积约22 627 m2，基坑周长约585 m，开挖深度约16.50 m，局部电梯井、集水坑开挖深度约23 m。

2 工程地质和水文条件分析

基坑开挖阶段持续时间较长，跨越雨量较大的春季和夏季，强降水对基坑开挖影响较大。

勘察钻探揭示的地层自上而下可划分为7个工程地质层，土方开挖穿越的土层主要包括素填土、砂质粉土、黏质粉土、淤泥质土，本项目工程桩以⑧-2层圆砾层为桩端持力层，基坑底部基本处于②-5层灰色粉砂夹砂质粉土或③-1层深灰色淤泥质黏土。

建设场地地下水位较浅，主要受大气降水渗入补给，自然蒸发为主要排泄途径，浅水层对基坑工程的影响最为密切，主要涉及基坑围护、开挖、降水和抗浮设计。

3 止水帷幕类型选择

距离本项目建筑红线较近的建筑为东侧和北侧的办公楼，基坑外墙之间的距离约10 m，为了降低地下水位变化引起的不利影响，基坑支护外侧必须设置一圈止水帷幕。目前常用的三轴水泥土搅拌桩、地下连续墙、等厚度水泥土搅拌墙3种止水帷幕均满足本项目的要求，而止水帷幕的选择可以从以下4方面展开分析。

3.1 适应范围

三轴水泥土搅拌桩主要利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使原状土结成整体性、水稳定性和一定强度的连续桩体，适用地层范围较广，既可做止水帷幕也可做支护结构，一般加固深度在30 m以内。

地下连续墙通过深槽挖掘、下放钢筋笼、浇筑混凝土等施工工序形成的连续性墙体，具有良好的防水性能，适用于开挖深度超过10 m的深基坑工程。

等厚度水泥土搅拌墙通过链锯式刀具在全深度土层范围内进行切割搅拌，且持续水平横向推进，并灌入水泥浆，形成一定强度等厚度的止水墙，适应地层范围较广，可适用于部分硬质地层，抗渗性能好，最大施工深度达80 m，不适合转角较多的地段[1]。

3.2 插入深度

本工程基坑开挖深度大部分为16.50 m，局部达到23 m，止水帷幕插入土层深度的确定需考虑多种因素的影响。相关研究结果表明，当止水帷幕完全隔离断承压含水层时，坑外降水的影响范围随止水帷幕插入深度的增大而不断减小，隔断基坑内外水力联系可有效控制基坑内降水对坑外环境的影响[2-3]。具体插入深度应结合土层的分布、基坑支护方案、坑外水位的选取、止水帷幕宽度及其力学模型的验算等方面，必要时经过现场试验才能最终确定。

3.3 工期、成本分析

根据以往施工经验得知，三轴水泥搅拌桩与TRD工法两者造价相近，地下连续墙因需下放钢筋骨架，施工工序复杂，施工成本相对偏高，完成等长度止水帷幕的情况下，工期上TRD工法比三轴搅拌桩消耗时间较短[4]。

3.4 施工质量、安全分析

三轴水泥搅拌桩打桩架较高，国内常用的桩架高度达到30 m以上，机械作业安全系数低，桩间接缝较多，垂直度较难控制。地下连续墙成槽机械架体较高，需多种施工机械配合施工，安全影响因素较多，施工过程复杂，不易保证成墙质量。TRD主机机身高度较低，通常10 m左右，稳定性好，安全系数高，可实现无缝连接，垂直度容易保证，成墙质量均匀。

三轴水泥搅拌桩施工过程存在较高的安全风险，止水效果一般，地下连续墙止水效果较好，但施工成本偏高。考虑到TRD工法的优点，结合项目的实际情况，确定选用TRD工法作为基坑工程的止水帷幕[5-7]。

本项目采用的基坑支护设计方案为钻孔灌注桩结合二道钢筋混凝土水平支撑体系，大部分位置采用φ1 200 mm@1 400 mm钻孔灌注桩，坑内被动区采用φ850 mm@600 mm三轴水泥搅拌桩加固。坑外采用一排700厚TRD工法止水帷幕止水，桩底进入基坑底部以下6 m，进入不透水层，以减少基坑内大面积过深的降水对周边市政管线的不利影响。止水帷幕总长约608 m。坑内、坑外均选用自流深井降水，坑内井点间距为20 m×20 m，要求开挖阶段确保地下水位低于开挖面以下1 m，合计50口，坑外井点间距12 m，合计55口。

4试验段施工

4.1 试验目的

考虑到场地自身条件、施工机械的性能、水泥掺量、固化液水灰比、膨润土掺量、掘进速度等多种因素均影响水泥搅拌土的成墙质量。在正式施工前，进行现场等厚度水泥土搅拌墙试成墙试验，以检验等厚度水泥土搅拌墙施工工艺的可行性以及成墙质量，确定实际采用的水泥掺量、固化液液水灰比、膨润土掺量、施工工艺、挖掘成墙推进速度等施工参数和施工步骤，确保施工质量符合设计要求[8]。

4.2 试验概况

试验段选用设备型号为CMD850的链条式成槽机，该设备最大成墙深度60 m，成墙厚度550～850 mm。由于墙深22.5 m，切割箱体配置7节切割箱，由下至上排列分别为1节3.5 m被动轮+6节3.65 m切割箱，总长25.40 m，墙厚700 mm，采用100～700 mm宽度的刀具（每片平均6个，共66个），呈菱形布置，确保全断面切割土层。

墙体采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为25%，固化液水灰比1.5，挖掘液采用钠基膨润土拌制。每立方被搅土体掺入约100 kg的膨润土，成墙掘进速度保持在40 mm/min左右。墙身强度应采用试块试验并结合28 d龄期后钻孔取芯来综合判定，要求等厚度水泥土搅拌墙28 d无侧限抗压强度标准值不小于1.2 MPa。

试验段施工时采用应用最广泛的“三工序法”施工：先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌。等厚度水泥土搅拌墙作为支护结构最外侧的一道止水帷幕，其墙体成型质量允许偏差应满足设计要求，如表1所示。

4.3 试验结果分析

试验段墙身总长15 m，施工前合计做9组28 d水泥土浆液标准养护试块，试块规格70.7 mm×70.7 mm ×70.7 mm，试块强度检测报告显示，其强度均满足设计要求的1.2 MPa。

养护期28 d后现场钻孔取芯，采用φ110 mm钻头，连续钻取全桩长范围内的桩芯，取出的桩芯不得长时间暴露空气当中，应及时蜡封，立即送检，钻孔取芯完成后的空隙应注浆填充。墙身共取芯3个，每个取芯数量为6组，钻出的芯样颜色呈深灰色，硬度较大，结构较完整，外形整体上呈柱状，表面光滑，芯样强度均满足设计要求的1.2 MPa。

统计分析人工测量数据得知，墙围、墙深、成墙厚度偏差均保持在设计允许偏差范围内，机械设备自带的倾斜仪监控数据显示墙体垂直度偏差始终控制在1/250以内。

成墙质量检测结果表明，试验段应用的施工参数和施工工艺具有可靠性，应以此为依据编制专项施工方案，指导本项目水泥土搅拌墙的施工。

5 施工要点

本项目等厚水泥土搅拌墙已施工完毕，实际工期比计划工期提前3 d，成墙质量均满足设计要求，施工过程中形成如下8方面的施工控制要点。

5.1 设备准备

根据等厚度水泥土搅拌墙的设计墙深进行切割箱数量的准备，并通过分段续接切割箱挖掘，打入到设计深度。

5.2 场地准备

对影响成墙质量的不良地质和地下障碍物，事先予以处理再进行施工。根据基坑围护内边控制线，先用挖掘机开挖1～1.2 m宽的施工导槽，深度约为2 m。开挖沟槽余土应及时处理，以保证TRD工法正常施工。

5.3 正式成墙

正式成墙施工机械的型号应同试验段保持一致，通过注入挖掘液先行挖掘土体至水平延长范围，再回撤横移充分混合、搅拌土体。施工过程中，必须严格按照试验段确定的施工参数和施工步骤进行有序施工，严格控制掘进速度。拔出切割箱时不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降。注浆泵的工作流量应根据实际挖掘速度的变化作调整。

5.4 垂直度控制

利用切割箱内部的多段式测斜仪进行墙体的垂直精度管控。施工时应保持等厚度水泥土搅拌墙桩机底盘的水平和导杆的垂直，成墙前采用全站仪及经纬仪进行轴线引测，使等厚度水泥土搅拌墙桩机正确就位，并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1/250。

5.5 搅拌速度与注浆控制

TRD搅拌桩在下沉和横移过程中均应注入水泥浆液。制备水泥浆液及浆液注入水泥浆拌制采用自动拌浆设备，电脑控制配合比，严格控制水灰比和水泥掺量。注浆压力为0.5～1.5 MPa，以浆液输送能力控制。

5.6 施工搭接

当天成型TRD工法水泥土搅拌桩墙体，宜搭接已成型TRD工法水泥土搅拌桩墙体约50 cm。严格控制搭接区域的推进速度，使固化液与混合泥浆充分混合搅拌。为保证TRD工法水泥土搅拌桩在转角处的成墙质量和防水性，转角处每个方向的TRD工法水泥土搅拌桩需各向外延伸1 000 mm。

5.7 成墙质量检测要求

每台班抽查2幅等厚度水泥土搅拌墙，每幅制作水泥土试块3组，取样点应低于有效墙顶下1 m，采用水中养护测定28d无侧限抗压强度。需按一个独立延米墙身取芯检测，数量为墙身总延米的1%，且不少于3个。每个取芯数量不应少于5组，且在基坑坑底附近应设取样点。

5.8 质量安全监控

加强墙体施工过程的质量、安全监控，如发现质量、安全問题应主动与业主及设计单位联系，以便及时采取补救措施，避免造成不必要的损失。

6 结束语

基坑内、外降水止水措施是否合理直接影响基坑的安全状态，长时间大面积的降水对周边环境的不利影响十分显著。本文结合实际项目的特殊性，分析止水帷幕的选择理由，充分考虑TRD工法的适用范围及其优点，详细论述了TRD工法在高层建筑深基坑工程止水帷幕中的成功应用，形成专项施工方案，提出TRD工法成墙质量的主要施工要点，对今后类似地质条件下同类型建筑工程的深基坑顺利施工具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 韦娴，李友，贾成亮，等.超大超深复杂地层基坑地下水止水帷幕技术研究[J].建筑工人，2023，44（8）：45-48.

[2] 赵宇豪，童立元，朱文骏，等.不同止水帷幕插入深度下基坑降水对周边环境的影响预测分析[J].水利水电技术，2020， 51（5）：126-131.

[3] 杨界峰.不同止水帷幕设计下基坑降水影响分析[J].江苏建筑，2023（1）：79-82.

[4] 管锦春.深基坑止水帷幕TRD工法与SMW工法应用分析[J].施工技术，2016，45（15）：90-92.

[5] 葛永超.TRD工法原理及其在深基坑止水帷幕中的应用[J].工程建设与设计，2021（9）：29-31.

[6] 王宏琳，岳红波，王飞，等.TRD工法在地铁车站端头止水帷幕中的应用[J].工程技术，2021，48（7）：74-76.

[7] 魏巍.TRD工法在深基坑止水帷幕工程中的应用[J].施工技术，2021，5（3）：60-61.

[8] 冯天力，王迪，张小华，等.TRD止水帷幕成墙质量控制[J].建筑技术，2022，53（8）：1036-1040.