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TRD工法施工技术,章兆熊上海广大基础工程有限公司2010年9月7日,1、前言2、TRD工法2.1、TRD工法特点2.2、TRD工法应用2.3、TRD工法原理2.4、TRD工法施工工艺2.5、TRD工法施工2.6-2.7、TRD工法施工实例3、施工要点4、试桩取芯结果评估5、课题与开发,1、前言,随着地下空间开发规模向大、深、紧、复杂多变发展，给深基坑工程支护新技术的应用提供了广阔的舞台。型钢水泥土搅拌桩（墙）支护结构要满足“深、快、强”的需要，截断或部分截断承压水层与深基坑的水力联系，控制由于基坑降水而引起的地面过度沉降，确保深基坑和周边环境的安全，解决深基坑30m-60m承压水层深度范围和部分标贯值在30击以上紧密砂层施工水泥土搅拌桩的难题。TRD工法技术就成为可供选择的基坑支护施工新技术。,TRD工法以其施工周期短、工程造价合理、对环境污染小、适应地层广、防渗性能好，特别是型钢可以重复利用，被誉为可持续发展，循环经济的绿色工法，用作基坑支护结构、H型钢芯材回收时，比常用的钻孔灌注桩形式，可降低造价约18%，比钢筋混凝土地下连续墙形式可降低造价约30%-40%。,2、TRD工法等厚水泥土连续墙工法TrenchcuttingRe-mixingDeepwallmethod,TRD工法在日本上世纪九十年代已经规模施工，至2009年不完全统计，施工330项工程，总面积约为233万m2，施工最大深度56.8m，壁厚550mm850mm。该工法将水泥土连续墙的搅拌方式由传统的垂直轴螺旋钻杆水平分层搅拌，改变为水平轴锯链式切割箱沿墙深垂直整体搅拌。,2.1TRD工法的特点,(1)、施工深度大，最大深度可达60m.,（2）、适应地层广：对硬质地层（硬土、砂卵砾石、软岩石等）具有良好的挖掘性能。,（3）、成墙品质好：在墙体深度方向上，水泥土搅拌均匀，强度提高，离散性小，截水性能好。,（4）、高安全性：主机机高仅10米，重心低，稳定性好。,（5）、a、高精度实时随钻测量，实现了施工全过程对TRD工法墙体的垂直精度控制，这是目前其他传统工法无法做到的。,b、高精度墙体直线度通过激光经纬仪射出的光束投射到安装在主机上的两块透明丙烯上，藉以控制与其平行的TRD工法墙体中心线的允许偏差可控制在25mm以内。,（6）、墙体等厚：连续造壁，无缝连接，可以任意设定芯材间距。,7、噪音、振动较小,2.2TRD工法应用范围,2.3TRD工法的原理,主机液压马达驱动链锯式切割箱，分段连接钻至预定深度，水平横向挖掘推进，同时在切割箱底部注入挖掘液或固化液，使其与原位土体强制混合搅拌，形成的水泥土地下连续墙，也可插入型钢以增加地连墙的刚度和强度。,2.3.1TRD工法挖掘机构,2.3.2TRD工法切割箱,2.3.3TRD工法挖掘刀具,2.4TRD工法施工工艺,2.4.1TRD工法施工工艺及工序循环,TRD工法施工工艺包括：切割箱自行打入挖掘工序、水泥土搅拌墙建造工序、切割箱拔除分解工序。TRD工法水泥土搅拌墙建造工序有3个循环的方法和1个循环的方法：3个循环的方法（先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌），链锯式切割箱首先注入挖掘液先行挖掘一段距离，然后回撤挖掘至原处，再注入固化液向前推进搅拌成墙，一般使用在深墙、卵砾石层或有地下障碍物的工况；1个循环的方法一开始切割箱就注入固化液向前推进挖掘搅拌成墙；使用3个循环或1个循环的判断依据是能否确保切割箱横行速度达1.7m/hr。,2.5TRD工法施工,TRD工法施工参数在成墙过程中实时监控。,TRD工法施工监测仪器,2.6、TRD工法施工实例（1）,TRD工法施工实例（2）,TRD工法施工实例（3）,TRD工法施工实例（4-1）,TRD工法施工实例（4-2）,TRD工法施工实例（5）,TRD工法施工实例（6）,TRD工法施工实例（7）,TRD工法施工实例（8）,2.7、国内首项TRD工法超深截水帷幕施工实例,中钢天津响螺湾项目基坑开挖深度为：20.6m24.1m，地层情况：30m深度范围以粉质粘土层为主，24m58m深度范围主要为层粉砂和层粉细砂微承压含水层，埋深24m，层厚34m，粉砂层标贯值40击，粉细砂层标贯值75击。基坑支护结构设计采用钻孔灌注桩挡土，桩径1.25m,桩长35.4m,坑内降水结合TRD工法水泥土搅拌连续墙作为悬挂式的止水帷幕,墙深45.0m,墙厚700mm，为此现场进行TRD工法的试成墙，以确定各项技术参数、成墙工艺和步骤、水泥土搅拌均匀性、无侧限抗压强度等各项指标，该项目截水帷幕总工作量2.2万m3,585延米，总工期70天，目前水泥土搅拌桩截水帷幕在日方专家悉心指导下，已经顺利完工。,2.7.1、工程概况,中钢天津响螺湾项目剖面,2.7.2主要配套设备,注：本工程锯链式切割箱由13节组成，总长46.14m。,2.7.3TRD工法施工效率,TRD工法的施工效率与地层和墙宽、墙深密切相关。a）某工程地层为砂砾土，墙宽500mm、墙深18.5m，小时成墙5.1m。b）另一工程，地层为砂质粘土，挖掘深度37m，墙宽700mm，小时成墙1.5m。c）本工程，墙宽700mm,墙深45.0m，毎小时搅拌成墙2.0m。,2.7.4浆液管理,TRD工法浆液管理，对于确保墙体质量、生产效率、防止事故，起到非常重要的作用。a)挖掘液：膨润土掺量25kg/m3被加固土体，本工程W/C=720；b)挖掘液混合泥浆：挖掘液+地层混合土/单位体积；本工程挖掘液混合泥浆流动度为180mmTF值200mm（控制值135mmTF值240mm）；c)固化液：水泥掺量450kg/m3被加固土体，本工程W/C=1.5（控制值W/C为1.02.0）；d)固化液混合泥浆：固化液+挖掘液混合泥浆/单位体积；本工程固化液混合泥浆流动度为180mmTF值200mm（控制值150mmTF值280mm）；,e)作业全过程流量控制由无级变速的浆泵得以实现TRD工法在挖掘和搅拌过程中对浆液流量的任意调控，满足了工艺的需要。,f)对浆液的各项指标：TF值、t：湿润密度、Br：失水量实时监测，必要时对挖掘液和固化液级配进行调整；g)对固化液混合泥浆取样或对墙体透孔取芯做单轴抗压强度试验。h)挖掘液必要时可添加适量增粘剂和分散剂，固化液必要时可适当添加膨润土和缓凝剂。,3、施工要点,TRD工法作为水泥土搅拌连续墙在施工要点如下：1）水泥土地下连续墙，施工前应进行试成桩（墙），确定各项技术参数，成桩工艺和步骤，土性差异大的地层，要确定分层技术参数。2）要做好各项施工前的准备工作，包括：清障、修筑施工便道、铺设钢板（TRD-型机施工60m墙深时，平均接地压力169KN/m2）、测量放线定位，开挖沟槽。,3）对于TRD工法切割箱先行退避养生挖掘，施工时均应注入膨润土浆液；4）TRD工法通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪，可进行墙体的垂直度控制，通常可确保1/250以内的精度。TRD施工墙体的直线度由激光经纬仪控制，允许偏差2.5cm5）TRD工法水泥土搅拌连续墙施工，必须配置备用发电机组，在市电供给不正常的情况下，一旦停电可及时恢复供浆、压气、正常搅拌作业，避免延误时间造成埋钻事故；,6）加强设备的维修保养，特别是在硬质地层作业，钻具磨耗大，要准备各类备件，及时更换、镶补，确保正常施工；7)TRD工法进行切割箱自行打入挖掘工序时，在确保垂直精度的同时，将挖掘液的注入量控制到最小，使混合泥浆处于高浓度、高粘度状态，以便应对急剧的地层变化；部分易坍塌砂层，切割箱先行退避养生挖掘，施工时应注入或掺入膨润土。8）TRD工法先行挖掘。若能顺利启动及切边时，则可按照操作流程进行施工。当遇到深度大且砂石地层为主体的工程时，切割箱的启动，切边不顺利，应迅速对挖掘液的水灰比、流动度进行调整，以便切割箱能够顺利启动，先行挖掘。,9）TRD工法回撤挖掘。切割箱先行挖掘结束，回撤横移挖掘至成墙位置时，应尽量减少挖掘排量，以控制置换土发生量。10）TRD工法成墙搅拌。由于经过先行挖掘和回撤挖掘，被加固土体已经被松动，成墙搅拌时，要保持较快的横行推进速度，拌站和浆泵要确保提供与搅拌推进速度相匹配的水泥浆液，以防止由于推进速度缓慢，导致切割箱体水泥浆附着层不断增厚，造成切割箱推进阻力不断增加，以致抱死的事故发生。11）TRD工法成墙搅拌结束后，在墙前12m的距离内用少量清水（1.02.0m3）对设备管路进行清洗，清洗后用5%浓度的膨润土浆液，在墙前2.0m区间内进行临时养生区挖掘，并原地停留30分钟。,12）TRD工法事故预防：为防止切割箱被抱死，当液压马达驱动的水平和垂直油缸压力接近600KN650KN时，应采用专用切削刀具，及时清理切割箱四周的砂土、混合泥浆堆积层。13）TRD工法成墙搅拌结束或转角时，起拔切割箱时间应控制在4h以内（宜配置大吨位吊车和振动器），将切割箱分割成23段拔出，边分解边拔除。拔出切割箱过程中，向槽内回灌浆量要能够补充切割箱拔出的体积，以防止槽内混合泥浆液面下降。,4、TRD工法试桩透孔取芯测试结果评估,4.1透孔取芯平面布置图,TRD工法试桩透孔取芯平面布置图,4.2TRD工法透孔取芯强度数据统计表,4.3TRD工法透孔取芯强度变化曲线,4.4TRD工法透孔取芯测试结果评估,通过4根透孔取芯样检测，试块28天强度相对稳定，满足设计要求，表现在不同地层墙体强度差异较小，在0.982.37Mpa之间，差异系数0.150.23。28天强度略高于14天强度。芯