工法介绍康瑟桩机

TRD工法---水平切割式水泥土搅拌连续墙技术简介上海康瑟桩工机械有限公司抚挖岩土工程有限公司华东办事处陶为TRD工法（Trench－Cutting＆Re-mixingDeepWallMethod），中文叫法比较多，最早叫“混合搅拌壁式地下连续墙施工法”，后陆续有文献称其为：原位置上混合搅拌壁式地下连续墙施工法，水泥加固土地下连续墙浇筑施工法等。该工法由日本90年代初开发研制，是能在各类土层和砂砾石层中连续成墙的成套设备和施工方法。其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中，然后作水平横向运动，同时由链条带动刀具作上下的回转运动，搅拌混台原土层并灌入固化水泥浆液，形成一定厚度的墙体，以取代目前常用的高压喷射灌浆，单轴和多轴水泥土搅拌桩组成的柱列式地下连续墙。其主要特点是成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好。日本1994年开始在工程实践中使用．至1998年底已累计完成造墙面积约30万m2，主要应用在各类建筑工程、地下工程、护岸工程、大坝、堤防的基础加固、防渗处理等方面。中国2005年开始引进TRD技术，由上海广大和杭州大通公司率先引进TRD桩机，并在华东地区开始施工，积累了宝贵的经验。2009年，沈阳抚挖岩土工程有限公司和日本合资生产（国内组装）的TRD桩机(CMD850型)设备正式投产，同年试车成功，填补了TRD桩机生产的空白。CMD850型TRD施工机主要零部件全部采用进口或出口产品：液压部分为德国和意大利进口；电气部分为日本进口；机器底盘为国产（出口产品）。在机械性能（掘削•搅拌动力、推进动力等）方面及品质管理（墙体倾斜管理等）方面达到甚至超过了相同类型的日本施工机具。可成墙厚度为550~850mm，施工深度根据地质不同成墙深度范围可达25~55m。CMD850型TRD工作机以及施工方面的有点在于：1.通过延长横行液压杆的行程,使施工效率得到了进一步的提升;2.调整发动机设置,最大限度降低了能耗,也使设备高度和重心降低,高稳定性低故障率;3.门型架下方穿过底盘与伸缩油缸相连，行成稳固的三角形,机身的支撑结构得以强化;4.驱动部构造的简单化，大大降低了故障发生率提高了整体设备的耐用性;5.设计优化使TRD工法的优越性表现更加明显,设备高度只有9米,周边施工距离只有半米;TRD桩机的构造和工作原理1主机TRD主机由底盘系统、动力系统、操作系统和刀架构成。底盘系统通过两条履带行走，承载所有设备，整机标准重量132t，最大接地压力0．277MPa，工作时下放2个液压支腿．平衡地压力和增加整机的稳定性。操作系统通过随机的电脑系统，将各种反馈来的信息进行综合处理，随时调整各项操作参数，并向各个执行机构发布指令。这套操作软件是TRD工法的核心内容之一。刀架部分是TRD桩机设计的独特之处，横向架为一个框架式结构．上下有2条滑轨，容纳竖向导杆和驱动轮，下滑轨绞接在主机底盘上，上滑轨由液压装置支撑，平时锁定在垂直位置上．根据造墙需要，可在90°～30°范围内通过液压杆调整角度，最大可进行与水平面成30°的斜墙施工。竖向导杆和驱动轮可沿横向架滑轨进行水平运动，驱动轮本身可旋转，同时也可沿竖向导杆上下移动，用以提升或下放刀具。驱动轮的旋转带动链条产生直线运动．链条上的刀具切割、搅拌、混合原土，驱动轮在横向架上带动整个刀具作水平切割运动，同时在刀具的适当深度上灌入水泥浆液，完成造墙过程。当驱动轮水平走完一个行程后．解除压力成自由状态．主机向前开动．相对的驱动轮又移回到起始位置，开始下一个行程，如此反复运行直至完成全部地下连续墙的施工。2刀具是TRD桩机的专用设备，由尖端导轮和刀具箱组成。刀具按3．5m标准长度做成箱形（刀箱），以便一节节的安装接长，同时对链条起到导向和支撑作用链条节间装有刀刃，与刀刃板一起带动土体运动，一直带出地面，并在刀箱的另一侧又将其带入地下，形成较为均匀的混合土。刀箱组合后的总长度决定地下连续墙的深度。地下连续墙的厚度，由刀箱的厚度规格决定，为适应各种不周厚度的成墙需要，目前共设计9种规格，由最薄的450mm开始，每5Omm为一级至850mm。TRD桩机的施工过程1竖直方向切割—-刀具的安装比较费时，除浅墙（小于3.5米）以外都必颓一节一节地进行现场组装。TRD主机在作业点定位以后，在旁边预先挖掘一个刀箱存放井（如图）。作业时，首先利用竖向导杆将驱动轮升起，安装最底部的带有尖端导轮的刀箱，驱动轮转动并开始向下掘进，加入5%的膨润土浆液，此时，另一节准备组装的刀箱被吊入存放井中，当第一节刀箱完全下降到与地面(工作面)平齐时，停机脱开驱动轮与刀箱的连接，升起驱动轮，安装并取走第二节刀箱，再回到作业点开机向下掘进，如此反复直至达到设计深度为止。2开始水平切割时，刀具的底部同时灌入水泥浆液等，不断与运动着的土体相互搅拌、混合，在经过的地段形成“水泥土”地下连续墙。有些工程还可根据设计要求，在墙体未凝固前直接插入工字钢、槽钢等型材。在深度小于30m，N值小于30的土层中，水平运动速度较快，可以边运行边灌入水泥浆液，一次成墙。当深度大于30m，地层中砾石含量较高，或砾石平均粒径大于100mm，及土层N值大于40时，刀具水平运行速度太低并可能出现卡刀等现象，不能一次灌入水泥浆液成墙，而是先只灌入膨润土浆液，运行一段距离后回刀切割，返回起点后重新运行并灌入水泥浆液成墙，每次运行速度和水平力均由随机电脑操作。对于深度超过35m，或土质较硬的土层，由于运行阻力大，刀具在运行过程中会呈弓形，底部有一个小三角区域的土体挖不到，强行运动会出现水平力过大，如超出设计值(水平力最大530kN)则会自动停机，以免损坏设备这时应退机一小段距离，然后向上运动再反转向下切土，将小三角形的斜边切去一角第二次再前进一步．提升驱动轮反转切土，向下运行至最底点位置，直到将小三角形区域的土切除，然后再正常施工。TRD工法的适应条件和应用领域1地基评价值TRD工法适用于各类土层和砂砾石层，在不同的地质条件下，施工难易程度会有所不同。地下连续墙属隐蔽工程，地层情况千变万化，甚至同一连续墙的不同部位地层也会有所不同。因此，准确、详尽的地质资料是十分必要的，如柱状图、各层物理力学指标、地下水水位等。将这些资料和设计的墙厚、深度及性能要求等信息输入TRD随机电脑后，可得出一个地基评价值(Value)。该值是TRD施工特有的指标，是综合各种地质条件和成墙要求后，通过软件程序求出的一个专用评价指标．其主要反映了施工的难易程度。地基评价值和刀具水平运行速度近似关系曲线可见下图，可以看出．地基评价值越大，刀具水平运行速度就越小，施工难度越高。2造墙深度和土层N值是影响工程的2个最主要因素．其次是准备工作量大，占用工时较长，一般20m深的工程，主机定位和刀具安装、拆除需要6～7个工作日。鉴于每个工程的墙体深度、厚度及地层情况均不同，很难给出一个平均工效值。日本的TRD施工不实行三班工作制．每日只一白班，由8：00～17：00，扣除辅助工作，纯开机时间为480分钟。具体工程的工效见表1，工效最高656m2／d，最低20m2／d．在标准深度和一般土层中，平均工效约200～300m2／d.平均工效最低200m2／d.，为全砂砾石地层，平均水平掘进速度仅3.5mm／min，最高时到5．7mm／min，砾石平均粒径Φ27Omm，最大粒径Φ840mm，材料消耗主要为水泥、膨润土、柴油、水等，水泥消耗量平均为200～250kg／m2，水灰比常用1：1～2：1，灌浆压力一般取0．7MP。膨润土平均消耗量为50kg／mm2。多配制成5％浆液．当遇砂层对可适当加量，成墙以后的渗透系数都在10-8cm／s左右。3TRD工法地下连续墙的优势适应土层广泛，TRD工法适用于各类土层和砂砾石层，这是TRD工法的最大优点,可以根据不同的地层特点选择不同的切割刀，以及通过电脑计算设定不同的施工速度和强度。等厚度的真正意义的连续墙，通过横向运动成墙,可以形成相同厚度的墙体,因此,防渗效果远远优于柱列式连续墙和其他非连续防渗墙,渗透系数都能达到10-7。由于墙体是连续的、等厚度的，所以不仅防渗效果好，而且墙体倾斜小,强度非常均衡。墙体上下强度均匀，TRD工法连续墙不仅水平方向的厚度均衡,而且竖直方向更是优势明显,由于链条式刀具的移动方向形成了对土层的上下搅拌，上层土和下层土实现了最大程度的交换，所以成墙后的深度方向强度均匀。施工场地要求灵活，传统的地下连续墙施工，往往是地下深度越深，地上的设备就得越高，因而既不灵活也不安全，TRD工法的组合式刀箱，从根本上解决了这个难题，在主机不变的情况下，连续墙的深度只和组合的刀箱节数有关；另外，由于刀箱位于主机的侧面，施工时主机沿成墙方向侧向移动，所以对工作面的要求降到了最低。下图是桥下施工和建筑物边上施工的现场。65cm65cm可以倾斜成墙，TRD工法的独特设计，可以通过调整刀架角度，实现预先设定角度的倾斜施工，完成倾斜的地下连续墙。不同工法地下连续墙的比较4TRD工法的应用领域建筑基坑维护止水帷幕防渗墙高速公路地铁站工程沉埋工法中的竖井排水工程边坡防护堤坝加固工程地基改良工程建筑物基础