TRD工法案例分享

原标题
TRD止水帷幕在龙水南路越江隧道
1号工作井围护结构施工中的应用

李宏基

上海龙水南路越江隧道

摘  要

摘 要：随着城市轨道交通的快速发展，地下工程对基坑及周边环境的保护要求越来越高，特别是在富水地层的深基坑施工保护变得愈加重要。文章以上海龙水南路越江隧道新建工程 1 标为背景，介绍了该工程浦东 1 号工作井西侧距黄浦江防汛墙二级挡墙仅 18m，其承压水对基坑的开挖带来了很大的安全隐患，因此在浦东 1 号工作井西端头井外设置了 1 道 76.4m 的超深地下水止水帷幕，隔断承压水，降低基坑施工过程中承压水突涌引起的地表沉降风险，保证基坑的正常开挖。

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1.1　工程概述

上海龙水南路越江隧道新建工程1标西起喜泰路，东至浦东新区海阳西路耀龙路和高青西路耀龙路。隧道共设4座工作井，1号工作井为盾构始发井，基坑平面尺寸约（17.8～43.1）m×115m，面积约2883m 2 。浦东1号工作井平剖面图如图1所示。

图1 浦东1号工作井平剖面图

工作井基坑最大开挖深度约38.8m，东、西两侧端头采用1.2m厚地下连续墙及8道钢筋混凝土支撑的支护结构形式，中间段采用1.2m厚地下连续墙+7道钢筋混凝土支撑的支护结构形式。

1.2　水文地质

基坑地下水属潜水类型，地下水位埋深一般为0.5～0.7m。⑤ 2 和局部分布的⑤ 3t 、⑤ 3-2 为微承压水含水层，第⑦ 2 层、⑨ 1 层为第Ⅰ承压水含水层，⑦ 2 层和⑨ 1 层含水层互相连通，承压水位一般呈周期性变化，据上海地区工程勘测报告，微承压水的水位埋深在3～11m，承压水的水位埋深在3～12m。

工作井基坑开挖过程中，存在⑤ 3-2 层、⑦ 2层、⑨ 1 层（微）承压水突涌风险；基坑需设置降压井，降低（微）承压水 。

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2.1　基坑施工重难点

1）施工场地位于古河道沉积区，场地内③层灰色淤泥质粉质黏土、④层灰色淤泥质黏土、⑤ 3层较厚，第⑥层暗绿色粉质黏土缺失，基坑降水会引起地表不均匀沉降。

2）基坑为异形井，开挖最大深度达38.8m，需要对⑤ 3-2 层、⑦ 2 层、⑨ 1 层（微）承压水进行降水，施工降水控制不善，可能会引发基坑突涌破坏。

3）天然气可能存在于④层中，范围一般很小，通常含气量不大，基本上都在勘探过程中从钻孔中排除释放，但仍具有一定的危险性。

4）1号工作井基坑距黄浦江及小黄浦河较近，地下水源丰富。工作井基坑东侧为小黄浦河，小黄浦河防汛墙距基坑约75m；基坑西侧为黄浦江，黄浦江防汛墙距基坑约43m，其二级挡墙距基坑约18m；前滩大道φ2700mm雨水管道（海阳西路—高青路）距基坑约110m。基坑降水会引起黄浦江防汛墙和前滩大道φ2700mm雨水管道的沉降，黄浦江江水及地下承压水会影响西端头井洞门加固区域的稳定性，盾构出洞具有较大的安全隐患。

2.2 处理措施

TRD工法具有操作方便、设备占用场地小、成墙深度大、适用地质条件范围广、精度控制好，且能连续成墙等优点，为减少降水对基坑开挖及盾构出洞造成的影响，本工程采用TRD止水帷幕对西端头井进行洞门加固，加固长度55m、厚度900mm，加固范围+6.40m～-70.00m，设计深度76.4m，是目前实际施工应用中最深的TRD止水帷幕。按南-西-北的顺序进行施工作业，TRD与地下连续墙之间由N-JET高压旋喷桩进行搭接。

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3.1 TRD工法工艺流程

本工程采用TRD-80E工法机进行止水帷幕施工，施工流程如图2所示。

图2 TRD工法流程图

3.2 TRD主要施工工序

3.2.1 测量放线

施工前根据施工图纸及其他相关的勘察测绘资料，精确地计算出TRD止水帷幕中心交点坐标 ，采用全站仪放样，并进行坐标数据复核，同时做好标记桩。通知监理单位进行复核确认并及时报验。

3.2.2 开挖沟槽

测量放样后进行场地平整，经验算得出，施工场地满足SCC2800WE大型履带式起重机（280t）、TRD-80E工法机承载力的要求。为确保施工场地能够使大型履带吊及其他机械设备稳定行走，还需在地下连续墙施工作业区域铺设钢板。采用挖掘机进行TRD止水帷幕沟槽开挖，沟槽开挖宽度1.4m，深度1.2m。

3.2.3 吊放预埋箱

采用挖掘机将沟槽开挖成1个长2m、宽1m、深3～5m的长方体预埋穴，利用SCC2800WE大型履带式起重机将切割箱吊入预埋穴中。

3.2.4 桩机就位

桩机就位后应检查周围有无障碍物，如发现周围有障碍物，需清除障碍物后才能进行桩机移动，移动后检查桩机定位情况，发现定位不准确时，及时纠正。

3.2.5 切割箱与主机连接

首节切割箱下放完成后，TRD主机移至预埋穴位置连接后续切割箱，再返回至施工槽段区域继续进行竖向切割作业，至第2节切割箱下放到位。每节切割箱竖向切割至箱体深入槽段后，将切割箱与主机分离，主机回到预埋箱位置后安装下一节切割箱。循环重复连接切割箱，直至切割到设计深度（图3）。

图3 切割箱安装示意图

3.2.6 安装测斜仪

切割箱切割至设计深度后在切割箱进行斜仪安装。本工程TRD止水帷幕设计深度达到76.4m，墙体垂直度精度必须控制在1/300之内，通过测斜仪进行垂直度监控并实时纠偏，保证施工墙体的垂直度满足要求。

3.2.7 TRD工法成墙

安装测斜仪的工作完成之后，将TRD切割箱与主机进行连接，然后进行等厚度水泥土搅拌墙施工，等厚度水泥土搅拌墙施工采用3道工序（图4）。

图4 TRD工法成墙施工顺序图

1）先行挖掘：切割箱向前移动的同时将钠基膨润土浆液通过压浆泵注入沟槽，切割完成1段沟槽。本工程每幅先行切割10m，切割速度为0.6～0.8m/h。

2）回撤挖掘：切割完成1段沟槽后，将切割箱回撤至切割原点。本工程每幅回撤10m，速度为约5m/h。

3）成墙搅拌：切割箱移至切割原点后，将切割箱内原有的浆液更换，注入新鲜的水泥浆液，切割箱继续向前移动，将膨润土浆液与水泥浆液搅拌形成等厚度的水泥土搅拌墙。本工程每幅搅拌6m，速度为1.5m/h。

后序成型的TRD墙体应回撤搭接已成型TRD墙体约50cm，回撤搭接作业时，移动速度需要严格控制，保证固化液（P.O42.5级普通硅酸盐水泥）与混合泥浆搅拌充分 。TRD墙体搭接如图5所示。

图5 已成型TRD墙体与后序成型墙体搭接图

3.2.8 置换土处理

TRD施工产生的置换土的比例约160%，在回填与置换时，应优先考虑设备需要行走的区域，其余的置换土应集中堆放，达到强度后用杂土车统一外运。

3.2.9 吊出切割箱

TRD工法成墙搅拌完成后，将切割箱进行起吊，起吊的同时注入与其他搅拌区域相同配合比的混合搅拌浆液，切割箱提出沟槽之后，保证混合搅拌浆液能够填充密实切割箱拔出后遗留的区域。

3.3 TRD工法施工成果

3.3.1 施工进度

TRD工法机每天24h进行2班施工，历经49d完成了浦东1号工作井西端头井止水帷幕洞门加固作业。TRD止水帷幕施工进度如表1所示。

表1 TRD止水帷幕施工进度表

3.3.2 成墙效果

经专业技术人员监测，搅拌墙深最大偏差、墙位轴线最大偏差、墙厚最大偏差、墙体垂直度最大偏差，都在合理的控制范围之内（表2）。

表2 TRD工法水泥土搅拌墙成墙允许偏差

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龙水南路越江隧道新建工程浦东1号工作井因靠近黄浦江及小黄浦河，地下水丰富，基坑降水会引起防汛墙和雨水管道沉降，从而设置76.4m超深TRD止水帷幕，减少周边水源及降水引起的地表及周围建（构）筑物沉降，保证工作井的正常施工及盾构机出洞。TRD止水帷幕实施后，对⑤ 3-2 层、⑦ 2 层、⑨ 1 层承压含水层起到了很好的隔断作用，基坑大面积降水时，并未对坑外水位带来很大变化，坑外沉降观测点也未发生明显沉降，充分证明了TRD止水帷幕的可靠性。

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