浙江建筑，第２８卷，第１１期，２０１１年ｌ１月 Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．１ １，Ｎｏｖ．２０１ １ 新型止水帷幕地下水泥土连续墙施工技术应用 Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗ—ｔｙｐｅ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｕｒｔａｉｎ ｉｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｅｍｅｎｔ・ｓｉｏｌ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 徐云福 ，何一新 ，牛春明 ＸＵ Ｙｕｎ－ｆ．．ＨＥ Ｙｉ—ｘｉｎ．ＮｌＵ Ｃｈｕｎ—ｍｉｎｇ （１．杭州恒泰建设工程有限公司，浙江杭州３１１２１５；２．杭州大通建筑工程有限公司，浙江杭州３１００１５） 摘要：渠式切割深层搅拌水泥土地下连续墙（Ｔｒｅｎｃｈ ｃｕｔｔｉｎｇ ｒｅ—ｍｉｘｉｎｇ ｄｅｅｐ ｗａｌｌ，简称ＴＲＤ）施工工法是一种新型的地下止水 帷幕的施工方法。结合工程实例，对ＴＲＤ工法的施工操作要点、工艺特点、安全措施等进行了介绍，并对ＴＲＤ工法的应用前景进 行了展望，ＴＲＤ工法已逐步推广应用于国内的超深基坑工程中，发展并形成了成套的设计方法和专项施工技术，取得了较好的社 会效益和经济效益。 关键词：ＴＲＤ施工工法；地下止水帷幕；水泥土地下连续墙 中图分类号：ＴＵ７５３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—３７０７（２０１１）１１—００３８—０４ １止水帷幕形成工艺原理 周边的泥浆产生漩涡进行对流，使得土与固化液充分 混合搅拌。与固化液混合后的地基土在开挖沟内经过 ＴＲＤ工法实施止水帷幕是利用ＴＲＤ工法主机， 一段时间固化成为地下连续墙。 将刀具立柱在水平方向紧压向地基土，通过刀具链 条的转动对地基土进行切削，切削土与固化液进行 混合，在原位的开挖沟中进行固化施工。通过刀具 立柱的横向移动、刀具链条上刀头对地基土的切削 开挖，同时垂直方向上进行固化液与切削地基土的 混合与搅拌，形成墙壁状的固化体——地下连续墙。 通常，在进行墙体端部切削时，将刀具立柱压紧土 体，向下挖方向驱动刀具链条进行开挖。通过刀具立 柱底部滚轴转动使得刀具立柱产生步进效果，对刀具 立柱施加压紧土体的推力。同时向上挖方向驱动链条 转动，对墙体上部进行切削。上挖与下挖循环反复进 行，见图１。将刀具立柱压向土体的作用力降低，使得 更多的刀头能够以更快的速度移动，可以对土体进行 较薄的切削。刀具立柱可以在切削掉的部分向前推 进。被刀头切削得较碎的土与固化液混合后成为具有 流动性的泥浆。在刀具链条转动的作用下，刀具立柱 图１ 刀具链条的转动方向和步进效果示意图 收｛矗日期：２０１１—０６—２０ 作者简介：徐云福（１９６７一），男，浙江杭州人，高级工程师，从事市政工程施工管理工作。 第１１期 徐云福等：新型止水帷幕地下水泥土连续墙施工技术应用 切削液是指为了使被切削土体流动化，在切削 影响泥土的产生量，应尽量控制。 时注入的水、膨润土和其他混合剂等构成的液体。 ２．４搭接切削 由于在切削土体和切削液混合构成的泥浆中刀具链 前一日建造好的水泥土端部当日再进行３０ｅｒａ 条需要转动或者长时间停止，因此必须减小混合泥 的切削。 浆对刀具链条的抵抗作用。固化液用于切削土或混 ２．５建造墙体 合泥浆的固化，由水泥类或石灰类材料形成的悬 浊液。 在注入设定的施工长度范围内的固化液的同 ＴＲＤ工法是目前最高质量的水泥土连续墙施 时，刀具链条高速转动，立柱横向移动进行混合与 工技术，具有安全性高，成墙深度深，等厚、均匀、无 搅拌。 接缝等特点。 ２．６芯材的插入 ‘ 为使结构具有一定的刚度，施工中可以插入芯 ２施工操作要点 材如Ｈ型钢等。刀具立柱移动至对芯材插入施工 ２．１ 刀具立柱的自立 无影响的位置，设置和固定芯材插入的夹具，插入芯 ＴＲＤ设备自身通过逐节衔接的方法，将刀具立 材。此时从墙面内外两个方向利用经纬仪确认芯材 柱垂直插入要求的深度。在进行自立的过程中，在 的垂直度。 确保垂直精度的同时，控制切削液注入量最小，形成 ２．７先行避让切削 浓度与粘性较高的混合泥浆，防止剧烈变化的土层 前行至贴近原状地基后，在注入切削液的同时， 构造。见图２。 切削地基土，使其松散。 ２．８ 刀具立柱的养护 当日作业完成后，使刀具立柱处于含有松散土 砂的混合泥浆中养护。在长时间养护时应防止刀具 立柱的抱死状态。 ２．９ 刀具立柱的拔出与拆分 一个直线边施工完成、或者施工段发生变化时， 需要利用履带式起重机将刀具立柱拔出。此时考虑 到倒放时刀具立柱的刚度，应该对刀具立柱按照４段 立柱以下的长度进行分割后拔出。为了下次施工进 行刀具立柱的自立，拔出后的立柱应该在地上进一 步进行每一段的分割，然后对损耗的部位进行保养。 图２刀具立柱的自立 ２．９．１ 拔出的位置 拔出刀具立柱应该在制定施 工方案时确定一个能够保障顺利操作的位置。 ２．２起动刀具立柱、边缘切削 通常刀具立柱拔出的位置位于施工面最终建成 当日开始作业时，起动刀具立柱，在原位进行刀 的墙体处。为了不影响转角，墙体完成后应在墙体 具边缘切削。如果顺利能够进行起动和边缘切削， 内拔出刀具立柱。当需要插入芯材时，刀具立柱拔 则按照施工流程执行。对于大深度和砂、砾地基，有 出后该位置需要插入芯材，此时操作比较烦杂。如 时刀具立柱的起动与边缘切削可能无法顺利进行。 果施工场地较为宽裕，建议墙体外侧起２段立柱的 对于该情况，应立即进行前述的切削液配合比的分 长度范围外，进行避让切削。 析，使得切削液能够保证起动与边缘切削的顺利进 ２．９．２刀具立柱的拔出 一般的刀具立柱拔出作 行。如果不能很好地解决这一问题，最坏的结果将 业，在墙体建造的切削、注入、混合搅拌完成后立即 导致刀具抱死。 进行操作本体与刀具立柱的分离，通过起重机将刀 ２．３ 回 行 具立柱拔出。根据刀具立柱的长度、起重机的起吊 完成起动与边缘切削后，将刀具立柱回行到前 能力以及作业半径，假定将刀具立柱分离为２～３部 一日建造完成的位置。此时，由于切削液的吐出会 分进行拔出。刀具立柱的拔出过程中应防止固化液 浙江建筑 ２０１１年第２８卷 混合液的液面下降，因此应在对固化液填充速度与 刀具立柱拔出速度进行控制调整的同时拔出。． 当拔出速度过快时，固化液混合泥浆的液面会 大幅下降，沟壁上部会产生崩塌导致机械下沉无法 作业，同时会在刀具立柱的顶端处形成真空，从而导 减小； （８）ＴＲＤ工法充分利用原土搅拌成桩，避免产 生大量的泥浆外运，对土壤环境不会造成影响； （ ９） ＴＲＤ工法搅拌桩机噪音低于传统桩机，施 工中的噪声和振动相对较小，避免对周围居民生活 致沟壁崩塌和水分吸入，造成墙体质量问题。反之， 如果注入过多会造成固化液的满溢。 环境造成影响。 ４ 安全措施 （１）ＴＲＤ连续墙建造的工程方案的设定、辅助 手段的采用等应认真分析施工目的、地基条件、作业 条件，满足施工的安全性。软土质等承载力低于本 机的承载力时（一般不小于１００—１２０ ｋＰａ），施工时 必须采取加固措施； ３ 工艺特点 （１）开挖能力强，工期短和经济性强。对于坚 硬地基（砂砾、泥岩、软岩等）具有较高的切削能力， 可以大大缩短工期、减少工程造价。与传统的纵列 式混凝土地下连续墙相比，本工法可以减少沙石和 水泥用量，也可以大大缩短工期； （２）设备稳定性强。通过低重心设计，与其他 方法相比，机械设备的高度大大降低，施工安全性 提高； （２）必须采取安全措施对作业人员、相关人员 以及周边居民的安全监控； （３）要对设计内容充分理解，特别是安全系数 的考虑； （３）施工精度高。在水平方向和垂直方向可以 进行高精度的施工； （４）ＴＲＤ机械尽管本身重心较低不会发生倾 翻，但是沟壁的开挖会对周边建筑物产生不利影响， （４）切割方向质量均匀。在切割方向进行整体 的混合与搅拌，即使对于性质差异的成层地基也能 够在深度方向形成强度均一的均质墙体； 应事先充分考虑； （５）施工前应掌握施工区域的工程地质资料， 查明不良地质现象及地下障碍物，并对周边环境条 （５）优良的墙体连续性和止水性。墙体整体连 续性强，止水性能优异。与传统ＳＭＷ工法建造的 墙体比较，使用本工法建造的墙体则显得干燥，反映 出本工法非常高的止水性（见图３）； 件作较为充分的了解； （６）施工前应编制切实可行的施工组织设计， 明确施工部署及工程的难点重点并制定应急预案， 同时对施工作业人员做好安全生产技术交底工作。 施工中应严格执行安全规范和操作要求，严禁违章 作业； （７）桩机移动及作业前，要先整平场地，必要时 硬化场地，始终保持机身平稳； （８）起吊芯材前要对场地作业环境进行充分调 查，观察是否有障碍物（如高压线）； （９）相关技术工种操作人员须持证上岗。特殊 工种作业人员应做好自身安全防护，配备相应的劳 动防护用品，包括高空作业人员使用的安全带以及 灰浆台操作人员使用的防尘防护品等； （１０）现场临时用电应符合《施工现场临时用电 图３完成后的效果 安全技术规范（ＪＧＪ４６—２００５）》； （１１）施工现场的施工员、安全员、质量员每日 （６）墙体芯材间距可任意设定。由于墙体等 厚，芯材可以以任意间距插入； 做到上班前、施工过程中的质安巡查工作，发现质安 隐患及时采取定人、定时、定措施的三定原则消除。 （７）墙体厚度减少。本工法建造的连续墙可用 作建筑物本体结构，而且可以减少墙体厚度，与传统 的纵列式地下连续墙相比，用地的面积可以大幅度 ５止水帷幕施工工程实例 杭州某综合用房基坑工程，项目总用地面积约 第１１期 徐云福等：新型止水帷幕地下水泥土连续墙施工技术应用 ４１ ９ ０２９ ｍ ，总建筑面积约５９ １２９ ｍ ，主楼为一幢１９～ ２８层商业综合用房，裙楼为３层，下设１层整体地 下室（局部为地下夹层）。该工程基坑平面尺寸为 １５０ ｍ×８５ ｍ，水平延米为４７０ ｍ，挖深９．３～１１．８ ｍ。 地质情况主要为砂质粉土。根据地质报告显示 实施的水泥土止水围护位于土层３—２～４＿４层区域， 具体土层描述如下： ３－２层砂质粉土：灰色，湿～很湿，稍密，具层 理，含云母碎片，干强度低，摇震反应快，韧性弱，全 场分布。层厚４．４Ｏ～７．４０ ｍ；层顶标高一２．６５～ 一０．９７ ｍ。 ４—１层砂质粉土：灰色～灰绿色，湿，中密一密 实，具层理，夹粘性土和粉砂薄层，含云母碎片，干强 度低，摇震反应快，韧性弱，全场分布；层厚７．６０～ １０．３０ ｍ；层顶标高一７．Ｏ５～一４．６３ ｍ。 ４．２层砂质粉土：灰色，很湿，稍密，具层理，夹 粘性土薄层，含云母碎片，干强度低，摇震反应快，韧 性弱，全场分布；层厚０．６０～２．１０ ｍ；层顶标高 一１６．３３一一１４．０１ ｍ。 ４．３层砂质粉土：灰色～灰绿色，湿，中密～密 实，具层理，夹粘性土和粉砂薄层，含云母碎片，干强 度低，摇震反应快，韧性弱，全场分布；层厚２．２０～ ４．７０ ｍ；层顶标高一１７．７３～一１５．６０ ｍ。 ４＿４层砂质粉土：灰色，湿一很湿，稍密，局部中 密，具层理，夹粘性土和粉砂薄层，含云母碎片，干强 度低，摇震反应快，韧性弱，全场分布；层厚５．６０— ８．６０ ｍ；层顶标高一２Ｏ．９０～一１８．７３ ｍ。 根据本工程对止水围护要求高、工期紧、施工场 地狭窄的特点，在“安全、经济、合理”的原则下，综 合比较ＳＭＷ工法和ＴＲＤ工法后，确定采用ＴＲＤ水 泥土墙内插Ｈ型钢，结合一道钢筋混凝土内支撑的 围护形式。ＴＲＤ水泥土墙兼作止水帷幕，减少了水 泥土墙的宽度，节约了大量的水泥用量并减少场地 占用的空间。水泥浆液与原位土在回旋刀链锯作用 下充分的强化搅拌使之形成均匀的水泥土。墙体无 论在纵向与横向没有接缝，相比之前的ＳＭＷ工法， ＴＲＤ在桩体搭接处的优势明显，不存在搭接缝。 ＴＲＤ工法施工形成的等厚度均匀连续水泥土墙体， 大大降低了围护渗水的可能性，保证了基坑开挖的 安全性与稳定性。同时采用水泥注浆与原位土搅拌 加固的方式施工一次成墙，施工工艺简单，在与 ＳＭＷ工法进度比较中大大提高了工作效率。 本次止水围护设计中，ＴＲＤ工法水泥土连续墙 厚度为８００ｍｍ，截水深度为２０ ｍ，止水帷幕深度为 ３２ ｍ。水泥土连续墙上部为复合挡土墙的围护结 构，插入的Ｈ型钢长度１８ ｍ。Ｈ型钢穿过压顶梁并 高出压顶梁０．５ ｍ。采用３２．５级普通硅酸盐水泥， 水泥掺入量在２０％，水灰比为１．５。水泥土搅拌桩 养护期限不得少于２８ ｄ，无侧限抗压强度大于 １．２ ＭＰ时方可开挖基坑。 工程完工后，止水、挡土达到了设计的效果，得到 了业主单位的认可。同时，本工法施工工期短，为业 主单位整体工期节省了时间。该工程于２００９年６月 开工，于２００９年１０月完工。工程开挖完全达到了预 期的效果，取得了较好的经济效益和社会效益。 ６工法应用前景分析展望 ６．１ 经济效益 比传统工艺施工节约成本；工期短、造价低、低 噪音、多用途、环境影响小、可用作建筑物本体，止水 围护效果好，节省了混凝土与钢材资源，不存在地下 障碍物造成二次污染，提高了施工管理水平，促进基 坑围护施工技术的发展。如采用其它工法建造的相 同性能墙体厚度为１．０～１．３ ｍ，而且厚度难以控 制。而采用本工法墙体厚度仅需０．８ ｍ且厚度均匀 可控，可节约土地、钢材、水泥，减少临时埋设物拆 除和场地复原的工作量，明显降低造价。 ６．２社会效益 本工法具有ＳＭＷ工法无法施工时的深基坑围 护施工。ＳＭＷ工法实施深基坑围护一般深度不超 过２０ ｍ，超过时深层搅拌的效果极差，无法保证桩与 桩之间的搭接效果。而ＴＲＤ工法施工能确保水泥 土的均匀性和连续性。 ＴＲＤ主机高度一般为１１ ｍ，重心较低，施工安 全性强，保障了人身及财产的安全。而ＳＭＷ工法 搅拌桩机的桩架高度一般达Ｎ２５ ｍ以上，容易发生 桩架倾倒事件。 由于采取就地将原土加固的方式施工，施工工艺 简单高效，加快了土建施工进度，节约了社会成本。 ６．３ 环境效益 使用本工法工艺施工具有噪音低、振动低、无泥 浆外运、无地下二次污染和节约水资源等特点，采 取就地将原土加固的方式施工，有效地减少了废弃 泥土，具有较好的环境效益。传统的混凝土地下连 续墙施工时，产生大量的泥浆，本工法具有非常出色 的环保优势。
