華潤國際社區B地塊基坑支護之TRD工法試驗墻工程位于南京市江北新區核心地段,項目設計開挖深度為67米,創下行業之最,本次工法實驗由吉通建筑2號TRD班組施工,在2017年12月11號進場,2017年12月30號試成墻成功。
工程概況
華潤國際社區總建筑面積約70萬平米,其中約40萬方高端商業綜合體和30萬方國際人居住宅。華潤國際社區綜合商業體是華潤置地在南京首個綜合商業體,位于江北新區核心區,處在地鐵四號線和十一號線的黃金交匯點上,經緯三路過江隧道可直通主城鼓樓區,緊臨2400畝的中央綠軸景觀。
華潤國際社區商業綜合體分A,B兩個地塊,此次TRD試樁按照B地塊設計深度67米試驗。
工程地質
①-2層素填土:灰色、灰黃色、黃灰色、灰褐色,軟~可塑狀態,含少量碎磚、碎石及腐植物,土質不均勻,填積時間小于5年。
②-1層淤泥質粉質粘土:灰色,流塑,含腐植質,具有水平層理,無搖震反應,干強度中等偏低,韌性中等偏低。
②-2層淤泥質粉質粘土夾粉土:灰色,流塑狀態,夾薄層狀粉土,夾腐木屑較多,搖振反應輕微,稍有光澤反應,干強度及韌性低, 高壓縮性。
②-3層粉質粘土夾粉土、粉砂:灰色,軟~流塑狀態,土質不甚均勻,土切面稍有光澤,無搖振反應,干強度低,韌性低,高壓縮性。
②-4層粉細砂:灰色,中密狀態,礦物主要成分為長石、石英,顆粒呈次圓狀,級配一般,含少量云母片,偶見朽木狀有機質,局部夾有薄層狀軟塑粉質粘土。
②-5層粉質粘土夾粉土:灰色、灰綠色,軟塑狀態為主,局部流塑,土質不甚均勻,局部夾薄層粉砂,土切面稍有光澤,無搖振反應,干強度低,韌性低,高壓縮性。
②-6層粉細砂:青灰色,飽和,中~密實狀態,礦物主要成分為長石、石英,顆粒呈次圓狀,級配一般,含少量云母片。
②-7層中粗砂混礫石:青灰色,飽和,密實,級配較差,磨圓度較好,呈渾圓狀,礫石粒徑20~40mm為主,含量30~35%,成份主要為石英巖及燧石。
⑤-1層強風化泥質粉砂巖:褐紅色,棕紅色,該層礦物成分顯著變化,組織結構基本破壞,成分主要以石英、長石為主,泥質膠結,風化劇烈,成密實砂狀,小碎塊狀,標準貫入實測擊數均大于50擊,該層遇水易軟化,巖體極破碎,基本質量等級為V級,屬極軟巖。
TRD實施情況
施工難點分析
(1)墻體超深,本工程TRD工法墻深度67m,目前為世界范圍內最深的TRD水泥土攪拌墻。TRD工法深度增加將引起切割箱自重增加及切割力的增大,使挖掘部和切割箱法蘭面破損的可能性增高。
(2)地層復雜,需穿過約20米厚標貫值N>40的⑦2砂層。
(3)TRD工法橫向切割時,由于深度大,穿越多種土層,切割箱體收到受到來自不同土層阻力,刀排上下受力不均,易造成鏈條脫落。
施工方案
(1)先行挖掘液采用鈉基膨潤土攪拌液,水灰比1.2~1.5,流動度160~240mm,在掘削過程中通過挖掘液減小與土層的掘削阻力,適當的潤滑使得切割箱上下所受阻力均勻,減小刀排鏈條破壞的風險。
(2)本工程TRD工法墻深度達到67m,包含黏土層、粉土層和粉砂層,為保證成墻水泥土均勻,采取“三循環”工藝,在先行挖掘完成后,采取回撤掘削,以鞏固橫向掘削槽段的垂直度,同時將土層在攪拌過程中變得均勻,為最后均勻成墻打下基礎。
(3)固化液拌制采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥,每立方被攪拌土體摻入25%~30%的水泥,即每立方米土摻入450Kg~540Kg水泥;固化液混合泥漿流動度控制在150mm~280mm,水灰比1.2,施工過程每1000kg水,摻1200kg水泥拌制漿液,既加強固化液效果,又保證在噴漿成墻階段,降低設備掘削負荷。
(4)在超深土層中掘削成墻,對刀頭的磨損非常嚴重,為提高掘削效率,采用鎢鋼刀頭,減輕TRD設備掘削負荷,提高挖掘前行效率。
(5)施工地質深層⑦2砂層土N值大,掘削負荷大,為提高效率,將切割箱傾斜0~5°的狀態下前行切削,利用切割箱的自重分力破碎土層。但是在這種帶角度下掘進容易撇斷切割箱鏈接螺絲,因此控制切削負荷在150KN~200KN。
施工參數
1)先行掘削施工控制參數:
先行掘削液配合比:膨潤土摻量約5-10KG/m3
先行掘削速度:約30cm/小時
先行掘削負荷:≤ 220KN,現場施工150-180KN
先行掘削流動度控制:掘削液160-240mm(宜180mm)
2)回撤掘削施工控制參數:
回撤掘削液:清水(約800L/min)
回撤掘削速度:1.5m--2m/h
3)噴漿成墻施工控制參數:
水泥漿液水灰比1.2—1.5,水泥摻量:30%
噴漿成墻攪拌速度:1m/h 噴漿量:52.8m3/h
掘削負荷:≤90KN,宜70KN左右。
施工總結
(1)超深TRD施工先行掘削速度緩慢,局部堅硬土層下,設備負荷大,期間還發生過切割箱連接螺栓斷裂,被迫起拔一次切割箱,重新連接加固。
(2)在挖掘過程中,將一段4米長勘探廢棄井管帶出,井管壁厚4mm,說明設備的切割能力較強。
(3)TRD工法墻完成后進行取芯檢測,根據芯樣報告,水泥土攪拌墻TRD芯樣抗壓強度介于1.43~1.77 MPa之間,均大于1.0 MPa,滿足設計要求。芯樣上部較下部強度略大,總體來說強度比較均勻,滿足設計要求,為今后超深TRD工法隔滲墻的設計與施工積累了一定的經驗。
(4)TRD工法施工前應做好詳細地勘,了解地層特性及地下障礙物情況,根據不同土層調節挖掘液,以減小廢漿的排放,保護土地環境。
現場圖片
TRD工法(Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method),又稱等厚度水泥土地下連續墻工法,其基本原理是利用鏈鋸式刀具箱豎直插入地層中,然后作水平橫向運動,同時由鏈條帶動刀具作上下的回轉運動,攪拌混合原土并灌入水泥漿,形成一定強度和厚度的墻。
TRD工法通過水平橫向運動成墻,可形成沒有接口的等厚連續墻體,其止水防滲效果遠遠優于柱列式地下連續墻和柱列式攪拌樁加固,其主要特點是環境污染小、成墻連續、表面平整、厚度一致、墻體均勻性好、防滲性能好、施工安全,與傳統柱列式地下連續墻相比隔滲,經濟性好。
TRD工法適應粘性土、砂土、砂礫及礫石層等地層,在標貫擊數達 50~60 擊的密實砂層、無側限抗壓強度不大于5MPa的軟巖中也具有良好的適用性。可廣泛應用于超深隔水帷幕、型鋼水泥土攪拌墻、地墻槽壁加固等領域。