我国已进入了基础设施建设的飞速发展时期,对工程质量和工期要求越来越高,激发了大量的新技术的发展和应用。地铁车站、建筑基坑等工程的止水帷幕成为保证工程安全建设的基础,等厚水泥土连续墙(TRD)工法作为一种新型止水帷幕,具有止水性能好、施工周期短等优点,现已在全球大量应用。同时,可通过内插H型钢替代钻孔桩,实现止水和支护的“两墙合一”,形成墙桩一体的新型支护形式,因型钢可回收,不仅节约了工期,同时降低了工程成本。现有TRD工法防渗和支护机理未得到系统的研究,多以施工经验或借鉴其他工法而来,本研究针对TRD工法防渗和支护机理开展研究,通过理论分析、数值模拟、室内试验、模拟试验及现场试验相结合的手段,以提高TRD工法施工质量、安全和经济性为目标,针对成墙质量影响机制、TRD混合模型试验和抗渗性分析、墙桩一体支护机理进行了研究,最终获得各关键参数的计算方法,形成了 TRD工法墙桩一体的设计依据,并进行工程应用。本研究主要工作及创新成果如下:(1)通过不同配比试验,研究了不同水泥掺量、综合含水率和养护周期对的水泥土强度和抗渗能力影响机制,获得了 TRD工法适合青岛地区的最优水泥掺量为20%;水泥土强度随着水泥掺量的增加而增大,渗透系数随水泥掺量的增加而降低,且含水率越低时,作用越明显;水泥土的强度与综合含水率呈现负相关,综合含水率与渗透系数呈现正相关,且随水泥掺量的不断作用越发显著;龄期对水泥土强度和渗透系数-影响较小。(2)TRD混合过程是影响地层和水泥混合均匀的重要过程,研发了TRD模型试验系统,模拟不同混合参数和砂层参数对墙体质量的影响,并开展了现场试验,验证模型试验装置的正确性,以混合均匀度为监测对象,获得了不同工况条件下的不同埋深的砂层含量随时间变化曲线,对比分析出各参数对成墙质量的影响程度,基于统计学理论定义了混合指数,评价TRD工法的混合均匀程度;利用COMSOLMultiphysics有限元软件,建立了描述土体混合不均的差分函数,研究墙体混合均匀性对不同厚度和入土深度墙体的基底涌水量的影响;(3)通过型钢水泥土支护工作机理的分析,建立计算模型;得到了有无冠梁条件下,墙体力矩、转角和水平位移的随深度变化的计算公式,以协调变形和水泥土抗拉强度为边界条件,研究了水泥土承载力,并开展大型现场试验,验证各公式计算准确性,并以基坑水平位移控制标准为条件,获得了型钢插入间距的计算公式。(4)TRD稳定性作为安全施工的基础,通过分析TRD工法槽壁失稳形态,采用极限平衡法,建立TRD槽壁稳定模型,获得了槽壁安全系数计算公式,通过分析泥浆屈服强度工作区间和上覆荷载条件,得到了适用于TRD工法的安全系数计算公式,获得了典型分段安全系数曲线图,并分别研究了地下水、泥浆屈服强度、荷载大小与距离对安全系数的影响,定义了荷载安全距离,为TRD安全施工提供了理论基础;(5)基于研究成果,依托青岛地铁1号线工程实践,对TRD工法设计进行优化,形成保证基坑高效抗渗的TRD设计方法和成墙质量检测方法。