TRD水泥土地下连续墙施工工法

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  【摘 要】 目前,对于深基坑尤其是超深基坑的传统围护施工在成墙深度和成墙均匀度、连续性上等都已经不能满足工程中的高难度施工要求,如何解决这个难题,作者根据施工特点并结合天津绿荫里地基与基础工程实际作业实践,总结形成了本施工工法,具有一定的指导价值。
  【关键词】 TRD水泥土地下连续墙施工工法
  1.前言
  随着国内经济的飞速发展,建筑行业也发展迅速,高楼大厦林立而起,各城市深基坑已经广泛出现于各类建筑工程中,然而深基坑的围护施工难度却也凸显出来。深基坑尤其是超深基坑的传统围护施工在成墙深度和成墙均匀度、连续性上等都已经不能满足工程中的高难度施工要求。超深基坑的围护施工遭遇了施工瓶颈。根据施工特点并结合天津绿荫里地基与基础工程实际作业实践,总结形成了本施工工法。
  2.工法特点
  2.1.1高安全性。传统工法机械高度较高,遇大风或表层软土容易侧斜甚至倾倒,现行TRD工法机械较低,施工中刀端口深插土层中,装置的稳定性好。
  2.1.2连续性墙。与传统工艺相比,连续无接缝、等厚度、全切削深度内进行全区域的混合搅拌,墙体质量均匀,止水效果好,可达到100%止水效果。
  2.1.3掘消能力强。对硬质地层(硬土、砂卵石、软岩石等)具有良好的掘消效果。
  2.1.4施工精度高。切割箱体内配置的多层倾斜计可随时监测切割箱的倾斜度。也可进行倾斜式连续墙的施工,内置多段测斜管进行实时随钻测量,实现了施工全过程对TRD工法墙体的垂直精度控制。
  2.1.5施工深度深。施工深度可达地下60米。
  2.2质量及功能效果好
  2.2.1适应土层广泛:TRD工法适用于各类土层和砂砾石层,可以根据不同的地层特点选择不同的切割刀;
  2.2.2等厚度的连续墙:通过横向切割成墙,可以形成相同厚度的墙体,是真正意义上的“墙”,防渗效果远远优于其他非连续防渗墙;
  2.2.3墙体上下均匀:TRD工法连续墙不仅水平方向厚度均衡,而且竖直方向墙体倾斜小,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,成墙后的深度方向强度均匀。
  3.适用范围
  3.1防止地下水流入地下挖掘工事中;
  3.2防止倾斜面的崩溃;
  3.3截断对临近建筑物的影响;
  3.4建筑物、盾构竖井、半地下道路等开挖工程中的挡土防渗墙等;
  3.5河川护坡;
  3.6腐殖土层的地基改良。
  3.7适用于开挖工程,高速道路工程,地铁驿舍等。
  4.工艺原理
  4.1通过动力箱液压马达驱动链锯式切割箱,分段连接钻至预定深度,水平横向挖掘推进,同时在切割箱底部注入固化液,使其与原位土体强制混合搅拌,形成的等厚度水泥土搅拌连续墙。
  4.2该工法将水泥土搅拌墙的搅拌方式由传统的垂直轴螺旋钻杆水平分层搅拌,改为水平轴锯链式切割箱沿墙深垂直整体搅拌。
  5.施工工艺及操作要点
  5.1施工工艺流程如图5.1-1所示:
  图5.1-1 施工工艺流程图
  5.2施工工艺
  5.2.1场地要求
  TRD搅拌机施工前,必须先行进行场地平整,清除施工场地围护中心线内15米围内地表及地下障碍物,施工场地路基承重荷载以能行走50吨大吊车为基本。在TRD工法施工线路上,应提前挪移施工现场的管线,电缆等,让出TRD桩机施工区域。
  5.2.2水电准备
  水、电源接通综合考虑现场的协调共用;根据施工规模及设备配置情况,计算和确定工地所需的供电量,并考虑生活照明等,设置变压器及配电系统,全面设计施工供水的水源和给水管系统。
  5.2.3工艺操作要点
  1.根据基坑周边环境、地质资料及支护结构特点,对施工中可能发生的情况逐一加以分析说明,制定具体可行的應急、抢险方案:
  2.水泥土地下连续墙,施工前应进行试成墙,确定各项技术参数,成桩工艺和步骤,土性差异大的地层,要确定分层技术参数。
  3.在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时,宜与设计单位、业主、施工单位、监理共同协商,确定解决办法。
  4.对于TRD工法切割箱先行退避养生挖掘,施工时均应注入膨润土浆液。
  5.TRD工法通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪,可进行墙体的垂直度控制,通常可确保1/300以内的精度。TRD施工墙体的直线度由激光经纬仪控制,允许偏差±5cm
  6.TRD工法水泥土搅拌连续墙施工,必须配置备用发电机组,在市电供给不正常的情况下,一旦停电可及时恢复供浆、压气、正常搅拌作业,避免延误时间造成埋钻事故;
  7.加强设备的维修保养,特别是在硬质地层作业,钻具磨耗大,要准备各类备件,及时更换、镶补,确保正常施工;
  8.TRD工法进行切割箱自行打入挖掘工序时,在确保垂直精度的同时,将挖掘液的注入量控制到最小,使混合泥浆处于高浓度、高粘度状态,以便应对急剧的地层变化;部分易坍塌砂层,切割箱先行退避养生挖掘,施工时应注入或掺入膨润土。
  9.TRD工法先行挖掘。若能顺利启动及切边时,则可按照操作流程进行施工。当遇到深度大且砂石地层为主体的工程时,切割箱的启动,切边不顺利,应迅速对挖掘液的水灰比、流动度进行调整,以便切割箱能够顺利启动,先行挖掘。
  10.TRD工法回撤挖掘。切割箱先行挖掘结束,回撤横移挖掘至成墙位置时,应尽量减少挖掘排量,以控制置换土发生量。
  11.TRD工法成墙搅拌。由于经过先行挖掘和回撤挖掘,被加固土体已经被松动,成墙搅拌时,要保持较快的横行推进速度,拌站和浆泵要确保提供与搅拌推进速度相匹配的水泥浆液,以防止由于推进速度缓慢,导致切割箱体水泥浆附着层不断增厚,造成切割箱推进阻力不断增加,以致抱死的事故发生。   12.TRD工法成墙搅拌结束后,在墙前1~2m距离内用少量水(1.0~2.0m3)对设备管路进行清洗,清洗后用5%浓度的膨润土浆液,在墙前2.0m区间内进行临时养生区挖掘,并原地停留30分钟。
  13.TRD工法事故预防:为防止切割箱被抱死,当液压马达驱动的水平和垂直油缸压力接近600KN~650KN时,应采用专用切削刀具,及时清理切割箱四周的砂土、混合泥浆堆积层。
  14.TRD工法成墙搅拌结束或转角时,起拔切割箱时间应控制在4h以内(宜配置大吨位吊车和振动器),将切割箱分段拔出,边分解边拔除。拔出切割箱过程中,向槽内回灌浆量要能够补充切割箱拔出的体积,以防止槽内混合泥浆液面下降。
  5.2.4注意事项
  1.项目部派专人密切观察基坑的变形,特别是坑内墙体渗漏情况,发现问题及时报告。
  2.项目部应将渗漏情况及时记录备查。
  3.基坑开挖过程中,为防止基坑变形,坑周外3米范围不得堆载及走重车。
  6.劳动力及机具准备
  6.1劳动力
  每台机械劳动力配备见表6.1。
  6.2设备工具
  主要设备工具见表6.2。
  7.质量控制
  8.安全措施
  8.1、认真贯彻“安全第一,预防为主”的方针,根据国家有关规定、条例,结合工程的具体特点,组成专职安全员和分包专职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络,执行安全生产负责制,明确各级人员的职责,抓好工程的安全生产。
  8.2、安全工作做到班班交底,分工分岗明确。做好上岗记录,每周不少于一次安全活动自检。包括上岗人员劳防用品的完好和正确使用情况,施工区域周围工作环境是否安全,各种机械设备的安全保险装置是否完好有效,各类安全技术措施的落实情况,主要工具完好。
  8.3、进入现场必须戴好安全帽,扣好帽带;并正确使用个人劳动防护用品。2米以上的高處、悬空作业、无安全设施的必须戴好安全带、扣好保险钩。高空作业时,不准往下或向上乱抛材料和工具等物件。
  8.4、电缆线路应采用“三相五线”连接方式,电气设备和电气线路必须绝缘良好,场内架设的电力线路其悬挂高度和线见距除按安全规定要求进行外,将其布置在专用电杆上。危险区域应设立安全标志。分布电箱内的线路开关应安装整齐,各种线路应按照一机一闸的原则。
  8.5、施工场地内一切电源、电路和电气设备的安装和拆除,应由持证电工负责,电器必须接地或接零并设置漏电保护器,现场电线电缆必须按规定架空,严禁拖地和乱拉乱搭。用电线路合理安排,非电工人员不得更动线路及设备,严禁乱拉乱接电线。临时用的电线中间不得有接头。
  8.6、所有机械操作人员必须持证上岗,各种机械设备应专人专用,禁止无证操作,电机等运转部位设置防护罩。正确使用各种机械,连接钻机底座的螺丝要经常检查、保养,对各类传动机械必须设置安全防护装置。
  8.7、施工设备必须通过验收,合格后方能使用。重型施工机械安装、移位时,作业地面应夯实、整平,铺设钢板或路基箱,并受力均匀。重型设备安装、拆卸时,作业区域必须设置警戒线,且有专人监护。主机作业时周边2m范围内无关人员不得进入。施工设备的组装、拆卸及移位,还需执行相关安全技术规定。
  8.8、主机挖掘、搅拌过程中,负荷超过正常值时应立即降低挖掘、搅拌速度,发生蹩卡链锯现象,应即时提动切割箱,防止链锯卡死。出现异常响声、漏油等情况时应立即停机检查,排除故障后,方可作业。
  8.9、刚施工完的水泥土搅拌桩墙体必须加盖安全钢网,泥浆池周围要设防护栏杆。起重机作业时,要有起重工专人指挥,严禁多人指挥。起重机吊臂下不得站人,吊斗下严禁人员走动,起重机不得超载强吊。
  9.环境保护及文明施工保证措施
  9.1、施工过程中项目部应严格遵守国家和地方有关环境保护的法律、法规,加强对废弃油料、浆渣、污水、生活垃圾的集中管理和处置,运输车辆车轮应冲洗干净后出场,渣土运输车辆应加装密封盖板,做好工地周边道路交通疏导。减轻声、光扰民,认真做好与城管、市容、交警、居委会、社区沟通与协调,接受相关单位的检查与指导。
  9.2、合理布局、规范围挡,做到标牌清楚、齐全,各种标识醒目,施工场地整洁文明。
  9.3、对施工中需要保护的建筑物和设施,应制定可靠的保护实施措施,组织专人实施监测、维护。应将相关方案和具体要求向全体施工人员详细交底。
  9.4、优先选用低噪音机械,采取消音降噪措施。
  9.5、对施工现场道路进行硬化,场内施工道路宜及时洒水,防止尘土飞扬,污染环境。
  9.6、设立排浆沟、集浆坑,对废浆、污水进行临时存放,认真做好无害化处理,防止施工废浆水污染环境。施工中产生的弃土和置换土每天安排保洁人员进行清理、堆置在集土坑内,及时外运。
  9.7、应防止废浆、废渣、弃土及其它工程材料运输过程中散落污染环境,污水除按环境卫生指标进行处理达标外,并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其他工程废弃物按工程建设方指定的地点和方案进行合理堆放和处治。
  10.实例应用
  天津仁恒海河广场:本工程位于天津市南开区东马路东、张自忠西与水阁大街南之交汇地块,其中四期项目拟建物包括1栋27高层住宅和2栋2-4层群房,设有4层地下室。周边建筑物多,地下管线分部较密。特别是场地东侧距离围护结构约10m的育婴堂为本工程重点保护对象。
  中钢天津响螺湾项目:本工程位于天津市塘沽区,工程总用地面积约2.7万平方米,主体工程由两栋塔楼、裙楼组成,整体设置4层地下室,基础采用桩筏基础,桩基采用桩端后注浆钻孔灌注桩。本工程基坑面积约2.3万平方米,周长591米,基坑开挖深度19.2-24.1米。
  11.结语
  综上,本工法施工方便,效率高,有效控制工期。一次性成墙,不存在搭接和冷缝现象(转角位置除外),注浆量通过电子仪表控制,注浆过程中不冒浆,注浆完成后不会产生析水沉淀的现象,水泥利用率高,从而节约材料。具有良好的经济效益和社会效益。
  参考文献:
  [1]李茂坤,钱力航.一种新的水泥土地下连续墙施工方法——TRD[J].建筑科学,1998,05.
  [2]钻孔灌注挡土挡水连续墙的施工实践[J].建筑施工,1989(06).
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