TRD工法結(jié)合高強GZH管樁的應(yīng)用

摘要

該方法通過鏈鋸式刀具橫向移動、挖溝、注漿并混合攪拌原位置的泥土進行水泥土墻澆筑，選用更為經(jīng)濟的 GZH 高強支護管樁插入 TRD 等厚度水泥土墻，實現(xiàn)了支護墻、止水墻兩墻合一，優(yōu)化了施工成本。本文就該技術(shù)做出了相關(guān)的研究與應(yīng)用，并提出了一些結(jié)論和建議。

1、前言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各大城市建設(shè)如火如荼，高樓大廈林立 而起，深基坑的應(yīng)用亦呈現(xiàn)出井噴態(tài)勢。然而傳統(tǒng)基坑支護施工工藝在成墻深度、均勻度、連續(xù)性，表面平整度、厚度以及墻體剛度、止水性等方面都已不能滿足工程超大面積一級深基坑設(shè)計要求。因此，為順應(yīng)建設(shè)工程大潮，沖破深基坑施工瓶頸，引入并不斷完善TRD工法已迫在眉睫。

2、工藝特點及原理

2.1施工精度高

采取架設(shè)定位架、嚴控送樁時間等多項措施精確控制TRD等厚度水泥土墻內(nèi)GZH高強支護管樁送樁的垂直度和樁身成樁標高，確保管樁送樁施工精度。

2.2施工成本低

與采用H型鋼支護、排樁+三軸止水支護、地下連續(xù)墻相比，采用GZH 高強支護管樁可節(jié)約鋼材用量、優(yōu)化施工成本。

2.3施工穩(wěn)定性好

在注漿成墻后 1～2h 實施 GZH 高強支護管樁送樁，避免了樁身快速下沉造成質(zhì)量事故，同時樁機切削器在整個施工過程中始終位于地面以下，施工過程側(cè)翻、傾倒事故為零。

2.4成墻質(zhì)量高

基于TRD 工法連續(xù)施工造墻，水泥土攪拌均勻，墻體厚度、密實度一致，確保了墻體高連續(xù)性和高止水性。

2.5適應(yīng)性強

適用于建筑基坑圍護和止水帷幕、建筑物基礎(chǔ)和堤壩基礎(chǔ)、影響截 斷工程位移和高速公路路基抗滑坡，適應(yīng)工程范圍廣;同時可在砂、粉砂、粘土、礫石等一般土層中施工，止水深度可以進入軟質(zhì)強風化巖隔水層，適應(yīng)地層范圍廣。

2.6工藝原理

(1)TRD工法將在鏈軌節(jié)上裝有刀具的多節(jié)箱體插入地下，在刀具一邊回轉(zhuǎn)，一邊沿地基作橫向水平移動的同時，由箱體內(nèi)噴射出切削液、固化液，與原位置的土進行混合攪拌而形成等厚度水泥連續(xù)墻。TRD 工法連續(xù)成墻，接縫較少，墻體等厚，成墻質(zhì)量高。

(2)高強 GZH 管樁是為滿足深基坑工程支護需要而設(shè)計制作的一種新型圍護樁。與一般的PHC 管樁相比，GZH 樁可承受更大的彎矩。采用高強 GZH 管樁代替 TRD 等厚度水泥土墻中的 H 型鋼，即可延續(xù)高強度、穩(wěn)定好的優(yōu)點，又可節(jié)約鋼材、優(yōu)化施工成本。

3、施工工藝流程及操作要點

3.1施工工藝流程

3.2施工操作要點

3.2.1施工準備

(1)施工現(xiàn)場進行場地平整，修筑施工臨時道路。遇暗溝、低洼地等不良地質(zhì)條件時應(yīng)采取抽水、清淤、回填素土并分層夯實的方法，確?，F(xiàn)場道路承載力滿足樁機和起重機械平穩(wěn)行走要求。

(2)遵循“從整體到局部，先控制后碎部”的原則，從甲方所提供的坐標基準點開始，按照設(shè)計圖進行放樣定位及高程引測工作并做好永久或臨時標志。

(3)放樣定位后做好測量技術(shù)復(fù)核單，提請監(jiān)理方進行復(fù)核驗收簽證，確認無誤后進行攪拌施工。

3.2.2開挖溝槽、樁機就位

(1)根據(jù)基坑圍護內(nèi)邊控制線，利用挖掘機沿墻體水平延長方向開挖施工溝槽;

(2)在樁機行走區(qū)域回填表層土，用履帶式機械反復(fù)壓實 5 次;

(3)在溝槽兩側(cè)及樁機停留區(qū)域鋪設(shè)鋼板分散壓力，從而保證 TRD工法正常施工;

(4)溝槽開挖完成后，清除溝槽內(nèi)石塊、余土等影響 TRD 工法施工的雜物;

(5)根據(jù)樁位信息設(shè)置定位線;

(6)在工程指定位置組裝 TRD 主機與刀具;

(7)指揮樁機移位，在樁機移動前，應(yīng)看清上下、左右各方面的情況，若發(fā)現(xiàn)有障礙物應(yīng)及時清除;

(8)移位結(jié)束后，檢查樁機定位偏差，并按樁機上的電子水平和垂直器及時調(diào)整樁機和刀具的水平度和垂直度。

3.2.3土體切削、注漿攪拌成墻

(1)用挖掘機開挖深 3m、長 2m、寬 1m 的預(yù)埋穴;

(2)根據(jù)水泥土墻設(shè)計深度依次連接并自行打入切割箱以滿足施工深度要求。切割箱自行打入過程中，從切割箱的前端端部注入挖掘液，隨切割鏈條的旋轉(zhuǎn)與原位置土進行混合攪拌;

(3)挖掘地基達到設(shè)計深度后，切割箱開始橫向挖掘至計劃水平延長范圍后(通常為 5m);

(4)切割箱回撤橫移，充分攪拌混合挖掘液泥漿(在先行挖掘與回撤橫移過程中均需注入挖掘液);

(5)切割箱回撤橫移至切割箱打入位置后，停止注入挖掘液;

(6)切割箱前端端部開始注入固化液進行固化成墻;

(7)固化成墻范圍至計劃水平延長范圍后，停止注入固化液;

(8)重復(fù)(3)～(7)步驟進行下一段土體切削、注漿攪拌成墻。

施工過程中，TRD 等厚度水泥墻垂直度由安裝在切割箱內(nèi)的測斜儀全程檢測。若發(fā)現(xiàn)傾斜，及時用機身斜支撐和門架支撐修正切割箱，確保墻體的垂直度，斜支架能調(diào)整機身的前后向垂直度，門架能調(diào)整機身的左右向垂直度，通過反復(fù)的調(diào)整斜支架和門架，把成墻的垂直度控制在1/250 以內(nèi)。

此外，挖掘液和固化液均應(yīng)按設(shè)計要求嚴格控制配備，注漿系統(tǒng)監(jiān)控固化液注入量，以確保土體攪拌質(zhì)量和墻體強度。在挖掘液和固化液注入過程中應(yīng)保證輸漿管道不發(fā)生堵塞現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)有管道堵塞現(xiàn)象，應(yīng)立即停泵以便進行處理。待處理結(jié)束后，刀具往回噴漿 50cm 后，再開始送漿。

3.2.4靜置 1~2h、架設(shè)定位架

(1)TRD等厚度水泥土墻成墻后靜置 1～2h;

(2)移動定位鋼架至水泥土墻體頂部，橫跨在溝槽上部，微調(diào)定位鋼架位置直至其兩側(cè)校準線與水泥土墻邊緣齊平。該固定鋼架的預(yù)留定位孔間距為 40cm，確保插樁后樁中心距為 1200mm 滿足設(shè)計圖紙的要求;

(3)考慮插樁過程中管樁壁碰擦定位架會造成位置偏移，現(xiàn)場采用土釘將定位鋼架固定在溝槽外地面上。

3.2.5管樁起吊

(1)采用三點起吊法緩慢抬起高強 GZH 管樁;

(2)小鉤下放，大鉤緩慢起吊，直至樁身完全吊起成垂直狀態(tài);

(3)移動、旋轉(zhuǎn)履帶吊機將高強 GZH 管樁移動至樁位上方。在管樁起吊過程中，應(yīng)拉設(shè)安全警戒線，安全線范圍內(nèi)禁止站人，保證安全施工。

3.2.6開始送樁、垂直度控制

(1)微調(diào)樁身位置，直至其對準定位鋼架中的預(yù)留定位孔;

(2)吊機大鉤緩慢下放，高強 GZH 管樁樁端接觸、通過定位鋼架中的預(yù)留定位孔;

(3)觀察管樁樁端與預(yù)留定位孔的接觸，若出現(xiàn)樁身碰撞定位鋼架則應(yīng)及時調(diào)整樁身位置并復(fù)查管樁樁端損傷;

(4)重復(fù)(2)、(3)步驟直至管樁樁端垂直、無碰撞進入預(yù)留定位孔;

(5)繼續(xù)緩慢下放吊機大鉤，管樁樁端通過定位鋼架進入 TRD 等厚度水泥土墻;

(6)采用經(jīng)緯儀實時監(jiān)測樁身垂直度，在沉樁初期若垂直度偏差小于限制，則繼續(xù)緩慢下沉管樁;若垂直度偏差超過限制，則需拔樁重新施工。

由于沉樁中后期高強 GZH 管樁樁身垂直度偏差較難修正，故開始送樁階段是TRD 等厚度水泥土墻內(nèi)高強GZH 管樁送樁垂直度精確控制的關(guān)鍵階段，要求施工人員嚴格操作，實時監(jiān)測并及時采取步驟(4)、(6) 中垂直度修正措施，確保高強GZH 管樁樁端及樁身垂直、無碰撞通過預(yù)留定位孔進入水泥土墻。

3.2.7繼續(xù)送樁、成樁標高控制

(1)繼續(xù)下放吊機大鉤，高強 GZH 管樁樁身在自重作用下緩慢下沉;

(2)開始沉樁 1h 時間后錘擊打樁機就位;

(3)當管樁靠自重無法繼續(xù)下沉后，拆掉吊機大勾，移走吊機;

(4)水準儀檢測樁頂標高，若管樁樁頂下沉至設(shè)計成樁標高，則結(jié)束本根高強GZH 管樁沉樁;

(5)若管樁樁頂未下沉至設(shè)計成樁標高，先行試探性錘擊沉樁：若樁身下降速度大于 50cm/錘，需適當減低柴油錘頭閥門;若樁身下降速度維持在 30～50cm/錘，則可正常錘擊沉樁;

(6)按30～50cm/錘的下降速度繼續(xù)輔助沉樁，水準儀實時檢測樁頂標高，當管樁樁頂下沉至設(shè)計成樁標高結(jié)束沉樁;

(7)重復(fù)(4)～(6)步驟，逐根完成管樁沉樁。

TRD 等厚度水泥土墻內(nèi)高強 GZH 管樁送樁成樁標高精確控制需做到三嚴控：嚴控 TRD 等厚度水泥土墻成墻時間和沉樁時間間隔;嚴控振動錘擊樁機輔助送樁介入時間;嚴控錘擊打樁機輔助沉樁時樁身下沉速度。

4、項目案例

南京海峽城一期居住社區(qū)中心E地塊

施工深度：53m

施工延米：約200m

墻體厚度：850mm

GZH管樁型號：800mm×25m

5、小結(jié)

本方法比傳統(tǒng)工藝施工節(jié)約成本：工期短、造價低、多用途、環(huán)境影響小、可用作建筑物本體，止水圍護效果好，節(jié)省了混凝土與鋼材資源， 不存在地下障礙物造成二次污染，提高了施工管理水平，促進基坑圍護施工技術(shù)的發(fā)展。如采用其它工法建造的相同性能墻體厚度為 1.0～ 1.3m，而且厚度難以控制。采用本方法墻體厚度僅需 0.8m 且厚度均勻可控，可節(jié)約土地、鋼材、水泥，減少臨時埋設(shè)物拆除和場地復(fù)原的工作量， 明顯降低造價。