摘要：随着城市化进程的加速，深基坑工程在城市建设中扮演着至关重要的角色。通过渠式切割水泥土搅拌墙（TRD）工法在上海浦东国际机场南区地下交通枢纽级配套工程中的应用实践，分析TRD工法的成墙工艺、墙体抗压强度、抗渗透性能和隔水效果，以期为相关工程提供参考和借鉴，推动TRD工法在深基坑工程中的广泛应用和发展。
关键词：等厚度水泥土搅拌墙；止水帷幕；强度试验；渗透系数
▍0 引 言
随着城市建设的快速发展，深基坑工程日益增多，由于超深地连墙接缝渗漏水及地下水的复杂性，悬挂围护墙深度无法满足隔渗要求，传统的水泥土搅拌桩作为帷幕最大隔水深度往往仅30 m左右，而用地下连续墙作为隔水帷幕，槽段接头易渗漏，且造价高。
渠式切割水泥土搅拌墙（TRD）工法以水泥土为介质构筑形成超深隔水帷幕，结合地墙围护刚度大的特点，形成双道止水体系，具有施工连续性强、有效墙体均质等厚、强度差异小、受力性能好及渗漏水风险小等特点。本研究旨在探讨70 m深TRD在双止水帷幕工程中的应用，通过现场试验和数据分析，验证其施工效果。
上海浦东国际机场南区地下交通枢纽及配套工程位于机场卫星厅以南，南侧靠近围场河路。整个工程占地面积较大，周边环境复杂，对基坑止水要求很高。设计采用地下连续墙作为围护形式，并在基坑外侧采用等厚度水泥搅拌墙作为独立的新增止水帷幕，起到隔断承压水、减少后期降水对周边环境影响的作用。等厚度水泥土搅拌墙深为65～75 m，厚为0.8～0.9 m，水泥掺量为30%；水泥土搅拌墙28 d钻孔取芯无侧限抗压强度标准值≥0.8 MPa，墙体渗透系数≤10-7 cm/s。
拟建场地第⑥层暗绿色硬土层仅在正常地层分布区局部分布，根据第⑦层分布状况，可将拟建场地分为古河道分布区和正常地层分布区。古河道分布区第⑤层总厚度较大，第⑦1层大部分缺失，第⑦2层埋深＞40 m；正常地层分布区一般有第⑦1层分布，其层顶埋深＜35 m。
由于上海地区尚未有在超厚砂层条件下大规模施工等厚度水泥土搅拌墙的先例，为确保工程施工质量，在正式施工前，现场在局部位置进行了80 m深的等厚度水泥土搅拌墙试验。本研究将根据试验数据及后续施工结果，对等厚度水泥土搅拌墙TRD工法在止水帷幕工程中的应用进行深入探讨。
▍2 成墙试验施工
本工程设计的等厚度水泥土搅拌墙隔水帷幕厚度为900 mm，最大深度达75 m，成墙需进入标贯数超过50的第⑦层，其中北侧进入第⑦层深度达45 m。超厚砂层导致施工难度大，含水量高，施工风险增加，因此，在正式施工前选取了①-1区北侧基坑全长为11 m的试验段开展成墙试验，验证成墙效果。具体基坑平面分区布置如图1所示。
2.1试验设备
根据场地上部软弱土层、下部深厚密实砂层的特殊地层情况，本次试验选用最新型的TRD-80E型主机。相较于之前的型号，其主要改进点在于在切割箱侧面增设了2根注浆管，用于槽段中部喷浆，避免底部喷浆难以顾及上层土体搅拌的现象。喷浆口深度为30.5 m，实际施工过程中底部、中部喷浆量各占50%。切割厚度通过链条的刀具设计调整，取宽度为0.25～0.90 m的刀具按等间距为1 m进行布置。
2.2浆液配置及工艺参数控制
采用的挖掘液膨润土掺量为6%，发酵24 h后使用；挖掘液混合浆液流动度控制在200～230 mm。固化液水泥掺量为30%；水泥浆液水灰比为1.2；固化液混合浆液流动度控制在200～230 mm。
2.3成墙工艺及工效
本次试验成墙采用“三工序”法，即先行挖掘、回撤挖掘、成墙搅拌施工工艺，能够较好地满足本工程复杂的地层情况和超深墙体施工的严格要求，更易于确保水泥土搅拌墙墙体的施工质量。根据试验成果，先行挖掘长度宜控制为8～10 m，回撤挖掘时建议将已成型墙体切削掉部分，切削部分不小于50 cm，成墙搅拌长度宜控制为5～6 m，施工全过程需要确保切割箱养护段长度在3 m以上。先行切割推进速度宜控制为0.5～1.0 m/h，回撤切割速度宜控制为3～5 m/h，喷浆成墙速度宜控制为1.0～1.5 m/h。80 m深TRD试验段全长为11 m，分为3段，总用时约为4 d，各工序具体用时如表1所示。试验段TRD施工示意如图2所示。施工过程中墙位精度、垂直度均满足试验要求。
根据试验段TRD施工结果，在不考虑切割箱下放、拔除的条件下，TRD施工工效约为4 h/m，考虑到成墙养生、设备养护等时间，TRD正常施工效率约为5 m/d。
3.1强度试验
试验段共布置8个取芯检测点，其中1、3、5、7号在施工完成28 d后进行取芯试验，2、4、6、8号则等到45 d后进行试验。
取芯试块28 d的抗压强度沿施工深度的分布情况如图3所示。整体上各孔数据相对吻合，不同深度范围内芯样抗压强度均超过0.8 MPa，且各孔芯样均匀性满足设计要求。28 d的1、3、5、7号孔的抗压强度代表值分别为0.86 MPa、0.84 MPa、0.81 MPa、0.84 MPa。
试块45 d龄期的抗压强度沿施工深度的分布情况如图4所示。相比28 d龄期的抗压强度，45 d龄期的抗压强度无显著变化。2、4、6、8号孔的抗压强度代表值分别为0.82 MPa、0.84 MPa、0.81 MPa、0.84 MPa，均满足设计要求。
3.2渗透系数试验
取样试块采用变水头试验进行渗透系数检测，检测的芯样来自不同深度的土层，从而反映墙身在不同深度范围内的抗渗透性能。
28 d取芯样品检测结果如图5所示。由图5可知，总体上各芯样的渗透系数均沿深度均匀分布，渗透系数为1×10-8～1×10-7cm/s，达到设计隔断承压水的需求。此外，不同位置取芯结果的检测数据相近，说明试验段TRD在延长方向上具有较好的均匀性。
试验段取芯检测显示，使用TRD-80E设备在超厚砂层条件下施工，等厚度水泥土搅拌墙墙体在抗压及抗渗两方面均能满足设计要求，故本工程按照试验段的参数进行大规模施工，完成了全部的等厚度水泥土搅拌墙止水帷幕施工。
▍4 等厚度水泥土搅拌墙隔水性能检验
围护结构全部完成后，工程在正式开挖前还进行了降水试验，用以检测双止水帷幕的隔水性能。对先行开挖的①-1区、①-2区和①-3区基坑分别开启6口、29口、32口减压井进行抽灌一体化抽水试验，根据试验期间观测井的观测数据，了解降水效果，为后期正式降水运行管理提供依据。
降水试验期间，根据流量表统计，①-1区单井出水量约为3.9 t/h，①-2区单井出水量约为4.6 t/h，①-3区单井出水量约为5.8 t/h。
各坑同时开始减压抽水时，坑内观测井水位标高约为-33.74～－34.24 m（端头井区域水位标高约为－35.24 m），均满足坑内承压水抗突涌稳定性要求。坑外应急井情况有所区别，①-1区坑外应急井水位无明显变化，水位分别为7.80 m与9.25 m。抽水期间，坑外回灌观测井水位变化较小，①-1区回灌观测井水位基本维持不变，约为5.6 m；抽水期间，位于机务维修区及核心区北边的8口观测井水位暂无变化，水位浮动在0.05 cm之内。
由此可知：
（1）场地隔水帷幕未隔断承压含水层，但由于基坑帷幕较深，抽水量较预计偏小，群坑降水平均单井水量约为5.1 t/h；
（2）抽水期间，坑外观测井水位降深幅度较小，TRD止水帷幕效果较好。如当坑内水位降至－22 m左右时，由于60 m深地下连续墙未隔断承压水，地墙外水位降至－10 m，但70 m深TRD外的水位为－5.5 m，基本同未降水期间一致，因此整个TRD止水帷幕的隔水效果显著。
试验段的实践表明，在超厚砂层地质条件下，大规模施工超深等厚度水泥土搅拌墙的技术已成熟，完成的墙体符合设计要求。在后续的基坑开挖施工中，在原有围护体系外新增TRD等厚度水泥土搅拌墙以增强止水性能的方案被证实有效。相比地下连续墙方案，使用TRD等厚度水泥土搅拌墙隔断承压水可大幅降低施工成本，同时，一旦发生地墙渗水的紧急情况，可采取在地下连续墙和TRD隔水帷幕之间进行降水的措施，迅速完成基坑抢险，对提高基坑安全有较大帮助。
作者：许花
编辑整理：项敏
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