复杂地质条件下TRD法在基坑止水帷幕施工中的应用

摘要：复杂地质条件下的基坑止水帷幕施工面临较高的水力破坏风险，为了确保基坑开挖的安全性和稳定性，以某项目为例，探讨了复杂地质条件下TRD法在基坑止水帷幕施工中的应用。具体阐述了基于TRD法的基坑止水帷幕参数设计、工艺流程、施工关键技术要点等，并提出了TRD法在止水帷幕施工中的质量控制要点。结果表明，采用TRD法施工的止水帷幕达到预期止水目标，各项指标符合设计标准，为复杂地质及水文条件下的基坑工程建设提供实践指导。

关键词：TRD法；复杂地质条件；基坑止水帷幕；施工关键技术；质量控制

▍0 引 言

在复杂的城市地质条件下进行基坑开挖与建设，尤其是紧邻重要交通设施和地下水位较高的区域，对止水帷幕的设计与施工提出了极高的要求。基坑止水帷幕作为确保基坑开挖安全、防止地下水渗漏的关键措施，其质量和效果直接关系到整个工程的安全性和稳定性。然而，复杂的地质条件，如软土层、高透水性砂层以及多变的地下水位，给止水帷幕的施工带来了诸多挑战。传统的施工方法往往难以满足此类复杂地质条件下的止水需求。因此，探索和应用更为高效、可靠的止水帷幕施工技术显得尤为重要。TRD法（深层地下水泥土连续墙工法）作为一种新型的基坑止水帷幕施工技术，以高精度、高止水性和良好的施工适应性，在众多实际工程中得到了广泛应用。该方法通过连续切割和混合注浆形成等厚度的水泥土连续墙，有效阻断地下水流，为基坑开挖提供可靠的止水屏障。特别是在复杂地质条件下，TRD法能够灵活应对不同土层和地下水位的变化，确保止水帷幕的整体性和连续性。本文以某项目为例，对复杂地质条件下TRD法在基坑止水帷幕施工中的应用进行深入分析，旨在为类似地质条件下的基坑工程建设提供参考。

▍1工程概况及地质情况

某项目位于两条主干道的交叉路口附近，紧邻某地铁站西侧（平面位置关系如图1所示）。该项目包括一栋地上6层的商业办公楼和2层地下室，总建筑面积为10742.92m2，占地面积约2685m2。基坑长度为65.7m，宽度41.8m，总面积约为3140m2，开挖深度介于4.1~10.7m之间。由于该项目的基坑紧邻地铁站主体结构，施工过程中需特别注意基坑的支护和止水设计，以确保周围设施的安全性和施工过程的稳定性。

1.2水文地质情况

1.2.1地层地质情况

根据钻探数据和地质勘察报告可知，该项目所在场地的地质条件较为复杂，自上而下划分为15个工程地质层。地表为素填土层（厚度2.70m），该层松散、透水性中等，层顶标高为5.87m。下层为杂填土（厚度1.80～4.00m），均匀性差，渗透性较强。再下部为淤泥质土层，厚度达4.70～12.00m，层顶标高为1.65～4.07m，该层土质流塑，透水性较低，但因其较大的厚度和不稳定性，对基坑开挖构成挑战。较深处为中砂层和含泥砾砂层，这些土层的透水性极强，层厚度在8.60~18.00m之间，标贯击数为12.0～24.0次/30cm，平均击数为17.7次/30cm，标贯修正击数为9.4～15.8次/30cm。由此表明，在基坑开挖过程中存在较高的水力破坏风险，需采取有效的止水措施。

1.2.2水文地质情况

该场地水文地质条件复杂，主要由上层滞水和承压水两种地下水类型构成。滞水主要存在于填土层中，透水性随填土成分变化较大，水位季节性波动显著，降水丰沛的季节水位可上升至2～3m。承压水则存在于下部的中砂层、含泥砾砂层和卵石层中，这些水层具有强透水性，水位稳定在4.30～4.60m深处，标高约为2.11～1.81m。历史最高地下水水位达6.15m，对基坑施工产生较大压力，尤其是在基坑底板标高较低的区域，强风化花岗岩裂隙承压水赋存于深部基岩中，尽管水量较小，但其水力联系较紧密，建议施工过程中建立长期水文观测孔，实时监测地下水位变化，以保障施工安全和基坑稳定。

▍2 TRD法在基坑止水帷幕施工中的应用

2.1 基于TRD法的基坑止水帷幕参数设计

在施工方案中，考虑到该区域的复杂地质条件，特别是基坑周围的高地下水位和软土层，对止水帷幕的施工提出了高要求。为应对上述挑战，该工程将TRD法确定为实施基坑止水帷幕的主要施工方法。旨在通过TRD法构建一道连续的水泥土帷幕，有效阻断地下水流，从而保障基坑开挖及后续工程的安全进行。在施工方案中，基坑止水帷幕的厚度设定为0.6m，以保障其完整性和止水性能。同时，为确保止水帷幕能够穿透地表以下的松散填土层、淤泥质土层，并延伸至中砂层及含泥砾砂层，以达到必要的止水深度，将TRD法的施工深度设定为18m，止水帷幕的具体设计参数见表1。

2.2 TRD法在止水帷幕施工中的工艺流程

TRD法在该项目止水帷幕施工中的工艺流程包括4个主要步骤，具体如下所述。

（1）场地准备。施工前需对施工场地进行平整，并设置临时排水设施以防止施工期间地下水进入基坑。地表清理后，通过精确测量定位，标定出帷幕的设计线路，并布置施工设备。为了确保切割作业的顺利进行，在施工区域周围安装了支撑结构，以保持地基的稳定性。

（2）切割施工。使用TRD专用切割设备进行水平和垂直切割。这种设备能够在地下进行精确的平面切割，同时沿着预设轨迹切割地基土。根据项目的地质条件，切割深度在12～18m之间，切割宽度为0.6m。切割时的精度控制在±50mm以内，以确保帷幕的均匀性。在实际施工过程中，基坑边缘的切割深度为15m，而中间部分切割深度达到了18m，以适应基坑周边不同的地质层位。

（3）混合注浆。在切割作业过程中，施工设备同步注入水泥浆液，与地基土体进行混合，从而形成具有特定性质的水泥土混合物。注浆的水泥与土壤的比例是影响帷幕质量的重要参数。在该项目中，采用了水泥掺量为280kg/m³的配合比，以确保止水帷幕具有足够的强度和密实度，相关参数如表2所示。结合施工现场的混合均匀性监测，水泥土的均匀性系数被控制在0.85以上，确保了止水帷幕的致密性和止水性能。

（4）成型与固化。当水泥土混合物完成浇筑后，需进行充分的养护以达到设计的强度标准。在该项目中，采用了标准的湿养护方法，持续时间为7d。在此期间，帷幕表面保持湿润状态，防止水泥土失水过快而导致裂缝，根据施工后的强度测试，水泥土帷幕的28d抗压强度达到了32MPa，满足相关设计要求。

2.3 TRD法止水帷幕施工技术要点

（1）TRD法施工时，切割设备的操作精度直接影响到止水帷幕的厚度和均匀性。在该项目中，利用自动化控制系统对切割设备进行精确调节，确保切割路径严格按照设计轨迹进行。对于止水帷幕的垂直度，要求控制在0.5%以内，实际施工中通过激光测量和自动校准系统，切割槽的垂直偏差控制在0.4%以内，确保了止水帷幕的平整度和厚度均匀性。

（2）在TRD法施工过程中，现场安装了多套实时监测设备，包括切割精度监测、浆液混合比监测、以及土壤搅拌均匀度监测等。结合实时数据反馈，施工人员可以及时调整施工参数，确保止水帷幕施工质量的稳定。在实际施工中，土壤混合均匀度的实时监测显示，搅拌均匀度系数的波动范围在0.85～0.90之间，保持在设计要求之内，实时监测设备还记录了浆液注入量和注浆压力，以确保混合浆液的充分性和搅拌的均匀性，施工后期质量检测结果如表3所示。

▍3 TRD法在止水帷幕施工中的质量控制要点

3.1 质量控制标准与要求

为达到设计要求，质量控制涉及多个方面，包括切割精度、材料性能、施工过程中的工艺控制等。

（1）切割精度要求。该项目要求止水帷幕的切割精度应控制在±50mm以内，帷幕厚度均匀性应控制在±10%以内。此外，水泥土的28d抗压强度应≥30MPa，以确保足够的强度和防渗能力。

（2）材料性能控制要求。在材料方面，使用的水泥、添加剂和混合土壤的配比需符合设计规范。施工过程中，每批次的水泥土混合物都需进行取样检测，以保证混合物的均匀性和强度达到要求，该项目还设定了帷幕厚度和强度的定期检测标准，在施工的不同阶段进行质量评估。

3.2 施工质量控制措施

在该项目中，施工质量控制措施涵盖了施工准备、切割过程、混合注浆以及成型养护等多个阶段。

（1）施工准备阶段。首先对施工设备进行全面检修，确保设备处于最佳状态，特别是切割设备的刀具精度和搅拌系统的均匀性。在场地准备完成后，通过精确的测量和标定，确保切割路径的准确性，在现场布置了实时监控系统，对施工过程中的关键参数进行全程监控。

（2）切割过程和混合注浆阶段。实时监控系统发挥了关键作用。施工中，设备实时监测切割深度、切割速度、浆液注入量和搅拌均匀度等关键参数。数据显示，实际切割深度与设计深度的偏差控制在±2%以内，浆液注入量与设计值偏差应控制在±3%以内，以确保帷幕的厚度和密实性。

（3）在成型与养护阶段。采用了标准的湿养护方法，并通过对帷幕表面的连续性检测，确保没有产生裂缝或其他质量缺陷。

3.3 常见问题与解决方案

该项目在采用TRD法施工过程中，会遇到切割深度不足、帷幕不连续、水泥土强度不达标等问题。为此，采取了一系列有效的解决方案，具体如下。

（1）切割深度不足。施工中发现部分区域由于地质条件变化导致切割设备难以达到设计深度。对此，调整了切割设备的操作参数，并加强了设备的维护与检修，确保刀具在切割过程中能够顺利穿透较硬的土层。通过增加切割力和调整切割速度，最终在所有区域实现了设计深度。数据分析显示，调整后切割深度的偏差从原来的±5%减少到±2%，达到了预期目标。

（2）帷幕不连续。帷幕不连续主要是由于在注浆过程中浆液分布不均或搅拌不充分导致的。为解决此问题，施工团队在关键节点增加了浆液注入点，并加强了搅拌力度，确保浆液能够充分渗透到整个帷幕中，采用了更高精度的监控设备来实时监测浆液的流动情况和搅拌效果，确保帷幕的连续性。经过调整后，帷幕连续性检测显示，未发现明显的空洞或裂缝，帷幕的整体性得到了有效保证。

（3）水泥土强度不达标。部分批次的水泥土在早期强度测试中未能达到设计标准。为解决此问题，对水泥和土壤的配比进行了优化，调整了水泥掺量，并严格控制了水泥的质量和掺量。经过配比优化后，水泥土的28d抗压强度提高了约10%，从原来的28MPa提升至32MPa，全面满足了设计要求。

▍4 结束语

综上所述，TRD法在该项目止水帷幕施工中的成功应用，充分展示了其在复杂地质条件下的优越性。结合严格的质量控制标准、精确的施工控制措施以及有效的问题解决方案，确保了止水帷幕的连续性和强度，成功地解决了基坑施工中的诸多挑战。实际施工结果表明，TRD法不仅能够满足设计要求，还能在较为复杂的地质和水文条件下提供可靠的工程保障。本文的研究为今后类似工程提供了经验借鉴和技术参考，同时也为TRD法的进一步推广和优化奠定坚实基础。