富水砂层中TRD工法成墙质量综合评价及工程应用

▍摘 要

为评估TRD工法在富水砂层中的成墙质量及适用性，以青岛胶州上合大道项目为背景，通过现场原位试验、钻孔取样、压水试验、钻孔电视及雷达探测等多维度检测手段，系统分析连续墙的结构强度、抗渗能力及内部完整性。研究表明，富水砂层中TRD工法连续墙的强度与抗渗性能均显著提高，通过引入无损检测技术，提高了成墙质量评估的准度和精度，为类似富水地层工程提供了可靠的技术参考。

关键词：TRD工法；地下工程；富水地层；效果评价

随着我国城市地铁建设的快速发展，沿海地区常遇到第四系松散富水砂层，其含水量高、自稳性差，易引发围岩失稳、坑底涌水等事故。传统喷锚支护在强富水砂层中效果有限。TRD工法作为一种新型隔水帷幕技术，通过将带有切割链条的切割箱插入地下并注入水泥浆，形成水泥土连续墙，具有地层适应面广、成墙结构致密、渗透系数低等优点。

目前，在工法原理方面，赵清等系统阐述了TRD连续墙的相关原理及实施流程；孙立宝等深入分析其工艺优缺点，明确了适用范围。在实际应用方面，李星等聚焦深基坑，总结了TRD施工的质量控制要点；王卫东等将其拓展至含水地层，解决富水地层水泥土墙不易成墙的问题。在TRD成墙质量方面，王凡等通过钻孔取芯检测分析水泥土搅拌墙成墙质量；周雨微等通过数值仿真计算，研究TRD连续墙的变形受力情况。以上研究主要集中在TRD工法介绍及施工技术总结上，但对成墙质量评价的研究较少，尚未形成业内共识的评估体系。

本文依托青岛上合大道地下交通工程，通过原位试验、钻孔取样、压水试验、钻孔电视及雷达探测等手段提出新的TRD成墙质量评价方法。测试结果显示，连续墙的水泥土强度和抗渗性均达到要求，富水砂层的成墙质量优于粘土层，墙体内部不存在裂缝、空洞等缺陷，证明在富水砂层深基坑工程中适用TRD工法。

▍1 工程概况

1.1 车站概述

中国——上海合作组织地方经贸合作示范区交大大道地下道路交通配套工程落位于青岛胶州，南起闽江路，北至辽河路，全长约4.7km。

1.2 地质情况

根据完成钻孔结合既有资料的情况，地层复杂，土质松软：

1. 第四系全新统人工堆积层（Q4ml），覆土厚度2—4m的杂填土和覆土厚度1—3m的素填土。
2. 第四系全新统海相沉积层（Q4mh），覆土厚度8—15m的淤泥。
3. 第四系全新统洪冲积层（Q4al+pl），覆土厚度3—7m的粗砾砂。

场区地下水主要类型为第四系孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋存于杂填土、素填土中，孔隙承压水赋存于粗砾砂和砾砂中。勘察期间，场区第四系孔隙潜水水位埋深范围0.20—4.00m，稳定水位标高0.98—3.21m，主要接受大气降水补给，排泄方式主要为蒸发、地下水开采和下游径流。

1.3 止水帷幕选型

根据上合大道地下工程的水文地质条件及周边城市环境，围护结构需满足强度、稳定性及抗渗要求。青岛地区常用的垂直落地式连续挡土墙止水帷幕包括高压旋喷桩和TRD工法水泥土搅拌墙。然而，高压旋喷桩施工扰动大，不适用于城市环境；在富水砂层中成桩困难、易受侵蚀；咬合处常为质量薄弱环节，需二次注浆加固。相比之下，TRD工法具有地层适应性强、抗渗性能优、无需二次注浆的显著优势。

上合大道地下工程采用钻孔桩与TRD工法水泥土墙组合支护方案。TRD工法施工分为前挖、回挖、搅拌三序，使用中铁重工LSJ60型设备，通过链式切割箱注入挖掘液和固化液，形成连续均匀的止水帷幕，显著提升了施工效率和成墙质量。

▍2 TRD连续墙质量综合评价体系

TRD工法连续墙的质量检测主要依据强度和渗透系数。根据JGJ/T 303-2013标准，水泥土强度通过未凝结固化液混合泥液制作试块测定，每延米墙体取3组样品，养护28天后测试无侧限抗压强度。传统方法如钻孔取芯或直接试块测试存在偏差，无法全面评估墙体性能。本文通过对连续墙的强度、抗渗性及表面形态检测，建立了TRD工法连续墙质量综合评价体系。

上合大道地下工程采用三序施工流程（前挖、回挖、搅拌），回挖时易形成新旧交界面，可能影响墙体整体性和抗渗性。本文在开挖处和回挖衔接处分别布设四个钻孔（如表1），研究其对墙体均匀性和完整性的影响。

表1 各钻孔具体信息

表格

2.1 TRD连续墙强度检测

通过钻孔取芯测定水泥土连续墙的无侧限抗压强度，评价其在不同深度的强度和均匀性。试块强度测定使用无侧限单轴压力试验机，四个钻孔的平均无侧限抗压强度分别为0.87MPa、0.88MPa、0.70MPa、0.90MPa。基于钻机钻进对结构造成影响，需按1.3的系数对取样强度进行修正，结果为1.13MPa、1.14MPa、0.91MPa、1.17MPa。结果表明，TRD连续墙强度满足设计要求，但连续墙的强度数值不稳定，说明其结构致密性不足。

上合大道地下工程TRD连续墙钻孔取芯强度检测结果显示，强度不均匀性主要受地层性质影响，芯样强度离散性较大。上合大道地下工程取样的砂土层取芯致密性更好，其强度也普遍高于黏土层。钻孔芯样如图1所示。这是因为黏土颗粒的粒径目数高，水泥颗粒的粒径目数低，两者难以充分混合以确保结构致密，导致成墙整体性欠佳；而砂土颗粒的粒径目数高，水泥颗粒能与之形成致密的固结物。此外，地层本身岩性的不连续，也会加剧同一钻孔内连续墙强度的波动。整体而言，砂土层中水泥土搅拌墙更为完整致密。

2.2 TRD连续墙抗渗检测

本文采用变水头压水试验测定水泥土连续墙的抗渗能力，评判其结构致密性及表征出来的渗漏水情况随着结构深度的变化。压水试验通过测定单位吸水量计算渗透系数，具有以下优势：通过压水试验可实现对整个断面墙体的全覆盖检测；该试验可实现直接检测连续墙，防止因钻孔导致的结构破坏，较钻孔检测更能反映真实渗透系数；避免搬运检测样等操作扰动TRD连续墙渗透系数的测定。基于现场条件，选取特征钻孔进行压水试验。按下式计算渗透系数k：

根据地勘参数计算可知，上合大道工程黏土层的原地层渗透系数大于1×10^-5cm/s，其对应地层形成的TRD地下连续墙渗透系数小于1×10^-6cm/s；砂层和含卵石粗砾砂层的原地层渗透系数均大于1×10^-2cm/s，其对应地层形成的TRD连续墙渗透系数小于1×10^-6cm/s。TRD工法连续墙显著提升了各土层特别是砂层和含卵石粗砾砂层的抗渗性能，且这种抗渗性的提升覆盖TRD连续墙的全断面，能够很好地起到止水抗渗效果。试验结果表明，TRD工法连续墙适用于富水砂土层的深基坑围护止水工程。

2.3 TRD连续墙高清钻孔电视成像

上合大道地下工程中，更加关注连续墙的结构致密性和外形连续性。以往研究主要通过钻孔取样，检测其强度和抗渗能力，尚未直观地研判墙体结构连续性和致密性。上合大道地下工程利用钻孔电视成像技术，直观检测钻孔内结构构造及水泥土结合情况，研判是否有结构开裂或渗漏，从而全面检测连续墙的内部致密性。

具体操作是钻孔取得水泥土连续墙样品后，清洗处理钻孔后，使用高清电视设备扫描钻孔内壁情况，并记录观测响应的数据和图片。若发现钻孔内壁出现开裂、渗漏等问题，可及时采取灌浆补强等措施，增加结构的致密性和完整性。图2展示了上合大道特征点位钻孔电视内部成像图，直观反映了墙体的完整性。

上合大道TRD连续墙特征点位内部电视成像结果显示钻孔内壁没有渗漏情况，结构较为致密，形态完整连续，整体效果良好。

2.4 TRD搅拌墙电磁波钻孔雷达探测

在上合大道地下工程中，采用电磁波雷达对TRD工法连续墙的特征钻孔进行扫描。该技术能够精准探测钻孔附近的裂缝及土体松散等缺陷，全面评估水泥土连续墙的完整性和质量。钻孔雷达检测结果如图3所示，TRD连续墙的探钻方向是自上而下垂直进行的，所以探测到的信号范围有一定的局限性，但在水泥土连续墙附近，雷达波的探测能力受地下水的作用反而信号更强，结果也更准确。雷达检测结果表明，TRD连续墙的雷达波形较为连续，没有形成明显的错位波，表明水泥土连续墙的墙体结构致密，效果良好。

▍3 结论

本文通过研究上合大道车站止水围护工程中TRD连续墙的工程应用，得出结论如下：

1. 制定了一套多维度的TRD连续墙成墙质量评价方法，考虑了施工工艺和扰动对墙体强度、防渗能力和结果致密性的影响，为工程实践提供了科学依据。
2. 通过钻孔取样测试、压水试验、钻孔电视及雷达探测等方法，减少测试过程中的围岩扰动，显著提高了实验测试结果的精度和准度。
3. 上合大道地下工程TRD连续墙钻孔取样的样品强度为0.92MPa—1.19MPa，取样强度沿地层深度波动较大，但均满足设计要求，在砂土层中形成的水泥土墙强度显著高于黏土层。
4. 上合大道地下工程连续墙将地层的渗透系数降低至小于1×10^-6cm/s，TRD工法连续墙显著提升了各地层特别是砂层的抗渗性能，连续墙全断面抗渗性能的提升，能够很好地起到止水围护效果。
5. 研究证明，上合大道地下工程形成的连续墙结构致密、强度优良、抗渗性能好，TRD工法适用于富水砂土层的基坑止水围护工程。

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编辑整理：项敏