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象山一家人
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trd工法

等厚度水泥土搅拌墙

地铁

分类: TRD工法


温州市域地铁TRD工法应用

TRD工法应用在国内首条市域铁路


 作为轨道交通中一种常见的施工方法,明挖法具有速度快、适用地层广等特点。TRD 作为明挖围护结构工法,相对于传统的地连墙、SMW工法桩、钻孔灌注桩等具有独特的优势,其止水效果好,无接缝、无缺陷,相对于地连墙和灌注桩,其泥浆排放少、施工速度快、节约成本、安全,在轨道交通具有很强的适用性。通过温州市域铁路S1号线的工程实例应用,对此四种围护形式进行比选分析,论证了深厚软土地层中 TRD 工法的可行性及其安全可靠、施工速度快且性价比高等优点。

 

关键词TRD工法桩;型钢水泥土搅拌墙;轨道交通;SMW工法桩;地下连续墙

 

1 引 言 

经济快速发展、城镇化率不断增高,大中城市的规模不断提升,导致地面、地上交通已不能满足现有的人力膨胀所带来的交通压力,为舒缓人口不断增多所带来的出行压力,地下交通的发展以其独特的优势越来越被人们所重视 。

明挖法轨道交通中主要用于地下工程主体结构施工时的一种支护体系,该体系主要由支撑结构 与围护桩组成。明挖法施工易于确保施工质量及安全、地层适应能力强、工期短,在一定条件下造价低等优点。近年来在全国各大城市得到普遍应用,北京市甚至提出了“能明则明,能盾则盾”的地铁施工原则。

TRD 为地下结构明挖法施工及周边环境安全 的临时性围挡结构,具有止水效果好,泥浆排放少,施工速度快,节约成本等优点。 


 

2 TRD工法


2 .1 TRD工法的特点


TRD工法 (Trench cuting Re-mixing Deepwall method),又称等厚度水泥土地下连续墙工法。 工法施工过程首先将链锯型切削刀具插入地基,掘削至设计深度,并通过注浆的方式注入固化剂,再横向掘削、搅拌,水平推进,筑成水泥土搅拌连续墙。 






TRD工法工序图


TRD工法具有施工深度大地层适应广等特点在开挖过程中具有良好的挖掘性能成墙品质好精度高可有效的形成一个整体。 工法桩墙体施作均匀质量高强度大截水性好更安全可靠同时因其设备高度低对场地要求低且内插H型钢可以任意的选择最佳间距进行布置。 




(a) 刀端头插入土中,不会倾倒




   (b)TRD工法桩机(主机高度:10m)




(c) H型钢可以任意的选择最佳间距布置


   TRD工法桩优点示意图


2 .2 TRD工法的工作原理


TRD工法桩与支撑结构协同作业时,其设计要求需满足相关规范中对于围护结构的相关要求,即需对TRD工法桩的内力变形、稳定性验算与型钢的承载力进行计算,并要求验算结果满足相关要求。 





   TRD工法桩应用效果图 


作用于TRD工法桩的弯矩与剪力均由型钢来承担,以满足型钢抗弯强度以及抗剪强度为准。型 钢水泥土连续墙中内插型钢的应力水平及变形要求墙体在工作状态下应满足其有效截面能满足基坑 防渗截水要求,并保障型钢能有效的实现回收和重 复利用。同时TRD工法桩在使用过程中的型钢之间水泥土的错动抗剪承载力满足要求。 




轨道交通基坑围护结构方案比选


目前轨道交通明挖结构的围护形式主要有钻孔灌注桩、地下连续墙 、SMW工法桩 ,TRD工法桩作为一种新式的围护结构,逐渐被大众所认知,该工法成功的应用于华东地区的一些工程,并得到了较好的评价,但城市轨道交通应用较少,目前仅出现于温州市域铁路轨道交通的明挖围护结构基坑等工程中。

 

温州地区为冲海积平原区, 地层以黏土与淤泥为主,且淤泥较厚,在温州广泛分布。以温州市域 铁路一经典土层为例,分别采取钻孔灌注桩、地下连续墙 、SMW工法桩 、TRD工法桩四种围护结构进行比较分析,地层参数如下表,基坑选取二种不同的深度进行分析,分别10m 、15 m,基坑等级均为一级。 

 




 表1 岩土体参数取值 

 

 

围护结构的设计标准以安全稳定系数满足基坑 设计的安全系数为准,见表2所示:



 表2 围护结构基坑设计安全系数表 

 

1) 基坑深度为10m 时,地下连续墙造价高,施工场地要求高,可不作比选,可对钻孔灌注桩 、SMW工法桩、TRD三种工法桩进行比较。通过计算可得三种围护形式选用如表3所示参数时,稳定性验算与变形控制计算结果均满足要求,如表4所示。 




 3 基坑的各种围护结构最优参数取值 





 4 多种围护结构的安全系数与变形值


 

由表3、表4可知,对于10m 的基坑,为保证结 构的稳定性,三种类型的围护桩均采用25m 长,插入比为11 .5。且以0.3%h作为变形控制标准 ,钻孔灌注桩可采用600mm 的直径,200的桩净距;SMW工法桩采用650的桩直径 ,型钢采用500×200×10×16,间距450(密插布置),TRD工法桩墙厚选用650 mm,型钢采用500×200×10×16,间距为450mm。


通过当地市场调研与计算,TRD 工法桩为1.95万每延米 ,钻孔灌注桩为2.0每延米 ,SMW工 法桩为1.2万每延米。TRD 工法桩相对于钻孔灌注桩造价低,且TRD工法桩变形较小,安全可靠 ,施工速度快,每天可成墙12m左右,可有效的节省工期,SMW 桩造价低,但成桩及止水效果相对较差。

 

2) 基坑深度为15m时,采用SMW工法桩施工,常出现桩体开叉等情况,深基坑施工质量差,不能有效的保证结构的安全,因此 SMW工法桩可不做比选。仅对钻孔灌注桩、地下连续墙、TRD 三种工法桩进行比选,通过比选分析可知当围护结构采用如表5所示参数时,其计算结果满足要求,结果如表6所示。 




 5 基坑的各种围护结构参数取值 

 



 表6 多种围护结构的安全系数与变形值 

 

由表5、表6可知,对于15m的基坑,为保证结构的稳定性,三种类型的围护桩均采用32m 长,插入比为1 :1 .5 。 且以0.3%h作为变形控制标准时 ,钻孔灌注桩采用800mm的直径,200mm净间距;地下连续墙采用800mm厚的墙。 TRD工法桩墙厚选用850mm,型钢采用 700×300×13×24,间距为400mm 。 


通过当地市场调研与计算,该TRD工法桩约为3 .5万每延米,钻孔灌注桩约为4.0万每延米 ,地下连续墙约为5.0万每延米。TRD工法桩相对造价最低,钻孔灌注桩变形大,TRD施工速度快,每天可成墙12m左右,可有效的节省工期。

 

综上所述,TRD应用于轨道交通围护结构施工时,在造价相对地连墙和钻孔桩便宜的同时,能有效的降低基坑安全风险,节约工期。 



4 工程实例


以温州市域铁路S1第十三标段工程为例,该工 程周边较为空旷,地势平坦开阔,区间穿越地层以淤泥层为主。标段里程DK40+518.00~DK40+908.00区间最大埋深为 12.94m,最小埋深为4.95m,围护结构采用TRD工法桩 。 其中 ,DK40+578.00~DK40+639.00为 基 坑 一 二 期 分 界 处 ,基坑深12 .56 ~ 12 .01 m ,宽 25 .3m,为一级基坑,工程围护结构为850mm 厚、桩长为25m的TRD工法桩,型钢采用700×300×13× 24H,间距0.7m。支撑结构为一混凝土支撑、两钢支撑。具体土层参数如表7,厚度如下表: 

 



 7 工程实例土层厚度取值 



 8 稳定性验算与结构受力计算结果 




 9 围护结构安全分析 

 

计算结果如表8、9所示,TRD工法桩的稳定性 与结构安全均能满足规范要求。且围护结构的最大水平变形位移为48 .6 mm,满足规范要求,本工程TRD工法桩围护墙体水平位移采用测斜监测孔进行监测,其中测孔总数为18 个。 

 



 

 5 测斜监测孔监测数据 


选取点号1、7、13、18 进行分析,其中点号1位移围护结构顶位置,点号13为变形最大位置处,监测数据开始于2016年10月6日,于2017年1月1日结束。监测结果显示如上图所示,围护结构顶发生了朝向土侧的变形位移,其变形位移值为21.84mm,点号13发生了结构变形的最大变形位移,最大变形为40.8mm, 小于模拟计算的48.6mm, 考虑计算过程中坑底土体加固等相关保护措施在模拟计算中不能进行很好的模拟,且监测的主观性等因素,实际监测数据略小于计算分析结果,更为安全可靠。由此可知,TRD工法桩在温州市域铁路 S1线实践中得到了成功的应用,更为安全可靠,且有效的减小工期,降低造价。 

 





TRD-III 工法桩机





结 语


TRD工法桩作为一种新式的水泥土地下连续 墙工法围护结构,其适用性较为广泛,具有以下优点:

 

1)施工过程中为水平推进切割,确保了墙体的 无缝隙,避免如地连墙常出现的接缝处漏水现象;

 

2)作为一种连续性的墙体,其规避了桩体开叉 的情况。

 

3)应用于较长段的轨道交通结构,具有施工速 度快,成本低等优点。

 

TRD工法桩相对于SMW工法桩,止水效果好无接缝、无缺陷,相对于地连墙和灌注桩,其泥浆排放少、施工速度快、节约成本、安全,在轨道交通具有很强的适用性。 


来源:土工基础 2018年6月 第21卷 第3期

《TRD工法在城市轨道交通的应用研究与分析》

(如涉侵权,请回复公众号)

编辑整理:

TRD工法

      TRD工法(Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method),又称等厚度水泥土地下连续墙工法,其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中,然后作水平横向运动,同时由链条带动刀具作上下的回转运动,搅拌混合原土并灌入水泥浆,形成一定强度和厚度的墙。





        TRD工法通过水平横向运动成墙,可形成没有接口的等厚连续墙体,其止水防渗效果远远优于柱列式地下连续墙和柱列式搅拌桩加固,其主要特点是环境污染小、成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、防渗性能好、施工安全,与传统柱列式地下连续墙相比隔渗,经济性好。 


TRD工法适应粘性土、砂土、砂砾及砾石层等地层,在标贯击数达 50~60 击的密实砂层、无侧限抗压强度不大于5MPa的软岩中也具有良好的适用性。可广泛应用于超深隔水帷幕、型钢水泥土搅拌墙、地墙槽壁加固等领域。





 

精选文章回顾

读懂TRD工法

TRD工法与SMW工法技术经济对比分析

TRD工法与超深三轴,地连墙造价对比分析

TRD工法在城市轨道交通的应用研究与分析

渠式切割水泥土连续墙技术规程


基坑篇

复杂地层中的超深TRD施工

TRD工法在超深基坑工程中的应用

上海国际金融中心

南京世茂国际中心

南京正荣项目


管廊篇

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九江综合管廊


 

轨交篇

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上海轨交14号线

温州市域地铁


 


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拉森钢板桩

槽型钢板桩

槽钢

区别

拉森桩

止水钢板桩

u型钢板桩

杂谈

分类: 经验总结
钢板桩是通用名,包括各种型号的钢板桩,根据钢板桩横截面形状和用途主要分为:U形、Z形、W形三种形状钢板桩。

U型钢板桩的应用比较普遍,而带止口(锁扣)的钢板桩称为拉森钢板桩。

拉森型钢板桩有热轧和冷弯两种大类,形状以U型为主,还有Z型,一字型等。

拉森钢板桩与槽型钢板桩的主要区别是:挡护强度高,止水效果好。

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补充:

拉森的由来
“拉森”板桩是知名而享誉土木工程领域已久的建筑材料。应用于各种条件下的护土结构,其应用领域以及优势已经(在专业领域)得到不断证明和和证实。
1902年,德国国家主工程师Tryggve Larssen先生在不来梅开发制作了世界上第一块U型剖面铆凸互锁的钢制板桩。
1914年,两边都能连锁的的板桩问世了。这个(改进)一直被世界绝大多数的板桩(制造商)沿用至今。
最为古老的拉森U型板桩被Giken Kochi公司安放在总部展示以纪念U型板桩的发展历史。
上文中提到过的互联结构可以参照下图。每块U型板桩的两边的“U型突出”设计可以用来连锁相邻的板桩。
互锁结构可以(在板砖互锁时)形成一个水密结构从而增加斑状结构的强度。它可广泛应用于围堰和泥土支撑(工程领域)。

拉森钢板桩的用途:
  • 水利工程-港口

1.码头墙  2.船坞、船厂的建造 3.扩墩桩,(码头)系船柱 4.雷达测距器 5.下沉的铁路,地下水的保留 6.隧道

  • 水利工程建筑物

1.(河流的)船闸,水闸 2.堰,堤坝 3.桥基 4.(公路、铁路等的)涵洞5.安全门 6.防洪堤 7.桥桩,码头 8.入口和出口

  • 运输路线的建筑物-公路和铁路

1.维护墙,挡土墙 2.隔离噪音墙 3.桥基 4.斜坡,坡路

  • 污染的控制-填方,被污染的地方,围栏

1.竖起的密封围篱 2.为置换土壤而挖掘3.水槽围场 4.顶端的斜坡保护  

  • 水路

1.水路的维护 2.护墙 3.巩固路基、堤岸 4.停泊设备 5.防止冲刷

  • 档水

1.抽水机,泵 2.下水道作业  3.防洪 4.防止塌陷,防止塌方5.保护堤岸

  • 民用工程

1.地基的挖掘 2.路基 3.沟渠 4.地下停车场 5.建房 

  • 噪音的降低
  • 隔离噪音墙

拉森钢板桩的优势:

   拉森钢板桩作为一种新型建材在建桥围堰大型管道铺设临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙 码头,卸货场 护墙,挡土墙 堤防护岸等,工程上发挥重要作用。钢板桩做围堰不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低,具有很好的防水功能。
其优点是:1.高质量(高强度,轻型,隔水性良好)
             2.施工简单,工期缩短、耐久性良好,寿命50年以上。
             3.建设费用便宜、互换性良好,可重复使用58次。
             4.施工具有显著的环保效果,大量减少了取土量和混凝土的使用量,有效地保护了土地资源。
             5.救灾抢险的时效性较强,如防洪、塌方、塌陷、流沙等。
             6、处理并解决挖掘过程中的一系列问题
             7、施工简单,工期缩短
             8、对于建设任务而言,能够降低对空间的要求
             9、使用钢板桩能够提供必要的安全性而且时效性较强
            10、使用钢板桩可以不受天气条件的制约
            11、使用钢板桩材料,能够简化检查性材料和系统材料的复杂性
            12、保证其适用性、互换良好,并且可以重复使用 











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钢板桩租赁

设计

计算

杂谈

分类: 经验总结

 钢板桩墙属于柔性支护结构, 适当的非线性设计有助于其抗弯能力的恢复,节约钢材;另外,支撑体系需要有足够大的安全系数, 以考虑各种不确定因素的作用, 因此依工程经验, 钢板桩墙的安全系数可取为1, 而支撑的安全系数应取为2。插入比一般为0.3~1.0倍基坑挖深,对于一些插入比不能满足要求的深基坑,可以通过增设内支撑或外锚以满足其应力和变形的要求。

1、悬臂式钢板桩的设计计算

悬臂式钢板桩的设计计算常采用极限平衡法

极限平衡法(计算简图见图1)

                                            图1

 注:

①计算钢板桩底端后侧主动土压力强度 及前侧被动土压力强度 ,然后迭加求出第一个土压力为零的点O距离基坑底面的距离u;

②计算O点以上土压力合力 ,求出 作用点至O点的距离y;

③计算钢板桩底端前侧主动土压力强度 和后侧被动土压力强度 ;

④计算O点处桩前侧主动土压力强度 及后侧被动土压力强度 ;

⑤根据作用在支护结构上的全部水平作用力平衡条件和绕桩底端力矩平衡条件可得:

2、单支点有锚钢板桩的设计计算(如图2所示)

                                                                 图2

3、多支点有锚钢板桩的计算(如图3所示)

                                                               图3

小结:

        钢板桩支护在沿海软土地区使用较多。如广东、上海等地区的好多高楼大厦在基础施工时,由于周围有交通干道,场地较小,挖深大,无法放坡,采用了钢板桩支护,施工效果均能取得良好的效果。它适用于地基土层软弱和地下水位高且水量丰富的地区,具有重量轻、强度高、施工便捷、止水效果好、能有效防止流砂现象等特点。

         钢板桩支护是一种比较理想的基坑施工方法,对后期质量的稳定和工期的提前起到关键性作用。21世纪上半叶,钢板桩的广泛应用必将开创中国水工及基础施工建筑领域的新纪元,成就中国建筑工业的新革命。

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