深厚砂层及卵砾石层中成槽的TRD工法挖掘液配置方法与应用

５㊀ 以黏土（ 颗粒度调整材料 ） 代替膨润土的挖掘液 配制计算方法 ５������ １㊀ 混合泥浆流动性与悬浮能力达到平衡状态时 １） 对于分布有卵砾石的砂层而言， 其质量比分 ２） 对于无卵砾石分布的砂层而言， 其质量比分 的粒度构成
⑥中风化泥岩 未钻穿 １００
单轴抗压强度 为 ９������ ５ＭＰａ
起到悬浮大颗粒砂石的作用， 以至于造成很大的施 工阻力及损耗㊂ 根据本工程试成墙的结果分析， 并 参考了国内外相关技术资料， 总结出以下观点： 当 大量的饱和黏土包围砂子时， 饱和黏土就起到轴承 的作用，抑制拱形的形成， 从而能减小摩阻力， 使施 工变得更容易，如图 ２ 所示㊂
土层
①杂填土 ②１ 粉 质 黏 土 夹粉土 ②２ 粉 质 黏 土
Ｄｉｇｇｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｉｔ ｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＲＤ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ Ｄｅｅｐ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ Ｌａｙｅｒ
（ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｚｈｉｐｉｎｇ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ， Ｓｈａｎｇｈａｉ㊀ ２０００６０， Ｃｈｉｎａ）
膨润土配制的挖掘液能够很好满足润滑及护壁的 作用，针对以砂性土为主的地层中进行 ＴＲＤ 工法施 工，如前文所述， 以膨润土配制的挖掘液无法很好
在常规黏性土土层中进行 ＴＲＤ 工法施工， 采用
㊀６２ Ｔａｂｌｅ ２㊀ Ｓｏｉｌ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ （ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ）
＞ ２������ ０ｍｍ 石子 ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ １５ ４０ ９５ ８５ ６０ ０
％
子所占的百分数与有卵砾石的砂层流动性与悬浮 力较容易达到平衡的质量比或无卵砾石的砂层流 对于砂性土层： 若黏粒含量大于参考值， 则不需掺 加颗粒度调整材料； 若黏粒含量小于参考值， 则需 进行颗粒度调整掺量的计算㊂ ６） 颗粒度调整材料量计算 动性与悬浮力较容易达到平衡的质量比进行对比，
Ｃｈｕ Ｌｉｑｉａｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ ：Ｄｉｇｇｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ＴＲＤ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｓｉｌｔｙ ｓｏｉｌ． Ｔｈｅ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｉｇｇｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｓｏｉｌ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ． ｇｒａｖｅｌ ｌａｙｅｒ． ０㊀ 引言 建工程基坑围护采用地下连续墙和 ＴＲＤ 工法止水 ２８������ ９ｍ㊂ 本工程地层中含砂量较大，其中纯细砂 （ 铁 板砂） 层厚度约 ２０ｍ， 中细砂夹卵砾层厚度 ３ 其余地层内含砂量亦较大㊂ 参考国内外相关施工 经验，采用了以优质黏性土代替膨润土的挖掘液配 制形式，改善了挖掘液悬浮砂颗粒的性能， 减小了 １㊀ 工程概况 施工推进的阻力，取得了较好的效果㊂ 拟建场区位于武汉市江岸区沿江大道以西㊁ 民 帷幕， 基 坑 开 挖 深 度 １８������ ９ ２２ｍ， 局 部 开 挖 深 度 ４ｍ㊁ 武汉长江航运中心大厦暨民生路长航小区扩 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ； ＴＲＤ ｍｅｔｈｏｄ； ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ； ｓａｎｄ ｌａｙｅｒ； ｇｒａｖｅｌ ｌａｙｅｒ
粒径的大小将岩土颗粒划分为下述 ４ 类㊂ 管现象，颗粒连接，俗称黏粒㊂ ２） 粒径 ０������ ００５ ３） 粒径 ０������ ０７４
根据目前国内所采用的粒组划分方案， 可按照
性，极弱的透水性， 强烈的可压缩性， 溶于水， 有毛 管水含量高，有黏结性，俗称粉粒㊂ ０������ ０７４ｍｍ㊀ 弱透水， 溶于水， 毛 ２������ ０００ｍｍ㊀ 透水而不溶于水，
进行的试成 墙 先 行 挖 掘 过 程 中 ， 当 挖 掘 液 与 原 状 土搅拌成为混合泥浆后 ， 若混合泥浆的水分多 ㊁ 悬 浮力小 ， 会使 得 在 混 合 泥 浆 中 产 生 砂 粒 分 离 沉 降 并重新堆积 ， 遇 到 切 割 链 及 刀 头 的 移 动 所 产 生 的 力时 ， 砂石 会 在 砂 层 中 穿 越 发 生 体 积 膨 胀 ㊂ 本 工 砂子就会形 成 拱 形 ， 对 砂 层 中 移 动 的 切 割 链 及 刀 头产生很大的阻力 ， 对施工造成不利影响 ， 如图 １ 所示 ㊂ 程地基是硬质土 ， 对砂层体积膨胀的约束力越强 ，
施工技术 表 ２㊀ 土质类型及颗粒构成（ 参考值）
第 ４４ 卷
的黏 粒 （ 或 粉 粒㊁ 砂 子㊁ 石 子 ） 占 该 土 层 的 百 分 比（％ ）㊂ ５） 判断颗粒度是否达到平衡质量比 将计算出的混合土所含的黏粒㊁ 粉粒㊁ 砂子㊁ 石
土质名称 黏土 黏土夹粉土 粉质黏土 黏土夹粉砂 砂质黏土 粉土 粉土夹黏土 黏质粉土 粉土夹粉砂 砂质粉土 砂子 砂土夹粉土 粉质砂土 砂土夹石 石质砂土 石子 石夹砂土 砂土质石
生路以南㊁ 黄陂街以东㊁ 南临长航大厦等建筑㊂ 周 边环境复杂㊂ 工程东侧地下室结构退红线 ８ｍ，红线 外为沿江大道， 沿江大道路宽约 ４０ｍ㊂ 沿江大道东
［ 作者简介］ 褚立强，助理工程师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｂｏｒｉｓｐｒｉｍｅ＠ １６３． ｃｏｍ ［ 收稿日期］ ２０１５⁃０３⁃１７
砂层开始均为承压水层，含水层厚度近 ４０ｍ，较深范 围内均为细砂或中细砂， 且与长江有一定的水力联 ３㊀ 工程重难点分析 系，水位较高，且随汛期变化幅度较大㊂ 在本工程三循环的 ＴＲＤ 工法施工过程中， 第 １
在以类似超厚砂层及卵砾石层的黏土成分较
表 ３㊀ Ｎ 值与相对密度㊁湿润密度关系 Ｔａｂｌｅ ３㊀ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ Ｎ ｖａｌｕｅ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｔｔｉｎｇ ｄｅｎｓｉｔｙ
４） 粒径 ＞ ２������ ０００ｍｍ㊀ 透水而不溶于水， 无毛管 由于岩土 工 程 的 复 杂 性 ， 上 述 各 种 岩 土 颗 粒
４㊀ 通过改进挖掘液配制工艺减小施工阻力的原理
大都存在相互交融而形成了自然界的各种地质结 构 ， 故按照所 含 各 种 岩 土 颗 粒 的 比 例 又 可 将 地 层 ５������ ２������ ２㊀ 砂子的 Ｎ 值㊁相对密度与湿润密度 系如表 ３ 所示㊂ 结构大致地分为如表 ２ 所示的几种类别 ㊂ 不同 Ｎ 值砂层与相对密度㊁ 湿润密度之间的关
１） 粒径 ＜ ０������ ００５ｍｍ ㊀ 胶体颗粒， 可塑性， 膨胀
有毛管现象，粒间无连接力，有毛管连接，俗称砂子㊂
图 １㊀ 砂石膨胀对施工的不利影响 Ｆｉｇ������ １㊀ Ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
现象，粒间无连接力，俗称石子㊂
与 粉 土㊁ 粉 砂 １０������ ２０ 互层 ③１ 细砂 ③２ 细砂 ④ 中细砂夹卵 砾石 ⑤强风化泥岩 ２������ ８０ １８������ ７９ ３������ ３０ １������ ８１
图 ２㊀ 饱和黏土包围砂子 Ｆｉｇ． ２㊀ Ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｃｌａｙ ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｓａｎｄ
㊀６０ ＤＯＩ：１０������ ７６７２ ／ ｓｇｊｓ２０１５１３００６０
施㊀ 工㊀ 技㊀ 术 ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１５ 年 ７ 月上 第 ４４ 卷㊀ 第 １３ 期
深厚砂层及卵砾石层中成槽的 ＴＲＤ 工法挖掘液 配制方法与应用
褚立强
（ 上海智平基础工程有限公司，上海㊀ ２０００６０ ） ［ 摘要］ 利用膨润土配制的挖掘液泥浆适用于黏性土㊁粉质土层中的 ＴＲＤ 工法成槽，经过改进后的挖掘液配制方法 更适用于以砂层及卵砾石层为主的地层内成槽施工㊂ 结合工程实例，详细介绍了以黏土（ 颗粒度调整材料 ） 代替膨 润土的挖掘液配制计算方法㊂ 实践证明，在 ＴＲＤ 工法施工过程中， 该种以颗粒度调整材料配制的挖掘液在深厚砂 层和卵㊁砾石地层为主的地层中有良好的适应性㊂ ［ 中图分类号］ ＴＵ７５３ ［ 关键词］ 地下工程；ＴＲＤ 工法；颗粒度；砂层；卵砾石层 ［ 文献标识码］ Ａ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ［ 文章编号］ １００２⁃８４９８（２０１５）１３⁃００６０⁃０４
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｓａｎｄ ａｎｄ ｇｒａｖｅｌ ｌａｙｅｒ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｉｇｇｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ＴＲＤ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｄｅｅｐ ｓａｎｄ ａｎｄ
侧为长江，本工程地下室边线距离长江堤岸最近处 仅约 ６０ｍ，已经进入堤防保护线 ５ 排水等管线㊂ 红线内场地西北侧分布 １ 幢 １４ 层保留居民楼，距离本工程地下室 １０ 沿江大道下分布有电力㊁ 光纤㊁ 电信㊁ 路灯㊁ 给 １４ｍ，在基坑 １６ ６������ ５ｍ㊂
１ 倍 开 挖 深 度 范 围 内， 采 用 的 预 制 桩 桩 端 标 高 ７������ ４００ｍ（ 相对本工程 ʃ ０������ ０００ 为 － １８������ ７００ｍ） ， 本工 程基坑普遍开挖深度 － １８������ ３００ｍ， 开挖面位于其桩 端以上 ４００ｍｍ㊂ 地质条件如表 １ 所示㊂ 本工程坑底以下 ③１ 细 ２㊀ 工程地质条件
少以砂石为主体的地层中， 为保持泥浆的流动性及 悬浮力的平衡，混合泥浆中的微粒浓度需要保持在 一定程度上，可采用颗粒度调整材料来代替部分膨 润土使用㊂ 颗粒度调整材料在砂层及卵砾石层中 的参考掺量 （ 每 ｍ３ 土体为对象， 掺水量为 ２００ｋｇ） 料 ３００ｋｇ㊂ 颗粒度调整混合液密度 ＝ 为：砂层颗粒度调整材料 ２５０ｋｇ； 卵 砾 石 层 调 整 材 １ ＋ 水土比 １ ＋ 水土比 黏土相对密度
０ ０������ ００５ｍｍ 黏粒 ９５ ８５ Fra Baidu bibliotek０ ８５ ６０ １５ ４０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０������ ００５ ０������ ０７４ｍｍ 粉粒 １５ ４０ ０ ０ ９５ ８５ ６０ ８５ ６０ １５ ４０ ０ ０ ５ ０ ０ ５ ０ ０������ ０７４ ２������ ０ｍｍ 砂子 ５ ０ １５ ４０ ５ ０ １５ ４０ ９５ ８５ ６０ ８５ ６０ １５ ４０ ０ ０ ０
别为黏土 ２０％ ㊁ 粉土 １０％ ㊁ 细砂 ２０％ ， 流动性与悬 浮力较容易达到平衡㊂ 浮力较容易达到平衡㊂ 计算方法 别为黏土 １０％ ㊁ 粉砂 １０％ ㊁ 细砂 ３０％ ， 流动性与悬 ５������ ２㊀ 颗粒度调整材料的混合量及挖掘液注入率的 ５������ ２������ １㊀ 粒组划分
循环需要通过配制挖掘液先行挖掘， 在正式施工前
２０１５ Ｎｏ． １３
褚立强：深厚砂层及卵砾石层中成槽的 ＴＲＤ 工法挖掘液配制方法与应用 表 １㊀ 工程地质条件
㊀６１
㊀ ㊀ ㊀
Ｔａｂｌｅ １㊀ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
平均 黏聚 内摩 重度 ／ 厚度 ／ 力 ｃ ／ 擦角 ／ （ ｋＮ ㊃ ｍ －３） ｍ ｋＰａ （ ʎ） ８������ １４ １０������ ４０ ８ １６ １４ ０ ０ ０ ３５ １８ １０ １５ ２８ ３２ ３８ ２５ ４０ １９������ ２ １８������ ５ １８������ ３ １９������ ２ １９������ ５ １８������ ５ ２０������ ０ ２２������ ０ 其他 存在较多障碍 物对工程桩及 围护桩施工有 一定的影响 渗透系数 ５������ ９６ ˑ １０ － ６ ｃｍ ／ ｓ 渗透系数 ４������ ６１ ˑ １０ － ５ ｃｍ ／ ｓ 标准贯入 值 Ｎ 为 ２４������ ８ 标准贯入 值 Ｎ 为 ３４������ ２ 标准贯入 值 Ｎ 为 ４２������ ０ 单轴抗压强度 ＜ ５ＭＰａ