TRD试成墙的监测和数据分析方法研究.pdf

铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEY AND DESIGN 2023（4）161 引言近年来，全国各大都市圈和城市群快速发展，中心城市人口密度不断增加，交通拥堵和城市核心地区土地资源紧缺已经成为大多数中心城市亟待解决的问题1-3。于是，超高层建筑和地铁等建筑工程项目陆续启动，而地下空间的开发，也使得其基坑的开挖深度不断增加，深则超过 20m4。基坑工程的重要性及复杂性随着开挖深度的不断增加日益显现出来，功能要求不断创新导致基坑形式变得更为复杂，再加上工程水文地质的特殊，致使基坑工程风险越来越高5-7。TRD 工法，混合搅拌壁式地下连续墙施工法，作为一种近年来采用的新型基坑支护型式，目前在全国各大城市都有运用，其通过采用锯链式切割箱垂直整体挖掘，水平推进搅拌，形成无缝连接的等厚度水泥土搅拌连续墙8-10。部分深基坑由于地质和环境因素影响，在使用 TRD 工法进行基坑支护施工时，施工要求高、难度大，会在非原位进行成墙试验，其目的是为了通过监测数据分析 TRD 墙在施工中对周围岩土体的影响程度，且可根据监测数据对后续 TRD墙的施工参数进行调整优化。因此，TRD 非原位试成墙在施工过程中的监测方法和数据分析方法十分重要，其监测方法的正确性和数据分析的准确性直接影响了对后续 TRD 墙在施工过程中的风险把控情况。本文以某深基坑项目的 TRD 试成墙监测工作为例，研究试成墙在施工过程中的监测方法和数据分析方法，该项目拟新建 3 栋超高层住宅和 1 栋超高层写字楼，地处闹市区，紧邻地铁，且开挖深度超过20m，安全风险较大，可作为典型的研究对象。2 TRD 试成墙监测方法本文所研究的深基坑项目，拟建场地分布的岩土TRD 试成墙的监测和数据分析方法研究俞迪飞（中铁第四勘察设计院集团有限公司勘察院 武汉 430063）【摘 要】近年来各大城市内基坑工程的数量不断增多，难度和风险也越来越高，因此在使用 TRD 工法进行基坑支护施工时会在非原位进行成墙试验，并对非原位墙施工时的土体结构进行监测，然后根据监测结果指导原位墙施工。本文以某位于城市闹市区且紧邻地铁的深基坑项目的 TRD 试成墙监测工作为例，阐述了该项目的基本工况、试成墙的监测内容和监测方法，经过墙体切割和成墙阶段的土体结构监测，获得了土体分层沉降、土体侧向位移和孔隙水压力监测数据，并对监测结果进行了分析，本文的监测方法和监测结果对同类项目具有一定的参考意义。【关键词】深基坑 TRD 工法 分层沉降 侧向位移 孔隙水压力Research on Monitoring and Data Analysis Method of TRD WallYU Difei(China Railway SIYUAN Survey and Design Group Co.,Ltd Wuhan 430063)Abstract:In recent years,the number of foundation pit projects in major cities is increasing,and the difficulty and risk are also increasing.Therefore,when using the TRD method to carry out foundation pit support construction,the wall forming test will be carried out ex-situ,and the soil structure during the construction of the ex-situ wall will be monitored,and then the in-situ wall construction will be guided according to the monitoring results.Taking the TRD test wall monitoring work of a deep foundation pit project located in the downtown area of the city and close to the subway as an example,this paper describes the basic working conditions of the project,the monitoring contents and monitoring methods of the test wall.Through the stage of wall cutting and wall formation,the monitoring data of soil layer settlement,soil lateral displacement and pore water pressure are obtained,and the monitoring results are analyzed.The monitoring methods and results in this paper have certain reference significance for similar projects.Keywords:Deep Excavation;TRD method;Layered Settlement;Lateral Displacement;Pore Water PressureTRD 试成墙的监测和数据分析方法研究 俞迪飞172023 No.4主要有：人工填积（Qml）层、第四系全新统冲积（Q4al）层、第四系上更新统冲洪积（Q4al+pl）层、志留系泥岩（S2f）；根据地下水的赋存条件，场区地下水有上层滞水、孔隙承压水、基岩裂隙水三种。该项目根据水文地质条件和周边环境条件制定监测内容和监测方法。2.1 监测内容结合项目实际情况，该项目共设置3种监测内容：土体侧向变形（测斜）监测、孔隙水压力监测、分层沉降监测。土体侧向变形（测斜）监测用于监测 TRD 墙在施工过程中土体的侧向变形情况，在钻机钻孔土体内埋设测斜孔，测点竖向间距为 1m。在土体测斜孔钻孔施工时，钻孔孔位必须与 TRD 墙对齐；钻孔施工过程中必须采取有效的措施确保钻孔垂直度，钻孔垂直度偏差2%，深度要符合要求，并注意回填密实，与土体变形协调一致。在测量时，首先使测斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿导槽全长每隔 1m 读一次数据，记录测点深度和读数。基准点设在测斜管的底部，当被测土体产生变形时，测斜管轴线产生挠度，用测斜仪确定测斜管轴线各段的倾角，便可计算出土体的水平位移。设基准点为零点，坐标为（X0，Y0），于是测斜管轴线各测点的平面坐标由下列两式确定：?jixijixijfLXLXX1100sin?（1）?jiyijiyijfLYLYY1100sin?（2）式中：i、j 为测点序号；L 为测斜仪标距或测点间距（m）；f 为测斜仪率定常数；xi为 X 方向第 i段正、反测应变读数差之半；yi为 Y 方向第 i 段正、反测应变读数差之半。孔隙水压力监测用于监测 TRD 墙在施工过程中地下水位变化情况，在钻机钻孔土体内埋设孔压计，每土层设置一个测点，测量时孔隙水压力计用数显频率仪测读，并记录孔隙水压力计频率。孔隙水压力计算方法如下式所示：u=k(f 2i -f 20 )（3）式中：u为孔隙水压力（kPa）；k为标定系数（kPa/Hz2）；fi为测试频率（Hz）；f0为初始频率（Hz）。分层沉降监测用于监测 TRD 墙在施工过程中土体竖向变化情况，钻机钻孔土体内埋设分层沉降管，测点竖向间距为 1m。测量时分层沉降仪测量孔口至磁环（标记点）的深度，孔口高程减去测量深度即为该点高程，每次测量计算出的高程与初始高程的差值得出累计沉降值。H标=H孔-H测 （4）h=（H标 i-H标 0）103（5）式中：H标为标记点高程（m）；H孔为分层沉降孔孔口高程（m）；H测为分层沉降孔孔口至磁环深度（m）；h 为分层沉降标累计沉降值（mm）；H标 0为分层沉降标初始高程（m）；H标 i为分层沉降标的第 i 次观测高程（m）。2.2 监测点布置TRD 试成墙监测点主要参照 TRD 试成墙的施工位置、长度、深度及工艺等特点进行布置，为了解变形的范围、幅度、方向，从而对 TRD 墙施工过程变形信息有一个清楚全面的认识，以及为后期 TRD 墙施工安全提供全面、准确、及时的监测信息。因此，监测点位置选择十分重要，直接影响了 TRD 试成墙监测工作的最终效果。考虑到监测点与 TRD 试成墙之间的距离和监测点的数量，本文所研究的基坑项目分别在 TRD 墙试验段两端、中部各布设 1 个断面，共 3 个断面，每个断面包括孔隙水压力计、土体测斜孔和分层沉降管，监测点埋设示意图如下（图 1）：图 1 TRD 试成墙的监测点布置图由图 1 知，监测孔距离试成墙的水平净距为 10m左右，便于分析后续深基坑 TRD 墙施工时对周围地铁隧道以及周边道路和建筑物的影响情况。3 TRD 试成墙监测数据分析考虑到所监测数据的实时性和连续性，本文设计TRD 墙试验段施工之前、施工下沉至墙底、横向切割过程直至拔出后 6 小时这一时间段之内需要每 2 小时监测一次孔隙水压力、土体测斜和分层沉降数据，成墙后 6 24 小时这一时间段之内则需要每 4 小时测一次。铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEY AND DESIGN 2023（4）18经过连续七天不间断的监测，其中前三天为墙体切割施工，后四天为成墙施工，本文分别对所获得的三种监测数据进行分析。分层沉降数据为每测量一次，得到深度 1m 至深度 35m 之间每隔 1m 处的沉降量，本文在墙体切割阶段、成墙阶段以及最终变形量三个时间节点的累计沉降量进行统计，并绘制如下示意图（图 2）。由图 2 可知，TCC01、TCC02 和 TCC03 三个监图 2 三个监测断面的土体沉降示意图测孔的沉降规律相似，最终的沉降量均在 3mm 之内，不同深度的位置均有所沉降，并且表现为深度12m 24m 范围内的土层沉降稍大于其它位置。从不同施工阶段的土层沉降变化可知，墙体切割阶段下沉明显，需要重点关注，而成墙阶段变化较小。同样地，土体深层水平位移数据为每测量一次，得到深度 1m 至深度 35m 之间每隔 1 米处的沉降量，在墙体切割阶段、成墙阶段以及最终稳定后三个时间节点的累计水平位移量进行统计，并绘制如下示意图（图 3）。图 3 三个监测断面的土体沉降示意图从图 3 可知，TST01、TST02 和 TST03 三个监测孔的水平位移规律相似，墙体切割阶段土体水平位移较为明显，而成墙阶段和 TRD 试成墙最终稳定后水平位移量较为接近，且相较墙体切割阶段有所回弹。对于单个监测孔来说，接近地表的位置水平位移明显，在3mm左右，随着深度增加，水平位移量减小。因此，TRD 试成墙的监测和数据分析方法研究 俞迪飞192023 No.4在 TRD 原位墙施工过程中，应重点关注墙体切割阶段接近地表位置的水平位移偏移量。同样地，孔隙水压力监测孔共 3 个，分别为KSL01、KSL02 和 KSL03，并分别在施工过程中对不同土层深度的孔隙水压力变化量进行监测，在监测过程中经过缓慢变化后，对各监测计的累计变化量进行统计，并绘制如下示意图（图 4）图 4 三个监测断面的孔隙水压力累计变化量示意图从图 4 知，不同监测孔位不同 深度的孔隙水压力累计变化量均较小，累计变化量最大位置为 KSL02孔-11m 处，变化量为 32kpa，各监测计累计变化量范围为-10.6 32.5kpa。可以认为，本文研究的项目 TRD 试成墙施工过程中，孔隙水压力变化带来的安全风险较小。由于 TRD 试成墙位置与 TRD 原位墙距离较近，土体结构、成分等特征基本相同，TRD 试成墙的监测