TRD工法與SMW工法技術經濟對比探討
時間:2022-04-21 04:43:22
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[摘要]trd工法與smw工法具有獨特的經濟優勢,在面對不同場景時,可有效保障施工質量。二者具有各自特征,在應用對比過程時,須根據工程實際情況完成分析。就TRD工法與SMW工法技術經濟對比分析展開討論,研究兩者的有效應用,提出TRD工法與SMW工法對比、TRD工法與SMW工法的造價指標對比對策,為同類工程提供參考。
[關鍵詞]TRD工法;SMW工法;經濟對比;研究分析
目前,我國城市化發展逐漸加速,軌道交通、高層建筑等不斷快速發展。在基坑施工中,整體隨著“大、深、遠”的目標前進。深基坑施工主要采用SMW工法樁的施工工藝,通過連續墻、MJS工法、高壓旋轉噴樁柱等工藝完成。隨著我國社會經濟實力的增強,TRD工法具有明顯的應用潛力,可以保障建設模式,使其形成經濟成本控制。從施工原理方面,由于TRD工法與SMW工法極為接近,為此對二者的技術經濟進行對比和比較。
1TRD工法與SMW工法技術原理分析
1.1SMW工法技術原理
SMW工法技術原理利用多軸攪拌機完成土地分割,從鉆頭端部將水泥漿注入土體,完成充分攪拌,在各施工平面之前采取重疊塔接施工。水泥土混合體未完全干透前,插入受拉材料(通常選擇H型鋼)作為應力加強材料[1],保證水泥變硬形成強勁的復合圍護墻體。該墻體作為地下開挖機層的止水結構,采用三軸型斷絕攪拌機。SMW工法構造簡單,具有高效止水性、工期短、造價低的優勢,對周圍的生態環境影響較小,適用于城市深基坑工程。
1.2TRD工法技術原理
TRD工法可在各類土層和砂礫石層中形成墻體,其工作原理是利用鏈鋸式刀具箱豎直插入地層中,做水平橫向運動。由于鏈條帶動刀具上下同轉運動,在攪拌混凝土時灌入水泥漿,形成特定厚度的墻體,取代工程中常用的高壓噴射灌漿。在使用過程中,TRD工法的明顯特征為墻體連續、表面平整、厚度一致、墻體均勻性極好。目前主要應用于地下工程、戶外工程、大壩防滲處理工程等。我國TRD工法的施工工藝大致分為以下程序。一是開挖溝槽。利用挖掘機對工程地點開挖施工溝槽,其溝槽寬度為1000mm×1000mm。二是開挖深度。利用挖掘機開挖深度,同時下放預埋箱,將切割箱逐段放入預埋箱內,再進行預埋穴填充。三是樁機就位。施工場地架設全站儀,調整樁機位置。由指揮人員指揮施工器械,完成對地理位置的確認,如發現障礙物須及時清除,以保證后續工程定位情況。四是切割箱與主體連接。使用固定吊車將切割箱逐段放入預埋穴,用支撐臺固定。TRD安裝主機移至預埋穴位置,連接切割箱。五是安裝測斜儀。切割箱埋入設計深度后,安裝測斜儀對地面的垂直進度進行管理。六是TRD工法成墻。側斜儀安裝完畢后,主機與切割箱連接,在切割箱底部注入挖掘液或固化液,使其與原有土地混合,形成同等水泥厚度的地下連續墻。七是置換地處理。利用TRD工法,對廢棄泥漿進行統一堆放,并進行集中處理。八是拔出切割箱。施工結束時將切割箱拔出,重新組裝,完成后續作業。需注意,切割箱的拔出應選擇遠離架空線位置進行。
2TRD工法與SMW工法對比
TRD工法與SMW工法由于工作模式以及機械高度不同,因此在施工時,常會碰到機械設備受客觀條件限制的情況[2]。TRD工法對于施工場地要求較為靈活,與傳統SMW工法相比,TRD工法可以解決地下深度深、地面設備位置高、安裝不靈活等難題。連續墻的深度只需完成刀箱節數組裝,由于刀箱位于主機側面,施工時其整體沿成墻方向移動,因此對工作面的要求降至最低。在施工過程中,根據地質情況和地下障礙物(如石塊等)情況選擇TRD工法,其可以利用機械自帶的鏈鋸,對普通障礙物進行切割。而傳統SMW工法則無法處理地質問題。TRD工法可勝任各種土層和石質地質情況,其更注重樁體的間距和垂直度。垂直度應小于1%,以保證樁體位置,保證墻體的防滲功能,并通過施工管理系統完成切削箱體深度。經過有效測試,TRD工法與SMW工法的比較分析,TRD具有明顯的優勢。
3TRD工法與SMW工法的造價指標對比
SMW工法造價約為800元/m3,常規深度最深為30m,需額外增加高壓旋噴樁止水帷幕,造價為800元/m3。如地下連續墻滿足深度要求,在30m左右深度,地下連續墻造價指標為25007/m3[3]。TRD工法考慮到H型鋼造價指標為1500元/m3。根據數據對比可得知,如采用深度不深的維護施工時,TRD工法與SMW工法相比較,兩者差異不大,但與地下連續墻造價相比,SMW工法則節省一定費用。此外,SMW工法采用三軸攪拌樁施工,其工藝特性在水泥漿加固中為三根一組,每組之間需進行搭接;而TRD工法采用切割箱,到達預定深度后可注入固化液向前推進挖掘攪拌成墻。經比較,TRD工法水泥漿使用比SMW工法更經濟合理。TRD攪拌樁所需要的水泥加工面積小于SMW工法樁的面積,且隨著SMW工法樁加長,可以完成組數之間的組裝。其已成型的連續墻與TRD連接,連接數目比SMW工法少,TRD工法在模數布置裝備上更為經濟合理。(1)在工期方面。針對普通地質深度不深、場地不受限制情況,可采用SMW工法。其構造簡單,施工速度極快,對比TRD工法可節約工期。但由于總體工期時間差異不大,可考慮機械降效費用,根據機械的相關指標考量,可節約成本20%。(2)在余土外運方面。TRD工法與SMW工法均存在一定程度的置換土的工作內容,由于兩種工法均使用水泥噴漿與原有土體攪拌,因此,在加固方式上大致相同。TRD工法與SMW工法在成槽方面,可節約成本30%左右。(3)在空間受限方面。如遇上方空間受限情況,在高架橋梁下方、高壓線下方進行基坑維護實施過程中,傳統SMW工法攪拌樁機械無法滿足,而在城內實施此類工程時,可采用MJS水平旋噴柱地基加固。目前,MJS價格為1500元/m3。在水泥加固單價中,TRD工法包含插拔型鋼和鉆孔樁等費用,而MJS以單軸、單根進行地基加固,在加固量中,MJS工法與SMW工法存在大量搭接問題。(4)在周邊建筑物管線保護方面。由于TRD工法噴漿過程整體壓力較小,可有效保障基坑安全等級保護和周邊建筑物保護。如選用SMW工法,則有可能會對周圍的管線進行臨時搬遷。因此,在施工進度和費用控制方面,TRD工法具有明顯優勢。(5)在止水費用方面,TRD工法品質均勻。如果需要運用額外的水帷幕保護,則TRD工法的相關費用比SMW工法的費用少。在例如上海市等高水位城市,在基坑維護中,考量其整體工程質量的要求,均采用TRD工法。TRD工法整體造價指標在止水保護中優于SMW工法。因此,在成本和施工質量中更具使用優勢。總體而言,TRD工法比SMW工法具有以下8大優勢。一是設備高度較低,一般不超過13m,具有極高的安全性。二是施工深度大,施工最高深度可達60m。三是適用地層廣泛,適用于黏土、沙土、沙礫地層中。四是墻體垂直度高,可以使用插入式切斜計,對墻體情況進行實時監測。五是成型墻體厚度模塊數量調整。六是墻體連續無冷縫,通過內插的H型鋼可完成間距調整。七是成墻方向、品質統一,可以完成攪拌,形成均勻的水泥土攪拌墻。TRD工法在攪拌成墻過程中,噴注水泥漿壓力比SMW工法小,對周圍土地影響較小。八是造價指標。在約30m的深坑工程中,TRD工法與SMW工法造價指標相同,如遇堅硬土地、地下障礙物等情況時,可以選擇TRD工法,其經濟指標優于SMW工法。
4結語
綜上所述,在TRD工法與SMW工法經濟對比中,可得知兩者均具有各自的優點。其經濟比較以總體施工深度為考量,如深度30m,推薦使用SMW工法;深度超過30m,且地形多為石沙混合地形,則推薦使用TRD工法。
[參考文獻]
[1]郭雙朝,張澍,張振,等.TRD工法在北方地區的適用性分析[J].建筑技術,2020,51(5):569-571.
[2]鄭仲園.SMW工法樁監測與Midas數值模擬對比分析[J].廣東水利水電,2019(4):14-19.
[3]張誠,惠鋒,侯靖東.臨近地鐵深基坑工程超深TRD工法實踐與研究[J].城市住宅,2019,26(9):138-141.
作者:吳蕊
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