渠式切割装配式地下连续墙（TAD工法）设计与施工技术
▍总结
摘要：槽挖式装配式地下连续墙（TAD）是通过在槽挖式水泥土连续墙（TRD）内插入混凝土预制板，集挡土、截水功能于一体的新型钢筋混凝土地下连续墙，预制板之间可靠连接。依次说明设计要点和施工要点后，通过现场试验验证墙体的可行性和性能。设计要点包括墙体、预制板、连接与结构三部分。垂直度控制和连接可靠性是施工的关键，直接决定了墙体的受力性能和止水能力。现场试验表明，该墙体充分利用了水泥土连续墙止水可靠和钢筋混凝土连续墙刚度大的优点，土体变形小，可以进一步推广应用。
关键词：装配式地下连续墙；通道开挖；装配式混凝土板；水泥土连续墙；深基坑
▍0 简介
地下连续墙广泛应用于软土地区地铁站、大型地下城市综合体等深基坑工程。近年来，随着我国绿色低碳发展理念的逐步落实和建筑工业化发展战略的不断推进，地下连续墙应用中的各种问题日益凸显：
（1）挖沟过程中需大量泥浆保护槽壁，废泥浆排放困难，给环保带来很大压力；
（2）现场施工工序复杂，需要施工场地较大、施工时间较长；
（3）墙体施工过程会对相邻地基造成一定的扰动，在现有建筑物或地铁盾构隧道等敏感设施附近施工时，成沟时间越长、墙体越深、墙体越厚，环境保护难度越大。
(4)水下混凝土浇筑质量控制难度大，处理不当易产生接缝渗漏隐患。为了解决地下连续墙上述问题，国内外许多专家学者开展了装配式地下连续墙研究。但现有的装配式地下连续墙技术大多是基于传统的地下连续墙开槽工艺，在其中放置预制构件。2010年以来，槽挖式水泥土连续墙(TRD墙)技术在我国得到推广应用。工程实践表明，TRD工法具有施工速度快、墙体截水性能好、环境扰动小等特点。2018年，浙江吉通、浙江省建筑设计院、浙江大学、浙江工业大学、建华建材等单位联合开展槽挖式装配式地下连续墙技术研发。该技术在槽挖式水泥土连续墙施工过程中插入混凝土预制板。 将混凝土预制板可靠连接，形成集挡土、截水功能于一体的钢筋混凝土地下连续墙，简称TAD墙。TAD墙具有以下特点：
（1）节省土地。在TRD工法形成的水泥土连续墙内埋设预制混凝土板，集挡土、截水功能于一体。
（2）施工高效。在水泥土墙施工的同时植入预制板，形成TAD墙，与传统地下连续墙工艺相比，大大节省了施工时间。
（3）墙体施工过程对环境影响小。TRD施工过程中采用混合泥浆护墙，比传统地下连续墙使用的泥浆重得多。通过控制开孔长度可进一步减少对环境的影响。施工过程中排出的泥浆量很少。
（4）墙体性能好。支挡结构的强度和刚度主要由预制混凝土板提供，预制混凝土板工厂化生产，质量易于控制。截水防线有两道，一是采用TRD工法成型的水泥土连续墙，其良好的截水性能已在工程实践中得到验证；二是设有防水缝的预制板。
2019年5月，杭州大江东TAD墙现场试验成功。为规范TAD墙的工程应用，使其安全可靠、技术先进、经济合理、环境友好，浙江省产品与工程标准化协会同步编制了团体标准《渠道切割预制地下连续墙技术规范》，并已发布。
介绍了地下工程TAD墙设计、施工要点，并通过现场试验评价了其应用效果。
1. 设计
1.1 墙
TAD墙适用地基条件与TRD墙相同，随着切槽机性能的提高和施工技术的进步，我国TRD墙施工深度已达90m，结合旋挖钻联合施工技术，可在深厚砾石土层及有深厚地下障碍物的复杂地层中施工。TAD墙的平面布置应充分考虑TRD墙的施工技术特点，平面形状尽量简洁、规则，宜采用直线布置，减少转角，圆弧段曲率半径不宜小于60m。在转角处，为防止链刀垂直偏差、边缘搅拌不充分造成搭接不良，施工时应适当向两个方向延长，延长长度不宜小于2m。实际工程中出现的少数漏水问题，大多发生在转角处。
槽挖式水泥土连续墙厚度宜为600～850mm，其设计应符合现行国家行业标准《槽挖式水泥土连续墙》JGJ 311的有关规定；预制混凝土板整个截面应位于水泥土墙内部，面板一侧水泥土厚度不宜小于70mm。水泥土墙及其内插预制混凝土板的垂直度偏差不大于1/300，允许平面偏差不大于30mm，墙顶标高偏差不大于50mm。
地下连续墙应与内支撑共同组成支护结构，支护结构的计算与校核应符合现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规范》JGJ 120的有关规定。抗渗稳定性校核应按水泥土地下连续墙的埋深进行，其余稳定性校核仅考虑预制混凝土板的作用，不考虑水泥土的影响；作用在地下连续墙上的弯矩和剪力均由预制混凝土板承担，应相应校核地下连续墙的抗弯强度和抗剪强度；地下连续墙的有效截面和强度应满足工作状态下的强度、变形和防渗要求。
当两片墙体合为一片时，TAD墙体可设计为单片墙体或组合墙体。预制板及连接应满足结构抗震和耐久性能。墙体的竖向变形应与地下结构相协调，混凝土预制板底部可设置钢支腿。防水设计时，可在墙体内侧设置钢筋混凝土或砌体衬砌墙体，并可采用涂抹防水材料、设置排水管、排水沟、集水井等防排水措施。墙体与基础底板、顶板等连接部位可根据地下结构防水要求设置刚性止水板、遇水膨胀止水条、预埋注浆管等措施。
1.2 预制混凝土板
混凝土预制板通常采用离心工艺在工厂化生产，常用混凝土强度等级为C80。预应力混凝土采用预应力钢筋，非预应力钢筋采用热轧带肋钢筋，混凝土制品用箍筋采用热轧低碳钢圆棒或冷拉低碳钢丝。按照通用化、模块化、标准化的要求，以少规格、多组合的原则，实现混凝土预制板及其连接件的系列化、多样化。预制板长度不宜超过14m，截面形状宜为矩形，截面形状如图1所示，宽度不宜小于600mm，厚度不宜小于300mm。采用离心工艺生产时，最小有效壁厚不宜小于60mm。 宽度B(mm)×厚度H(mm)常用规格有：600×320、700×350、800×380、900×400、1000×430、1200×470、1300×500。为减轻自重，中间宜留孔，孔内径为200~340mm。
预制混凝土板的混凝土保护层厚度不应小于35mm，用于永久性结构时不应小于40mm。基坑转角处应设置异形预制板，异形预制板应与相邻预制混凝土板相适应。预制混凝土板竖向连接时，端部应设置端板，端板钢材采用Q235B，端板最小厚度不应小于20mm。预制混凝土板两侧设置榫头，相邻墙板榫头对齐。形成的空腔采用高压灌浆填充，提高接缝防水性能。
预制板生产时，应将预埋钢板与混凝土腰梁或钢腰梁连接，以及与主体结构构件连接所需的预埋件。
1.3 连接与施工
预制混凝土板竖向接头强度应满足墙体性能要求，可采用板端头缠钢环、端板焊接锚固钢筋、端头预埋套管等连接方式。预制混凝土板竖向接头应位于墙体受力较小的部位，相邻板的接头应竖向错开，错开距离不小于1m，并应满足墙体的受力性能要求。
混凝土预制板顶部设置封闭的钢筋混凝土盖梁，增强墙体的整体性。离心形成的混凝土孔洞应适当填充。盖梁内锚固的填充混凝土纵筋长度应满足抗拉锚固要求。混凝土预制板与盖梁连接结构如图2所示。
当预制混凝土板通过腰梁与内支撑连接时，腰梁应与内支撑形成为一个整体，预制混凝土板与混凝土腰梁、钢腰梁的连接结构分别如图3、图4所示。
TAD 墙体与主体结构楼面、底板交接处应设置贯通边梁，可通过预埋钢筋、锚板、剪力槽等方式与主体结构构件连接。
2. 施工
预应力墙施工前应对场地条件、环境条件、地下障碍物进行勘察，正式施工前进行试墙试验，并据此确定施工设备、施工工艺、施工参数。施工前应对场地进行平整，场地基础承载力满足设备运行要求，必要时进行地基处理。预应力墙施工流程如图5所示。
预制混凝土板插入水泥土连续墙时，应采用定位导架，插入后应采取固定措施，保证墙顶标高符合设计要求。预制混凝土板的吊装应满足构件防裂要求。
超前墙、基坑开挖及地下结构施工过程中，应对支护结构及周边环境进行监测。施工过程中产生的废泥浆、换填土应自然固结后外运或添加化学物质后外运，添加的化学物质应符合环境保护要求。
3. 田间试验
为评估上述TAD墙设计方法与施工技术的可行性，验证墙体的受力与截水性能，研究团队在杭州钱塘新区大江东工业园进行了现场试验。试验模拟某综合管廊基坑，平面尺寸为7.2 m×5.0 m，开挖深度为5.0 m，采用TAD墙悬臂支撑。所采用的TAD墙为截面尺寸为600 mm×320 mm的混凝土预制板插入650 mm厚的槽挖水泥土连续墙，水泥土墙长度为8.5 m，预制板长度为10.0 m（距地面1.50 m）。
地基土层主要为厚层粉质土，自上而下分别为：②1层砂质粉土、③3层粉砂与砂质粉土互层、③5层砂质粉土与粉砂互层、③6层粉砂、③8层砂质粉土与粉质粘土互层、⑥1层粉质粘土与薄层粉砂互层、⑦2层粉质粘土。
现场施工按图5所示流程进行，图6为开挖至底部后的现场照片，顶部水平结构与预制板桩连接薄弱，侧向变形控制能力较小。
图7为基坑长边中部深层土体位移监测曲线，由曲线可以看出TAD墙对土体侧向变形的控制能力较强，墙体刚度也较大。
▍4 结论
TAD墙是一种新型的装配式地下连续墙，是将混凝土预制板插入槽挖水泥土连续墙内，充分利用了槽挖混合泥墙防护和混凝土预制板强度高、质量轻的优点，具有施工方便、止水可靠、施工扰动小、变形控制能力强等优点，扩大了地下连续墙的使用范围，完善了深基坑支护结构型式。
预制板垂直度控制及预制板横竖向连接是TAD墙施工的关键，直接决定其承重性能和止水能力。TAD墙的设计与大多数基坑支护结构的设计原则相同，但预制板的选用应合理，应充分结合计算结果与工程经验。由于预制板为预应力构件，基坑其他水平承重构件如顶梁、腰梁的连接节点也是设计中的重点。
现场试验验证了TAD墙的可行性及性能，试验模拟对象为隧道基坑，开挖深度一般，空间效果相对较好，因此需结合工程实践与试验，进一步完善TAD墙的设计和施工。