MJS工法樁在緊鄰地鐵承臺施工中的應用

張慶偉 劉 浩

（中交三航局第三工程有限公司， 江蘇 南京 210011）

1 工程概況

本項目為一級公路兼城市主干路，設計時速為60km/h，起點與現狀西江路相交，止于橋林大道。道路總長度約為 13.25km，規劃紅線寬度為 60m，其中有約10km長度的建設路段與在正在運行的寧和城際地鐵共線，在共線部分的地鐵承臺外側2m的位置設置了兩排MJS工法樁：設計樁徑為2.4m，樁間凈距為1.2m，樁位的布置形式為梅花形，樁頂設置40cm碎石墊層。本項目全線共有19處設置了MJS工法樁，共536根，總長為6584延米。

2 工程特點

2.1 周邊環境

有約10km長度的建設路段與在正在運行的寧和城際地鐵共線，寧和城際地鐵橋墩、地下管線位于本項目的中分帶內，共線段建設道路與寧和城際地鐵的承臺最小凈距為2m，施工距離較近，且部分樁位位于橋跨結構下方，不便于起重吊裝，施工難度大。

2.2 工程地質條件及地下水特征

本工程沿線場地自上而下地層主要為：雜填土、素填土、粉質粘土、粉砂夾粉土、淤泥質粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粉砂、粉砂夾粉土、粉細砂、粉質粘土、粉土夾粉砂、粉砂、圓礫、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖?？蓜澐?大工程地質層，15個亞層。

勘探期間測得淺層地下水穩定水位標高5.5m至6m左右。水位變化主要受大氣降水和長江水位的影響，年水位變幅一般在 0.5～1.0m之間。地下水腐蝕性評價按Ⅱ類環境考慮。

3 MJS工法樁工程應用

3.1 方案優選

共線段建設道路與寧和城際地鐵的承臺最小凈距為2m，施工距離較近，工程設計圖紙中明確要求地基加固段的外側采用MJS工法樁進行加固，其主要原因是為了減小水泥攪拌樁施工時產生較大的擠土效應對寧和城際地鐵的樁基和承臺影響。

本項目中MJS工法樁處理段落涉及的地層主要為雜填土、素填土、粉質粘土、粉砂夾粉土、淤泥質粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粉砂，MJS工法樁不僅適用與以上地層環境，而且能夠滿足施工要求。（本工程砂性土:N＜15，有效樁徑：2600mm；粘性土:C＜10，有效樁徑：2400mm）

3.2 工法原理分析

MJS工法加固土樁在施工過程中采用了特定的多孔鉆頭及鉆桿，首先是通過高壓水泥漿對土體進行切割、攪拌，其次是通過主動吸泥裝置將孔內泥土混合液進行置換排出，最后通過鉆桿前端的地內壓力監測裝置來監測周邊土體壓力、保持加固區土體壓力穩定。從而有效地抑制了隨攪拌隨噴射而導致地內壓力增大，引起的地基隆起、沉降等現象，減小了對周邊環境的影響，提高了成樁質量和樁體強度。

3.3 施工設備配置

MJS工法樁設備包括：引孔設備、注漿設備、強制排漿設備、監測管理設備和動力設備。

引孔設備：MJS工法樁主機設備本身不具備鉆孔能力，因此需要借助引孔機進行輔助施工。引孔的設備主要有：引孔鉆機和泥漿泵。

拌漿、噴漿設備：水泥自動拌漿機、水泥儲蓄罐、高壓注漿泵、MJS專用噴射注漿機、空氣壓縮機等。

強制排漿設備：多孔管、強制吸漿裝置、高壓清水泵等。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

開挖泥漿導流槽及泥漿池→樁位放樣及引孔鉆機就位→鉆進引孔→MJS主機就位→下放套管及制備水泥漿→檢查引孔質量→下放鉆桿→清水掃噴→提升噴漿→分段拆桿→噴漿結束→泥漿處理→鉆機移位

4.2 施工參數

MJS工法樁施工采用P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1，水泥用量為加固土體重量的40%，土體容重為1.85t/m3。采用28天鉆孔取芯做樁無側限抗壓強度試驗的方法進行檢測，檢測頻率2%，28天無側限抗壓強度≥0.8MPa。

4.3 施工步驟

（1）前期準備

1）場地平整（樁頂標高在地面以上）

對施工區域進行測量放樣，根據測量放樣范圍進行場地處理，處理要求為：場地平整，地基承載力負荷要求，表面無雜草樹根，無大石塊，清表后地面標高高出樁頂設計標高 80～100cm，對于地面標高不符合要求的段落，要進行填土夯實。

2）測量放樣

用全站儀復核MJS工法樁的施工控制點，復核無誤后進行樁位放樣并埋設標記，每樁 5個控制點，用灰線撒出，樁位放樣完成后，用鋼尺現場復核樁間距，確保樁孔中心偏差＜50mm。

3）開挖泥漿導流槽及泥漿池

在場地附近土筑一個泥漿池，泥漿池的容量大于單根樁體積的 1.3～1.5倍，并做好防護措施和警示標志。根據樁位放樣結果，在樁中心向兩側各50cm處開挖深度為1m的泥漿導流槽。

4）設備檢查

連接電源、數據線、各路管線、鉆頭和地內壓力監測顯示器連接，確認在鉆頭無荷載的情況下清零，管線連接確保密封，使管內沒有空氣。

檢查設備的運行狀態，確保主機、空壓機、高壓泵、泥漿攪拌系統、MJS管理裝置等都能正常工作。

5）水泥漿制備

水泥漿采用自動拌漿機進行制備，使用前經過了專業檢測機構的標定，該套攪拌系統機械化程度高，計量精確，操控方便，制備的水泥漿性能穩定。

（2）過程控制

1）引孔

引孔的質量對后續成樁的質量有很大影響，能夠提高鉆桿的安裝速度，減小注漿噴頭的噴漿阻力。本項目引孔機的鉆頭配備了三葉鉆頭及金剛石鉆頭，以便破除局部障礙。引孔機的平臺設置 4個液壓支腿，通過液壓支腿調節樁架橫向和豎向的垂直度，確保引孔中心與樁位中心誤差＜50mm，垂直度誤差＜1%。

引孔采取正循環施工工藝，有效地減小了塌孔的概率，泥漿采用挖方段棄土（黏土）造漿，性能滿足施工要求，比重為:1.3g/cm3，粘度控制在18～28s。鉆進過程中要根據地勘報告和引孔鉆機的抖動情況調整鉆進速度，引孔后立即進入下道工序，縮短放置時間。

2）鉆機就位及下放鉆桿

引孔完成后進行引孔檢測，檢測樁徑和樁長，在滿足施工要求后方可就位主機，機架放置平穩后要進行校零。

鉆桿與鉆桿對接時要認真檢查密封圈的密封情況，看是連接處是否缺失或損壞，鉆桿和鉆頭對接完成后，需檢查地內壓力顯示是否正常，確定顯示正常后方可繼續下鉆，如遇到異常情況，需要拆桿檢查鉆桿的連接是否密封和鉆頭的壓力感應器是否正常工作。在鉆桿下放過程中如果遇到下放困難的情況，可以先打上切削水進行削孔鉆進，直至鉆桿下放至設計深度。鉆頭到達設計深度后，進行鉆桿校零，使動力頭的“0”刻度線、鉆桿噴頭、鉆桿上校核線處于同一條直線上。

3）提升噴漿

提升噴漿前需要系統性的檢查各設備的連接狀態，確保連接質量后設定施工參數，施工參數包括引拔步距、擺噴角度、回轉數、噴漿壓力等，各項參數設定好之后，方可正常提鉆噴漿。

噴漿過程中，需要先打開倒吸水流管和倒吸空氣管，確定正常排漿后，再打開排泥閥門，開啟主空氣空壓機和高壓水泥泵。為了保證樁底的施工質量，需要在正式噴漿前用水向上噴設10cm，壓力控制在20Mpa，噴射時間控制在5min，待一切正常后再切換噴射介質（水切換成水泥漿），將鉆桿重新下放到樁底標高處開始正式提鉆噴漿。

噴射的全過程由電腦主機控制，按設定的施工參數進行施工，在提升了一根鉆桿后，主機操作人員按下暫停鍵，切換噴射介質（水泥漿切換成水），待水泥漿泵壓力有下調趨勢，說明水流介質已到達噴頭的位置，此時關閉水泥漿泵、主空氣管、倒吸空氣管和倒吸水流管，待鉆桿泄壓后方可進行拆卸。鉆桿拆卸完成后切換噴射介質（水切換成水泥漿），為確保搭接部分的樁身質量，正常噴漿前，需將鉆桿向下調一個步距（一個步距 2.5cm），讓噴頭進入已完成的樁體內方可正常噴漿。重復上述施工環節，直至單樁施工完成。

正式噴射過程中人工操作需要注意的事項：

①高壓水泥泵開啟時，初始壓力不能太高，應逐級增加壓力，直至達到設定壓力，在達到設定壓力后需確認地內壓力是否處于正常狀態，再確認壓力正常后方可開始提升噴漿。在噴射介質切換時（水切換成水泥漿），主漿壓力表的壓力值會自動上升，當壓力發生突變時需要及時調節壓力，確保噴漿質量。

②提鉆噴漿過程時要實時監測地內壓力的變化，當發現地內壓力異常時，需要及時調整排漿閥的大小，確保地內壓力在安全范圍內。

③在鉆桿拆卸的過程中，要認真地檢查鉆桿接頭處的密封圈質量和數據傳輸線是否完好無損，當地內壓力顯示正常后，方可繼續噴漿。鉆桿拆卸后，需要立即對鉆桿進行沖洗。

（3）監控量測控制

并線段寧和城際承臺監測：在距離寧和城際承臺2～5m范圍內，進行承臺位移及沉降監測。

承臺周圍土體變形監測：成樁施工過程中在距離承臺邊約 2m的位置布測斜管，來監控兩者之間的土體位移情況，而且在成樁過程中對地面沉降也進行監測。

5 施工效果檢查

在MJS工法樁施工時，通過實時監控，控制地內壓力以及提升步距，很好地控制住了周邊土體的沉降和位移。在施工完成28天后進行了鉆芯取樣工作。檢測結果顯示其樁徑達到了2.41～2.45m，強度達到了0.84～2.5MPa，滿足施工要求，在開挖過程中，發現了周邊的土體也得到了一定的加固的效果，特別是需要補強的區域，土體開挖后正面的自立性很強，而且開挖過程中滲水現象基本沒有發生，達到了預期的設想。

6 施工中常見問題及處理措施

6.1 引孔過程中塌孔

原因分析：使用的泥漿性能指標不合格，未按要求進行泥漿制備；引孔速度過快，對周邊土體擾動大，導致局部塌孔。

處理措施：泥漿制備嚴格按要求進行，下鉆前檢測泥漿性能，達標后方可開鉆；安排專人監督操作人員，根據地勘報告和鉆桿抖動情況控制引孔速度。

6.2 倒吸泥管道堵塞，泥漿置換效果差

原因分析：在通過淤泥層時堵管次數較多，上切削水難以將淤泥徹底切削，切削粒徑超過排泥管管徑，導致倒吸泥管道堵塞。

處理措施：目前僅發現增大上切削水的壓力，可以降低堵管次數，但是未能找到完全避免堵管的措施，在發生倒吸泥管道發生堵管后，只能提出鉆桿，拆卸后進行通管，再重新下鉆噴漿。

6.3 主漿管流量計監測異常

原因分析：首先主漿噴頭本身就屬于易損耗零件，其次是日常保養不到位，在單樁施工完成后未能及時清理噴頭內部殘留物，導致在使用過一段時間后流量計的流量會突然增大。

處理措施：注重日常養護，在單樁施工完成后及時清洗噴頭內部殘留物，如在施工過程中發生主將流量突然增大的情況，首要因素應該考慮跟換鉆頭。

7 結語

MJS工法是全方位高壓噴射工法，可以實現水平、豎直、傾斜各個方向、任意角度的施工。施工過程中采用了特定的多孔鉆頭及鉆桿，通過鉆桿前端的地內壓力監測裝置和主動吸泥裝置將孔內泥土混合液進行置換排出，保持了加固區土體壓力的穩定。從而有效地抑制了地基隆起、沉降等現象，減小了對周邊環境的影響，提高了成樁質量和樁體強度。