MJS高壓旋噴樁在基坑圍護結(jié)構(gòu)斷口處的應用

宋 歡

（中鐵十四局集團大盾構(gòu)工程有限公司，江蘇 徐州221000）

MJS工法(metro jet system)又稱全方位高壓噴射工法，可以進行水平、垂直、傾斜各方向、任意角度施工，廣泛應用于地下工程。在傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝的基礎上，MJS 工法采用多孔管和前端裝置，實現(xiàn)了地內(nèi)壓力監(jiān)測和孔內(nèi)強制排漿并通過調(diào)整強制排漿量來控制地內(nèi)壓力，大幅減少對環(huán)境的影響。自2008年引入中國以來，已經(jīng)在基坑開挖、建筑物保護和地基改良等方面取得了良好的應用效果[1]。張雁[2]通過采用地質(zhì)勘探、重力觸探試驗和抽水試驗等方法，得出在礫石層厚度大、含砂量小、地層密實、含水層滲透性強的施工區(qū)無法成樁，而在條件相反的施工區(qū)成樁質(zhì)量符合要求的結(jié)論。邵晶晶[3]使用MJS 工法和RJP工法解決了在鄰近地鐵車站的工程對周圍環(huán)境實現(xiàn)零擾動及保證成樁質(zhì)量的問題。趙香山[4]研究了擴孔成樁中位移控制和壓力控制兩種條件下的施工環(huán)境影響，得出MJS工法施工對周圍土體的擾動和位移影響均較小的主要原因。葉琪[5]采用建筑物沉降位移等動態(tài)跟蹤監(jiān)測手段得到了MJS 工法樁施工期間臨近既有建筑物的沉降和傾斜變化規(guī)律、周邊地表的沉降變化規(guī)律以及深層土體的變形規(guī)律。張品[6]對MJS水平樁施工期間周圍地層孔壓、隧道附加應力、豎向位移進行監(jiān)測分析，獲得MJS水平樁施工對周圍地層及運營隧道的影響規(guī)律。陳仁朋[7]通過現(xiàn)場鉆孔取芯與室內(nèi)試驗，研究得出MJS水平樁的成樁效果以及盾構(gòu)掘進時周邊地層與上覆隧道的變形響應規(guī)律。朱小龍[8]研究了在地鐵施工保護范圍內(nèi)的MJS工法應用并得出結(jié)論：MJS 預加固可以有效控制地鐵設施變形，同時介紹針對復雜障礙物的處理措施。周朋[9]對砂卵石復雜地層下穿既有2號線運營區(qū)間預加固保護措施進行研究并對多種預加固方案比選，最終采用MJS工法對既有2 號線進行預加固保護。洪成潑[10]實現(xiàn)了MJS工法在大直徑旋噴加固、近接工程以及超大深度地基改良等領域的成功應用。

1 工程概況

杭州市某隧道工程位于西興大橋和復興大橋之間，上游距離復興大橋2.4 km。隧道分為江北明挖段，長1 000 m；江南明挖段，長750 m；盾構(gòu)段，長1 837 m。江北明挖段里程YK0+285～YK0+340范圍內(nèi)，隧道明挖主體結(jié)構(gòu)下穿錢江路南側(cè)跨越望江東路的110 kV和220 kV電管線；該處隧道結(jié)構(gòu)為雙孔+管廊的框架結(jié)構(gòu)形式，寬22.5 m、高7.35 m，基坑寬22.7 m、深10.3 m，圍護結(jié)構(gòu)設計采用φ850 mm@650 mmSMW工法樁。該處上部為雜填土、填筑土，其下依次為砂質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)土、粉砂夾粉土、砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)土、粉砂夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)持力層主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。見圖1和圖2。

圖1 電力管溝與基坑位置平面

圖2 結(jié)構(gòu)處標準基坑支護

存在電力管溝的地方受其影響，SMW 圍護樁無法施工，從而在110 kV電纜溝處形成2.7、3.5 m斷口，在220 kV電纜溝處形成3.8 m的斷口。見圖3-圖5。

圖3 110 kV管溝東側(cè)圍護斷口處平面

圖4 110 kV管溝西側(cè)圍護斷口處平面

圖5 220 kV管溝圍護結(jié)構(gòu)斷口處平面

施工中，根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)斷口大小，在220 kV 電力管溝斷口處施工2根樁徑3.5 m的MJS高壓旋噴樁，在110 kV斷口2.7 m處施工2根樁徑3 m的高壓旋噴樁，3.5 m處施工3根樁徑2 m的高壓旋噴樁進行加固。

2 圍護結(jié)構(gòu)斷口處施工處理措施

2.1 技術(shù)處理措施

SMW樁沿主線施工至距電力管溝50 cm處，圍護結(jié)構(gòu)斷口處和電力管溝之間的空隙用MJS 旋噴樁連接，將基坑封閉，MJS 旋噴樁身與該處圍護結(jié)構(gòu)樁長相同，水泥摻量≮40%。SMW工法樁沿主線垂直方向向基坑外側(cè)延伸1 m，做成陽角形式并使用高壓旋噴樁對陽角部位加固。圍護結(jié)構(gòu)SMW工法樁與MJS旋噴樁間冷縫采用普通高壓旋噴樁加強止水。

2.2 安全處理措施

因為粉土粉砂層豎向土體穩(wěn)定性較差，在土方開挖過程中需分層開挖，開挖深度≯2 m，及時架設鋼板作為擋板并與圍護結(jié)構(gòu)H型鋼進行可靠焊接，兩側(cè)焊接的H型鋼將不予拆除。在墻面施作φ42 mm小導管注漿，掛網(wǎng)噴射10 cm厚C25早強混凝土，鋼筋網(wǎng)片為φ8 mm@200 mm×200 mm。見圖6。

圖6 圍護結(jié)構(gòu)斷口處開挖過程中加固措施

2.3 降水處理措施

施工控制的重點就是基坑圍護結(jié)構(gòu)斷口處降水施工，本工程施工場區(qū)地層主要為③2砂質(zhì)粉土、③4砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土且地下水豐富，整個基坑除按原設計的降水方案布設坑內(nèi)、坑外降水井外，在每個圍護結(jié)構(gòu)斷口處外圍再布設6 口直徑500 mm、深20 m 的應急降水井，現(xiàn)場配備2 臺400 kW 發(fā)電機應急備用。

3 MJS高壓旋噴樁支護方案分析

3.1 局部基坑支護分析

本基坑設計總深10.3 m，屬于二級基坑，但基坑周邊市政管線及建筑物較多，同時鑒于該處圍護結(jié)構(gòu)SMW無法封閉，本段基坑圍護安全等級提高至一級，按一級基坑進行設計計算，基坑重要性系數(shù)采用1.1。

首先根據(jù)電力管溝附近的圍護結(jié)構(gòu)設計情況，依據(jù)地質(zhì)勘察報告提供的地質(zhì)資料，考慮地面超載20 kPa，對該段圍護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、圍護結(jié)構(gòu)墻底抗隆起、墻體抗管涌（水土分算，矩形荷載）、抗傾覆（水土合算）、MJS水泥土強度計算等進行驗算分析，均滿足要求。

3.2 上部受力結(jié)構(gòu)分析

MJS 旋噴樁上部位是保護電力管線的貝雷架便橋，采用貝雷桁架系統(tǒng)作為縱梁承重體系，單片貝雷架質(zhì)量為270 kg、高1.5 m，每橋有兩個縱梁，由貝雷架通過連接附件組成，便橋長27 m，基坑兩側(cè)墩臺計算總跨度為25.7 m，橫梁位于兩個縱梁之間、電纜溝涵之下，直接為電纜溝涵提供頂托支撐[11]。采用2根36a工字鋼并排拼裝為一根橫梁，間距為1 000 mm，每根橫梁長度為6.5 m。

為避免MJS旋噴樁頂部產(chǎn)生過大的壓力，整個懸吊電力管溝的貝雷梁將不作用在旋噴樁上，而是作用在MJS 旋噴樁背部現(xiàn)澆的2.9 m×2 m×1.5 m 鋼筋混凝土承臺基礎上。依據(jù)電力管溝的結(jié)構(gòu)形式、既有電纜規(guī)格及數(shù)量、鋼便橋的縱橫梁及附件的重量等（覆土清除不再計算），計算得到總恒載為19.225 kN/m；考慮到人員作業(yè)活動要求，在電力管溝上考慮0.5 kN/m2的人員作業(yè)荷載，計算得到活載為0.32 kN/m。按照計算得到的活載和總恒載，對貝雷架縱梁承載力及變形、工字鋼橫梁承載力及變形進行核算，均滿足要求。

3.3 背部受力結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)地質(zhì)報告，該處土體為砂質(zhì)粉土，土體內(nèi)摩擦角為30°，土體重度為19.6 kN/m3，黏聚力為12 kN，地下水位為3 m，在便橋基礎下設置樁長16 m的鉆孔灌注樁基礎，將電力管溝及便橋壓力傳至基坑底面以下，以避免便橋基礎壓力對基坑MJS旋噴樁圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的側(cè)面附加壓力，避免現(xiàn)澆的墩臺基礎直接設置在MJS水泥土體上。

4 施工技術(shù)措施及注意事項

1）在施工過程中使用過程質(zhì)量控制表對整個施工過程、每一道工序?qū)嵤┻^程控制，做到每一道工序責任落實到人。

2）施工過程中控制鉆孔位置與設計位置的偏差≯50 mm，實際孔位、孔深和每個鉆孔地下障礙物、洞穴、涌水、漏水及與巖土工程勘察報告不符等情況均應詳細記錄。

3）分段施工噴射管分段提升的搭接長度≮200 mm。由于緊急情況出現(xiàn)中斷時，恢復噴漿要將鉆桿下放500 mm 作為起始位置，避免出現(xiàn)斷樁。

4）引孔開始必須校平，鉆桿就位后，開始噴射作業(yè)前，檢查氣泡情況，鉆桿與下夾頭之間的情況。

5）噴漿過程中嚴格控制地內(nèi)壓力，不得超越上下限值，出現(xiàn)異常情況立即采取相應措施。

6）漿液配比嚴格控制，專人負責抽查漿液質(zhì)量。

7）詳細做好施工過程記錄、各項技術(shù)參數(shù)和工程以外情況等。

8）到達齡期28 d 后，對無側(cè)限抗壓強度、滲透系數(shù)進行檢驗，加固體28 d無側(cè)限抗壓強度＞1.2 MPa。

9）作業(yè)班組做好交接班，整根樁施工中間不得中斷，遇到緊急情況必須中斷情況的，操作人員立即通過施工員或者直接向生產(chǎn)經(jīng)理和技術(shù)負責人匯報。

5 結(jié)論

1）隧道圍護結(jié)構(gòu)斷口處MJS 高壓旋噴樁墻體測斜最大位移14.54 mm，小于允許值40 mm。墻體變形控制滿足規(guī)范要求，表明所采取的MJS高壓旋噴樁進行圍護結(jié)構(gòu)斷口處支護技術(shù)是可行的。

2）對SMW基坑圍護結(jié)構(gòu)缺口部位采取的MJS高壓旋噴樁連接加固，過程中分層開挖、圍檁擋土、小導管注漿、噴錨加固基坑圍護的措施并輔助以降水措施，保證了基坑施工支護的安全，避免了重要管線遷移，同時有效保護了重要管線，工程實踐表明經(jīng)濟技術(shù)合理可行。

本項目MJS 高壓旋噴樁在基坑圍護結(jié)構(gòu)斷口處的成功運用，不僅安全有效的完成基坑施工，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)均在允許范圍內(nèi)，而且避免了市政電力等重要管線的遷移，切實有效的完成基坑施工時重要管線的保護，更為后續(xù)類似明挖基坑施工提供寶貴經(jīng)驗。□■