全方位高壓噴射工法樁施工引起下臥地鐵隧道變形實測分析

謝宇飏 徐澤 詹崇謙 陳朝陽 陳甦

摘 要：為進一步研究全方位高壓噴射（Metro Jet System，MJS）工法的施工影響，結合蘇州某基坑工程，采用現場實測的方法分析MJS工法樁加固坑內土體施工引起下臥地鐵隧道變形及其規律。結果表明：在MJS工法樁施工期間，① MJS工法樁施工范圍內的地鐵隧道拱頂、道床和拱腰位移總體為上抬，凈空收斂總體為壓縮，MJS工法樁施工范圍外的相應值總體為下沉和拉伸;②地鐵隧道各監測斷面的拱頂、道床、拱腰位移及凈空收斂最大值均滿足設計要求;③地鐵隧道沿其縱向變形呈“弓形”變化。研究得出采取MJS工法群樁跳打施工，有益于減少坑內土體加固對下臥地鐵隧道變形的影響。

關鍵詞：MJS工法樁;施工;下臥地鐵隧道;實測;變形

中圖分類號：TU472.6??? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1006-8023（2022）01-0139-06

Analysis on Measured Deformations of Underlying Subway Tunnel

Caused by Omni-directional High Pressure Jet Method Pile

XIE Yuyang1， XU Ze2， ZHAN Chongqian2， CHEN Chaoyang2， CHEN Su1*

（1.School of Rail Transportation， Soochow University， Suzhou 215021， China;

2.The Second Engineering Co.， Ltd. of CTCE Group， Suzhou 215131， China）

Abstract：In order to further study the construction impact of the omni-directional high-pressure jet （Metro Jet System） construction method， based on an excavation project in Suzhou， the deformations of the underlying subway tunnel caused by the construction of MJS soil reinforcement method are measured and analyzed. The results show that： during the construction of MJS method piles， ① generally， the displacements of the vault， bed and haunch of the subway tunnel within the construction scope of MJS pile are upward， and the clearance is compression， whereas the corresponding values outside the construction scope of MJS pile are subsidence and stretching. ② The maximum displacement and clearance convergence of vault， track bed and haunch of each monitoring section of subway tunnel meet the design requirements. ③ The longitudinal deformation of subway tunnel changes in a “bow” shape. The study concludes that the adoption of the MJS construction method for group pile jumping construction is beneficial to reduce the influence of soil reinforcement in the pit on the deformation of the underlying subway tunnel.

Keywords：MJS pile; construction; underlying subway tunnel; measured; deformation

0 引言

全方位高壓噴射（Metro Jet System，MJS）工法是將具有獨特前端裝置的多孔管設置到土層的預定位置后，以高壓流體切割地層，同時噴射硬化材料與土粒強制攪拌混合，并可通過前端裝置測定地層內部壓力和調控排泥閥門大小來控制地層內部壓力，以一定的速度外拔多孔管，待硬化材料凝固后在土層中形成固結體加固土體的施工方法[1-3]。MJS工法具有成樁直徑大、對周邊環境影響小和可全方位（垂直、水平、傾斜）作業等特點[4-6]，常用于基坑坑內土體加固、止水帷幕和圍護結構（內插型鋼）等[7-10]。

MJS工法是在高壓旋噴法的基礎上發展而成的，能夠減少施工過程中對周邊環境的影響，該特點是與傳統高壓旋噴法的重要區別之一，但MJS工法施工過程對周邊環境有多大影響，仍需進一步分析研究。

趙香山等[11]采用數值方法模擬了MJS工法樁施工過程對周圍環境的影響;何擁軍[12]、李興國等[13]、邵晶晶等[14]對原位和非原位MJS工法試樁期間周邊土體深層水平位移、孔隙水壓力和土體分層沉降等進行了測試分析;葉輝[15]、徐寶康[16]、葉琪等[17]對MJS工法樁加固土體及形成止水帷幕施工時引起的周邊建（構）筑變形進行了實時監測分析。但現有的MJS工法樁施工對周邊環境的影響分析，大都基于單樁或少量工程樁施工。隨著城市基礎設施建設的不斷發展，出現了大量上跨既有地鐵隧道的基坑工程[18-19]，為減少基坑工程施工引起下臥地鐵隧道變形、確保地鐵列車運營安全，基坑坑內土體常采用MJS工法樁進行大面積加固，因此需要進一步研究MJS工法樁大面積土體加固施工時對下臥地鐵隧道的變形影響。本文結合蘇州某基坑工程，對MJS工法樁坑內大面積土體加固施工過程中，引起下臥地鐵隧道變形進行了全過程監測，分析研究了地鐵隧道變形及其規律。

1 工程概況

蘇州某基坑工程上跨地鐵4號線地下區間隧道，基坑設計長度約36.5 m、寬度約42.2 m、深度約6.2 m，如圖1（a）所示，圖1（a）中實線為各加固分區的邊界線。下臥地鐵隧道采用盾構法施工，隧道頂埋深約11.1 m、外徑6.2 m、壁厚0.35 m，左、右線中心距14 m、凈距7.8 m。

基坑采用SMW工法樁（850@600三軸攪拌樁，內插H700X300X13X24型鋼）+一道鋼筋混凝土支撐的圍護結構形式，基坑設置兩道SMW工法樁分隔墻。坑內土體采用MJS工法樁和三軸攪拌樁加固，在地鐵隧道正上方及其上行線東西兩側、下行線東西兩側外各1.5 m范圍內（含南北向基坑外區域）采用MJS工法加固，并從地面加固至距地鐵盾構隧道頂面1.5 m處;坑內其余區域采用三軸水泥攪拌樁加固，如圖1（b）所示。

坑內土體MJS工法樁加固施工，于2019年10月4日開始，至2020年3月24日完成。MJS工法樁按由東向西、由北向南的先后順序進行施工，同時在東西向、南北向均采用跳打方式施工（東西向跳1排、南北向跳2根）。

2 監測方案

在坑內土體MJS工法樁加固施工期間，對下臥地鐵隧道變形進行了監測。

監測內容包括：拱頂、道床、拱腰變形以及凈空收斂（拱腰水平向相對變形）。監測斷面共計33個，監測斷面布置如圖2所示，圖2中實線為地鐵隧道輪廓線，其中，GD上（下）（GD上、GD下分別表示上行線、下行線）9—GD上（下）25監測斷面間距為3 m，GD上（下）1—GD上（下）9與GD上（下）25—GD上（下）33監測斷面間距為6 m。每個斷面設置5個監測點（拱頂1個、拱腰和道床各2個），監測斷面測點如圖3所示。

3 監測結果與分析

3.1 監測結果

MJS工法樁施工期間，地鐵隧道上行線各斷面相應測點位移隨時間變化如圖4—圖7所示。考慮到文章篇幅和下行線與上行線監測結果趨勢相同，因此僅給出上行線各斷面拱頂測點10、道床測點7、拱腰測點6豎向位移及凈空收斂監測結果。

3.2 結果分析

對圖4—圖7隨時間變化曲線進行分析，可以得出如下結論。

（1）在MJS工法樁施工期間，MJS工法樁施工范圍內（GD上7—GD上29監測斷面）的地鐵隧道拱頂、道床、拱腰豎向位移總體為上抬，施工范圍外（GD上1—GD上7監測斷面、GD上29—GD上33監測斷面）的地鐵隧道拱頂、道床、拱腰豎向位移則總體為下沉。

（2）在MJS工法樁施工期間，MJS工法樁施工范圍內（GD上7—GD上29監測斷面）的地鐵隧道凈空收斂總體為壓縮，施工范圍外（GD上1—GD上7監測斷面、GD上29—GD上33監測斷面）的地鐵隧道凈空收斂則總體為拉伸。

（3）在MJS工法樁施工期間，地鐵隧道各斷面拱頂、道床、拱腰的豎向位移及凈空收斂隨時間增長總體變化不大。

（4）在MJS工法樁施工期間，隧道拱頂測點10最大上抬量為3.58 mm（GD上15監測斷面）、最大下沉量為-1.70 mm（GD上31監測斷面）;隧道道床測點7最大上抬量為3.96 mm（GD上22監測斷面）、最大下沉量為-1.78 mm（GD上33監測斷面）;隧道拱腰測點6最大上抬量為3.41 mm（GD上17監測斷面）、最大下沉量為-1.60 mm（GD上32監測斷面）;隧道凈空最大壓縮為-1.90 mm（GD上17監測斷面）、最大拉伸為2.30 mm（GD上1監測斷面）;施工引起的隧道各最大變形值均在設計要求范圍內。

（5）由于MJS工法樁施工時通過高壓流體切割地層，同時又采用獨特的前端裝置主動排泥（可有效地減小地層內部壓力），因此其施工對周邊土層雖有一定的擠壓作用，但總體較小;由于地鐵隧道上方MJS工法樁施工對土層的擾動而施工范圍外的土體并未受到擾動、MJS工法樁強度增長需要一定的時間以及地鐵隧道結構剛度相對較小等原因，因此使得MJS工法大面積土體加固施工時，在MJS工法施工范圍內的下臥隧道為上抬變形和凈空壓縮，施工范圍外的下臥隧道為下沉變形和凈空拉伸，地鐵隧道沿其縱向呈“弓形”變化。

4 結論

（1）MJS工法大面積土體加固施工引起的下臥地鐵隧道變形總體較小，各測點變形值均在設計要求范圍內。

（2）MJS工法施工期間，MJS工法施工范圍內的下臥地鐵隧道為上抬變形和凈空壓縮，施工范圍外的下臥地鐵隧道為下沉變形和凈空拉伸，地鐵隧道沿其縱向變形呈“弓形”變化。

（3）采取MJS工法群樁跳打施工方法，有益于減少對下臥地鐵隧道變形的影響。

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