和燕路過江通道土體加固中MJS工法樁的應用

賀 亮

（中鐵十四局集團大盾構工程有限公司，江蘇 南京 210000）

MJS工法是一種全方位高壓噴射注漿工法，在高壓噴射灌漿過程中，配備了一體化多孔管和前端裝配裝置，可用于強制灌漿排水和地層壓力監測，實現了控制地層壓力的功能，大大降低了對周圍環境的影響。近年來，隨著盾構施工環境的日益多樣化，越境段地質條件越來越復雜。對鄰近建（構）筑物變形控制難度不斷增大，這給工程的施工安全控制帶來了很大的困難。因此，在一些軟弱地質段需要引進施工擾動小的施工工法來解決變形控制的問題。

1 工程背景及原因分析

和燕路過江通道南段隧道工程是穿越南京長江主江的盾構隧道施工項目。隧道起點位于八卦洲始發工作井上，穿越長江后，于江南工作井接收。盾構段的起止里程為ZK1+726~ZK4+690.957，全長2 964.957 m。盾構自八卦洲始發井始發，由北向南施工，線路以直線依次下穿八卦洲大堤，穿越長江漫灘，穿越江底復合地層、斷層破碎帶、全斷面硬巖區、幕府山巖溶區，最后到達江南接收井。

盾構推進至900環時開挖倉壓力出現波動，同時地面出現沉降。盾構機立即停止推進，分析沉降原因并防止繼續沉降對范圍內建筑物的影響。分析原因如下：

1.1 盾構掘進持續時間長

掌子面幾乎全處于中風化角礫巖地層，盾構的推進速度比較緩慢（5 mm/min），每環掘進時間7~8 h，對頂部土體擾動時間長。

1.2 刀盤周圍有較大溶洞

后期補勘在刀盤周圍發現較大溶洞，溶洞高度有10 m左右。

綜合考慮以上原因，為防止地面出現較大沉降變形，控制后續盾構推進過程中地面再次沉降，采用地基加固措施。加固區域埋深大（49~51 m），綜合考慮采用MJS工法樁對ZK2+661~ZK2+707段隧道拱頂覆蓋層進行加固處理，同時對掘進影響范圍內的建筑物基礎采用袖閥管注漿進行補強加固，確保盾構機順利穿越該區域。

2 工程地質及水文地質條件

2.1 工程地質

加固區段（里程ZK2+651~ZK2+719段），隧道上部覆土厚度在52 m~53 m。地層分布主要為：

隧道上覆土：

（1）2素填土，（2）2淤泥質粉質黏土，（3）4粉土夾粉砂，（4）4-1粉質黏土夾粉砂，（5）5粉細砂，（6）1j全風化角礫巖，（7）2j強風化角礫巖。

隧道開挖面：

（8）2j強風化角礫巖。

（9）3j中風化角礫巖，角礫成分主要為砂巖、灰巖等，灰巖含量為20%~50%。角礫粒徑1~10mm，個別超過200 mm。ZK2+719~ZK2+651段地質縱斷面如圖1所示。

圖1 ZK2+719~ZK2+651段地質縱斷面圖

2.2 水文地質

南京市和燕路過江隧道工程區域，氣候潮濕，靠近長江，雨量充沛。長江等地表水與地下水具有良好的水力聯系，在豐水期對區域地下水的補給起了重要的作用。據區域資料以及勘察成果，盾構里程ZK2+650~ZK2+707段地下水類型為松散巖類孔隙微承壓水與碎屑巖類基巖裂隙水。

3 MJS工法樁設計及施工流程

3.1 MJS工法樁樁位及深度設計

根據沉降影響范圍、中風化和強風化巖面高度、強風化角礫巖覆蓋層厚度、后續盾構推進砂層距離隧頂高度等綜合考慮，盾構開挖區加固面積約4.5 m，加固里程為ZK2+661~ZK2+707。MJS加固樁徑2 400 mm，樁芯間距2 000 mm。將加固區域分為四個區域（A、B、C、D）。將MJS工法樁加固區域的最外側一排樁及C區里程ZK2+684位置（紅色虛線標注）的工法樁樁頂標高延伸至粉細砂層的頂面。A、B剩余區域樁長為10 m，C區其他工法樁樁長為7 m，D區其他工法樁樁長為5 m。MJS工法樁加固區剖面圖如圖2所示。

圖2 MJS工法樁加固區剖面圖

3.2 MJS工法施工流程

MJS工法施工流程為：①樁位測設；②鉆機鉆孔；③下噴射管；④攪拌制漿；⑤噴射作業；⑥清洗結束。⑦孔眼回填

MJS工法樁的施工工藝流程如圖3所示。

圖3 MJS工法樁施工流程圖

MJS工法樁加固現場如圖4所示

圖4 MJS工法樁加固現場圖

3.3 施工技術參數

（1）高壓旋噴樁MJS工法施工主要參數：水泥漿液壓力大于等于30 MPa，水泥漿比重控制為1.51；主空氣流量1.0~2.0 nm3/min。（2）注漿管提升速度2.06 cm/min，漿液流量控制在85~100 L/min。（3）水泥采用P.O 42.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥漿液中水灰比為1∶1。施工用水采用自來水量。（4）成型樁身的垂直度偏差要求不超過1/250。（5）MJS工法高壓旋噴樁應進行鉆芯取樣抽檢，取樣數量不少于2%；在28天后進行無側限抗壓強度檢查，強度值應達到1 MPa以上。

3.4 MJS工法樁施工針對性措施

（1）MJS工法施工過程中，嚴格控制地面壓力，不堵塞污泥排出，避免擾動周邊土體結構和平衡。（2）施工中對周邊建筑物設置沉降監控點，過程中注意返漿的壓力觀察，避免出現返漿管堵塞，導致地下壓力增加，從而導致地面隆起的情況。在施工過程中，監測數據應及時反映到施工現場發現異常情況及時調整施工；（3）施工過程中需嚴格控制MJS擺噴的方向，在半圓形位置噴涂完畢后，操作人員應嚴格遵守操作規程，技術人員也要加強現場巡查并做好記錄；（4）應嚴格控制鉆孔的垂直度。試驗應使用傾斜計進行，垂直度應控制在1/250。（5）為保證MJS工法樁相鄰樁相互咬合，確保起到防護作用，所有MJS樁必須精確放樣，確保達到設計加固效果。

4 MJS工法應用分析

本工程臨近江邊和建筑物，應嚴格控制周圍建筑物的沉降，加固區對周邊環境污染降至最低，加固效果的可靠性等要求。施工過程中的監測數據及時反映到施工現場，如有異常情況及時調整現場施工。

施工結束后，采用鉆探取芯取樣試驗檢查MJS工法樁樁體強度。考慮取芯對加固體的影響，既要確保達到檢測目的，也要便于采取措施不因鉆孔留有后遺癥。取芯時不應形成貫通孔眼盡可能保證MJS工法樁的整體效果。

4.1 MJS工法監測范圍及點位布置

為保證施工范圍內房屋安全，監控施工區域內的建筑物和地面，指導施工，確保施工安全。施工期間，監測頻率為每天一次，并根據現場注漿情況適當加密。

（1）地表沉降監測。施工區域內原有監測點位為兩排，里程為ZK2+650（1~3），ZK2+700（7、8），后對監測點位進行加密布置，加密點位四個（JDB1-1、JDB1-2、JDB1-3、JDB1-4）。

地表沉降監測點現場位布置圖如圖5所示。

圖5 地表沉降監測點位布置

（2）建筑物沉降監測。對施工區域內的泵房、控制柜房及圍墻共計布點22處。建筑物沉降監測數據及時反映到施工現場。

4.2 MJS工法施工效果分析

施工結束后，采用鉆探取芯取樣試驗檢查MJS工法樁樁體強度。檢測方法為鉆芯取樣抽檢，取樣數量不少于2%；根據現場測試試樣28天后無側限抗壓強度均達到了1 MPa以上。現場鉆探取芯取樣試驗如圖6所示。

圖6 現場鉆探取芯取樣

對施工區域內的建筑物及地表進行監測，其沉降量均符合設計規范要求，且盾構機順利通過該沉降區域。

5 結語

通過MJS工法在南京和燕路過江隧道工程中的成功應用，得出以下幾點結論和建議：

①MJS工法樁設備高度低，對施工要求小，改良了傳統土體加固工藝在環境影響及加固深度等方面的不足，加固效果好。采用獨特的多孔管道排泥技術及地壓監測，具備大直徑旋噴加固施工、大深度地基改良及小等優點。②MJS工法樁加固的經驗在和燕路過江隧道工程中成功應用，可為類似工程的加固施工提供技術參數和經驗。其他地層的參數還需在應用中進一步總結積累。③MJS工法樁加固的經驗在和燕路過江隧道工程中成功應用，可為同類工程的加固施工，提供施工工藝參數和施工經驗。其他地層的參數還需在應用中進一步總結積累。