MJS垂直加固技術在盾構區間端頭加固中的應用

王慧

（山東省人民防空建筑設計院有限責任公司，山東 濟南 250000）

隨著城市軌道交通的發展，盾構施工應用越來越廣泛。盾構始發與接收是盾構施工過程中工程風險最大的環節之一，特別是在盾構進出洞施工過程中，最容易發生工程事故，并且多是較為嚴重的事故。端頭加固是確保盾構順利始發、安全到達的關鍵工序，采用合理的端頭土體加固施工工法，其加固效果尤為重要。當現場不具備基坑內水平加固及傳統地面高壓旋噴樁加固時，采用MJS技術是較好的加固方法。

1 工程概況

廣州市軌道交通十八和二十二號線石榴崗站至琶洲西區站盾構區間南起石榴崗站，線路出石榴崗站后向北行進。琶洲西區站小里程提供盾構始發條件，盾構端頭始發位置臨近新港東路，地面交通繁忙且地面管線復雜。始發端地層自上而下分別為：人工填土層（主要為雜填土和素填土）、海陸交互相層（淤泥、淤泥質土、淤泥質粉細砂及粉細砂、淤泥質中粗砂）、沖積-洪積砂層（粉細砂層、中粗砂層、礫砂層）、沖積-洪積土層、巖石強風化帶（礫巖、含礫砂巖強風化帶、泥質粉砂巖強風化帶）、巖石中等風化帶（礫巖、含礫砂巖中風化帶、泥質粉砂巖強風化帶）、巖石微等風化帶（礫巖、含礫砂巖微風化帶、泥質粉砂巖、粉砂巖、細砂巖微風化帶）。盾構施工過程中易對周圍建筑、道路及管線造成一定影響，需要對地層進行加固。

2 端頭加固方案比選

（1）傳統高壓旋噴樁樁徑較小，欲全范圍加固，樁數較多，同時，管線底部地層無法進行加固處理，且難以控制地內壓力變化，對淺埋管線有一定影響，故傳統高壓旋噴樁加固方案不適用于石榴崗站至琶洲西區站盾構區間始發端頭地層加固施工。

（2）MJS垂直加固技術工期較短，可與基坑開挖同步進行，同時可對管線底部地層進行傾斜加固，并具備地內壓力監控及沉降控制能力，對地下管線不造成影響，故MJS垂直加固方案適用于石榴崗站至琶洲西區站盾構區間始發端頭地層加固施工。

3 MJS垂直加固施工工藝

3.1 工藝流程

MJS樁的施做主要使用全液壓可旋轉式地基改良設備，可進行最大360°全方位噴射成樁，噴射壓力最大可達40MPa，通過調整噴射的角度和壓力，控制成樁的形狀和直徑。MJS樁施工流程見圖1。

3.2 成孔施工措施

3.2.1 樁位測量放點

施工前，采用測量儀放點定出樁心位置，明確樁位位置及樁位標高，確保施工精度準確無誤。

表1 端頭加固方案比選匯總表

3.2.2 引孔作業

引孔是輔助成孔的一道重要工序，即能加快成孔鉆進的施工效率，同時也降低設備對土體的擾動性。傾斜引孔時，嚴格對樁體傾斜角度進行把控，使用電子數顯角度尺對其校核，確保樁體始發角度無誤。

以下為引孔過程的注意事項：（1）引孔作業需與MJS實樁噴漿錯開施工，避免受成樁噴漿影響，造成孔口翻漿或塌孔；（2）引孔下套管深度不得超過實樁頂部，避免噴漿時高壓將其擊碎，影響成樁質量；（3）引孔下套管時，需確保堵封管縫隙間的密實性，防止后續施工發生套管松動現象；（4）引孔施工不能完成引孔個數過多，容易發生塌孔與受成樁影響發生孔口翻漿現象；（5）引孔作業時，遇復雜地層無法鉆進或地下有空洞，采取灌注水泥漿液（有必須時添加水玻璃）改良地基，使其具備引孔施工條件。

3.2.3 機架定位

定位時測量儀放點定出樁心在平面上（地面）對應位置，將主機機架上的鉆頭與樁心位置對應，調整主機與樁體的平面位置相匹配。傾斜樁定位時，應按設計傾斜角度調整好機架角度，采用角度尺復核機架傾角是否準確，直至傾斜角度符合設計要求。

圖2 機架定位現場圖

3.2.4 MJS 多孔管鉆入

調試設備的各項性能達標，復核鉆桿與樁位垂直度，確保鉆進的始發角度準確無誤。

在施工過程中，為了減少頂進的阻力，在鉆頭前端噴射削孔水輔助鉆桿鉆入施工，在施工過程中，如遇土層地內壓力過大的情況下，應適當打開倒吸閥門，對地內壓力進行泄壓處理，確保施工范圍內地面沉降穩定，不造成地面隆起。成孔施工時，每頂進3m（或1.5m）后均停止削孔水噴入和關閉排泥閥門，然后進行水龍頭拆卸及再接駁一根3m（或1.5m）多孔管的施工，直至頂進到設計深度。

3.2.5 成孔精度

在MJS樁施工中的成孔精度通過采用獨特的合金鉆頭和主機的水準儀實現。合金鉆頭前端呈圓形中間有十字突出的部分均鑲有合金粒，鉆頭中心有一出水口，在鉆進過程中后臺設備區削孔高壓泵以不同壓力將輔助漿液向鉆頭前方噴嘴噴出輔助成孔。在垂直樁施工中通過觀察主機的水準儀來控制偏斜，方便操作人員有針對性的進行糾偏，確保成孔精度。

在傾斜施工過程中，不定時采用電子數顯角度尺對設備及鉆桿進行校核，通過觀察傾斜角度結合操作方式，及時有效進行姿態糾偏控制。

3.3 成樁施工措施

成孔施工完成后，通過安裝在鉆頭側面的特殊噴嘴，用高壓泵等高壓發生裝置，以不大于40MPa（為保證地內壓控制合理范圍內，施工過程中根據地層調整壓力）的壓力將硬化材料從噴嘴噴射出去，并一邊將多孔管抽回。由于高壓噴射流具有強大的切削能力，因此，噴射的漿液一邊切削四邊土體，土體在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例及質量大小有規律地重新排列，漿液凝固后，便在土中形成設計形狀的加固體。

圖3 成樁施工示意圖

3.4 封孔施工措施

MJS成樁施工完成后，將鉆桿前端裝置的鉆頭部分抽出，對鉆桿前端裝置進行檢修。

卸下削孔水龍頭法蘭盤的注漿高壓管放入孔內，連接注漿泵，向孔內注漿，充分填充孔洞空間。

3.5 樁體檢測

MJS垂直旋噴樁完成后應采用取芯等手段檢測加固效果，全方位高壓噴射注漿成樁質量驗收應在施工結束28d后進行。應對旋噴樁的加固體進行檢鉆芯取樣驗，檢測數量不得小于3%且不得少于4根。

3.6 效果驗證

目前，石榴崗站至琶洲西區站盾構區間左、右線盾構機均已始發，且均通過了端頭加固范圍，監測數據無異常。

4 結語

MJS垂直加固技術作為盾構端頭加固的一種新方式，成功地應用于復雜地質條件下的盾構端頭加固，確保盾構順利始發。MJS加固技術通過超高壓（40MPa）及地內倒吸技術，使地面沉降得到了有效的控制，對淺埋管線及周邊建筑物的保護效果顯著，且樁體各項性能指標優良，地層加固效果明顯。同時MJS樁徑可達到2.2m，遠大于傳統高壓旋噴樁樁徑，可大大縮減施工樁數，縮減施工工期。MJS加固技術可應用于盾構端頭加固、建筑物地基隔離、承載性地基地質改良、下穿隧道地質隔離加固等加固工程，具有較好的推廣價值。