穿沁隧洞檢修井MJS加固工法工藝與單價(jià)分析的探討

摘 要：MJS工法（Metro Jet System）即全方位高壓噴射灌漿法，是一種能夠進(jìn)行360°全方位地基加固的施工技術(shù)。與傳統(tǒng)的高壓噴射灌漿技術(shù)相比，MJS工法具有更深的處理深度、更大的樁體直徑和強(qiáng)度、更短的施工周期，并且對(duì)周圍地層和環(huán)境的影響較小等優(yōu)點(diǎn)，目前水利行業(yè)尚無(wú)相關(guān)的定額標(biāo)準(zhǔn)。本文以河南省西霞院水利樞紐輸水及灌區(qū)穿沁隧洞檢修井工程為背景，簡(jiǎn)要介紹了MJS工法的原理與施工工藝，結(jié)合《上海市軌道交通工程預(yù)算定額》與《廣東省軌道交通工程綜合定額》及施工現(xiàn)場(chǎng)的工料機(jī)消耗量，分析了MJS工法的單價(jià)組成，提出了適用于該工程的MJS加固工法綜合單價(jià)。

關(guān)鍵詞：MJS工法；綜合單價(jià)；地基加固

1 概述

高壓旋噴注漿法是在化學(xué)注漿法的基礎(chǔ)上，采用高壓水射流切割技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始在工程領(lǐng)域推廣這一技術(shù)，土體經(jīng)漿液加固后，形成防滲帷幕，減少地基變形，有效防止砂土液化、管涌和基坑隆起等問(wèn)題，從而提高地基承載力。20世紀(jì)90年代開(kāi)始，隨著工程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，該技術(shù)逐漸普及并改進(jìn)，出現(xiàn)了多種創(chuàng)新工法，MJS工法（Metro Jet System）便是其中之一。MJS工法又稱全方位高壓噴射技術(shù)，該工法能夠進(jìn)行超深度加固，適用于水平及傾斜地層，最大的特點(diǎn)是配備了自動(dòng)化設(shè)備來(lái)調(diào)控和測(cè)量地內(nèi)壓力。目前，MJS工法在水利工程中的應(yīng)用較為有限，水利行業(yè)尚未制定相關(guān)定額標(biāo)準(zhǔn)。

本文結(jié)合河南省西霞院水利樞紐輸水及灌區(qū)工程穿沁隧洞檢修井的施工條件，參考《上海市軌道交通工程預(yù)算定額》《廣東省軌道交通工程綜合定額》和現(xiàn)場(chǎng)施工的工料機(jī)消耗量，分析探討了MJS工法的單價(jià)組成，提出了適用于本工程的MJS工法綜合單價(jià)。

2 MJS工法在河南省西霞院水利樞紐輸水及灌區(qū)工程穿沁隧洞檢修井的應(yīng)用

河南省西霞院水利樞紐輸水及灌區(qū)工程，是國(guó)務(wù)院第48次常務(wù)會(huì)議確定的172項(xiàng)節(jié)水供水重大工程之一，也是河南省近期實(shí)施的10項(xiàng)重大水利工程之一。穿沁隧洞作為該工程的關(guān)鍵建筑結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)總干渠穿越沁河，全長(zhǎng)2850m，采用泥水平衡盾構(gòu)法施工。盾構(gòu)機(jī)從沁河西岸的始發(fā)井出發(fā)，沿路徑向東下穿方陵村、沁河右岸大堤、沁河主河道及左岸大堤，最終至沁河?xùn)|岸的檢修井接收。

穿沁隧洞的檢修井設(shè)置于沁河?xùn)|岸，距離左岸大堤坡腳約290m。主要功能是在隧洞進(jìn)行檢修時(shí)將積水排出，并在施工階段作為盾構(gòu)機(jī)的接收井。其平面為圓形，外徑為21.8m，內(nèi)徑為16.4～15.4m，井頂高程為95.56m，井底高程為49.81m，井深達(dá)45.75m。檢修井的結(jié)構(gòu)采用地連墻圍護(hù)加滿堂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，地連墻的外徑為21.8m，內(nèi)徑18.8m，墻體厚度1.5m，內(nèi)襯墻的厚度在1.2～1.7m之間，自上而下采用逆作法施工，底板厚度為3m。

高壓噴射灌漿作為檢修井施工和盾構(gòu)掘進(jìn)的臨時(shí)防滲、加固措施，共布置了3處，分別為檢修井高噴封底、盾構(gòu)接收洞口地基加固處理、地下連續(xù)墻接縫防滲處理。

本工程處理深度大，防滲封底難度大，已建工程可參考經(jīng)驗(yàn)少，初步設(shè)計(jì)階段經(jīng)多次討論咨詢，最終確定采用高壓噴射灌漿進(jìn)行封底防滲處理。初步設(shè)計(jì)批復(fù)的處理措施為高壓噴射灌漿封底處理，批復(fù)的檢修井封底防滲施工工期為10個(gè)月。

項(xiàng)目開(kāi)工后，施工單位依據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)高壓噴射灌漿工藝進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，采用雙高壓三重管法和MJS法兩種工藝均能滿足地基防滲和加固要求。最終為加快工程進(jìn)度、確保盾構(gòu)出洞工期節(jié)點(diǎn)，保證整個(gè)穿沁隧洞項(xiàng)目的工期目標(biāo)，最終決定采用MJS工法進(jìn)行高壓噴射灌漿加固。

3 MJS工法工藝特點(diǎn)

MJS工法是在傳統(tǒng)高壓噴射灌漿法基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，增加了前端施工裝置，核心技術(shù)包括主動(dòng)排泥和孔內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)。該裝置具有以下特點(diǎn)：（1）配備三個(gè)獨(dú)立噴嘴，分別用于向地層噴射硬化材料、高壓空氣和高壓水。（2）內(nèi)置壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)孔內(nèi)壓力并將數(shù)據(jù)傳輸至控制中心。（3）設(shè)有主動(dòng)排泥口，通過(guò)高速流體產(chǎn)生負(fù)壓，主動(dòng)吸走多余泥漿。

MJS工法通過(guò)采用特殊的前端施工裝置和多孔管，與傳統(tǒng)高壓噴射灌漿工法相比，具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)。（1）傳統(tǒng)高壓噴射工法僅能在豎直方向施工，而MJS工法可以在豎直、水平和傾斜方向上施工，并且能夠處理更大的深度。（2）傳統(tǒng)高壓噴射工法形成的樁體直徑較小、強(qiáng)度較低，而MJS工法能夠形成更大直徑和更高強(qiáng)度的樁體。（3）傳統(tǒng)高壓噴射工法采用被動(dòng)排泥方式，施工過(guò)程中容易造成地面隆起，MJS工法采用主動(dòng)排泥裝置，在加固深層地基時(shí)能夠保持孔內(nèi)壓力的穩(wěn)定，顯著減少施工對(duì)周圍地層和環(huán)境的影響。（4）傳統(tǒng)旋噴工藝的排泥，是使泥漿通過(guò)鉆桿周邊的間隙，在地面上自然排出，但深處的排泥比較困難，因?yàn)槌钐幍你@桿與高壓旋噴口四周的地內(nèi)壓力增大，往往會(huì)導(dǎo)致噴射效率下降。

在本工程兩種施工工藝的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，驗(yàn)證了上述特點(diǎn)。采用雙高壓三重管法時(shí)，在地下50m深處形成的樁徑約為1.0m，而使用MJS工法時(shí)，在同一深度下樁徑可達(dá)到2.0m。因此，采用MJS工法能夠有效減少樁體數(shù)量，顯著縮短施工周期。

4 MJS工法施工工藝

MJS工法施工工藝流程主要包括以下步驟。（1）施工前準(zhǔn)備設(shè)備安裝（鉆機(jī)、高壓泵、空壓機(jī)、排漿系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)裝置）并按設(shè)計(jì)配制水泥漿液。（2）精準(zhǔn)定位鉆機(jī)并調(diào)平垂直度后，采用跟管鉆進(jìn)或泥漿護(hù)壁工藝鉆孔至預(yù)定深度，防止孔壁坍塌。（3）隨后啟動(dòng)高壓泵與空壓機(jī)，通過(guò)鉆頭側(cè)向噴嘴高速噴射漿液與空氣混合流，同步以低速旋轉(zhuǎn)和勻速后退的方式切割土體，同時(shí)通過(guò)鉆桿內(nèi)置多孔管實(shí)時(shí)排出廢漿，有效控制地層壓力。（4）施工中利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噴射壓力、漿液流量、排漿量及周邊土體位移，動(dòng)態(tài)調(diào)整噴射參數(shù)以確保成樁質(zhì)量與環(huán)境安全。（5）噴射至設(shè)計(jì)樁頂后形成圓柱或扇形狀加固體，最后通過(guò)鉆孔取芯檢測(cè)樁體強(qiáng)度，結(jié)合測(cè)斜儀、探地雷達(dá)驗(yàn)證樁徑、連續(xù)性及垂直度。

5 單價(jià)分析

由于MJS工法是近年來(lái)從國(guó)外引進(jìn)的技術(shù)，目前水利工程尚未制定相關(guān)定額，國(guó)內(nèi)可參考的定額目前只有《上海市軌道交通預(yù)算定額》和《廣東省城市軌道交通工程綜合定額》。本文基于這兩個(gè)定額和傳統(tǒng)水利部定額分別進(jìn)行單價(jià)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工料機(jī)消耗數(shù)據(jù)，初步擬定與本工程實(shí)際情況相符的施工定額。

5.1 水利部部頒水利預(yù)算定額

《水利建筑工程預(yù)算定額》（水總〔2002〕116號(hào)）中提出，七14鉆機(jī)鉆（高壓噴射）灌漿孔的孔深小于或等于40m，孔徑不小于130mm；七15高壓噴射灌漿，采用三管法施工，按照不同地層和孔口裝置按m計(jì)價(jià)。在綜合單價(jià)中，人工費(fèi)占比為15.3%，材料費(fèi)占比為52.1%，機(jī)械費(fèi)占比為32.6%。

5.2 上海市軌道交通預(yù)算定額

根據(jù)《上海軌道交通預(yù)算定額》（SHA3312016），MJS高壓噴射樁（含鉆孔）是根據(jù)設(shè)計(jì)加固樁的截面面積和設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，以“m3”單位進(jìn)行計(jì)算。采用081212垂直高壓噴射MJS（50m以內(nèi)）子目進(jìn)行分析，在綜合單價(jià)中，人工費(fèi)占比為4.42%，材料費(fèi)占比為10.25%，機(jī)械費(fèi)占比為85.33%。

5.3 廣東省城市軌道交通工程綜合定額

根據(jù)《廣東省城市軌道交通工程綜合定額》（2018），MJS全方位大直徑高壓旋噴樁根據(jù)鉆進(jìn)角度和空樁、實(shí)樁按照設(shè)計(jì)圖示尺寸以“m”為單位進(jìn)行計(jì)算。采用M1367 MJS豎直實(shí)樁（半徑1.0m，扇形160°，深度0～60m）子目分析，綜合單價(jià)中，人工費(fèi)占比為3.21%，材料費(fèi)占比為51.98%，機(jī)械費(fèi)占比為44.81%。

5.4 對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)各參考定額消耗量進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下結(jié)論。（1）MJS工法的人工消耗約為傳統(tǒng)高壓旋噴注漿法單米成樁（含鉆孔）消耗的3～4倍；（2）傳統(tǒng)高壓旋噴注漿法單米成樁（含鉆孔）的機(jī)械消耗約是MJS工法的10倍；（3）《上海市軌道交通預(yù)算定額》和《廣東省城市軌道交通工程綜合定額》中關(guān)于MJS工法材料消耗量差異較大，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際用量調(diào)整。

5.5 本工程綜合單價(jià)的初步確定

根據(jù)以上分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，綜合單價(jià)的主要影響因素為MJS旋噴機(jī)設(shè)備和每米的水泥消耗量。考慮到本工程地層為中細(xì)砂層，MJS法高噴所形成的樁徑為2.0m，每米水泥消耗量為2.2t。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，確定了本工程中MJS高噴（2.0m樁徑）的綜合單價(jià)。

5.6 水利部最新編制規(guī)定中的相關(guān)調(diào)整

經(jīng)水利部審查批準(zhǔn)，2025年4月1日正式執(zhí)行最新的《水利工程設(shè)計(jì)概（估）算編制規(guī)定》及水利工程系列定額，該編制規(guī)定對(duì)直接費(fèi)費(fèi)率和間接費(fèi)費(fèi)率做出了調(diào)整，明確了施工安全生產(chǎn)專項(xiàng)費(fèi)項(xiàng)目劃分，對(duì)應(yīng)新編制規(guī)定的取費(fèi)，MJS高壓噴射樁綜合單價(jià)調(diào)減約5.5%；另計(jì)施工安全生產(chǎn)專項(xiàng)費(fèi)，費(fèi)率為（1+其他臨時(shí)工程費(fèi)率）的2.5%，以上兩項(xiàng)建安費(fèi)較原綜合單價(jià)調(diào)減約3.0%。

結(jié)語(yǔ)

MJS工法是近年從國(guó)外引進(jìn)的新技術(shù)，該工法具有處理范圍廣、成樁直徑大、強(qiáng)度高、工期短、對(duì)周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合施工工藝，參考現(xiàn)有的定額單價(jià)分析，可以看出，MJS全方位高壓噴射灌漿法的單價(jià)比普通工法的高壓噴射灌漿單價(jià)高出很多。影響單價(jià)的主要因素為MJS成樁設(shè)備臺(tái)班單價(jià)較高和水泥、膨潤(rùn)土等主要材料的消耗量較大。隨著該工法的推廣普及，MJS成樁設(shè)備臺(tái)班單價(jià)有望逐步降低，該工法的單價(jià)也會(huì)降低。

參考文獻(xiàn)：

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［3］上海市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會(huì).上海市軌道交通工程預(yù)算定額：SHA3312016［S］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2016.

［4］廣東省建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)定額站，廣東省工程造價(jià)協(xié)會(huì).廣東省城市軌道交通工程綜合定額［S］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2018.

作者簡(jiǎn)介：張玉婉（1987— ），女，漢族，河南開(kāi)封人，本科，水利工程師，研究方向?yàn)樗こ淘靸r(jià)。