MJS工法膨潤土泥漿應(yīng)用實(shí)踐

陳立松

（1.廣東省佛山地質(zhì)局，廣東 佛山 528000；2.四會市飛來峰非金屬礦物材料有限公司，廣東 四會 526200）

【開發(fā)利用】

MJS工法膨潤土泥漿應(yīng)用實(shí)踐

陳立松

（1.廣東省佛山地質(zhì)局，廣東 佛山 528000；2.四會市飛來峰非金屬礦物材料有限公司，廣東 四會 526200）

結(jié)合MJS工法原理和膨潤土泥漿特性，在武廣高鐵地基固化施工現(xiàn)場進(jìn)行泥漿配制試驗(yàn)，對配漿用水做了分析測試，高硬度含鹽份的水質(zhì)明顯對膨潤土造漿性能產(chǎn)生了不利影響。通過加入泥漿助劑來改善泥漿的指標(biāo)，經(jīng)過對比試驗(yàn)，只有配方3的泥漿符合施工方要求，且泥漿沒有對水泥的凝固時間和固化強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。

MJS工法；膨潤土；泥漿試驗(yàn)；應(yīng)用實(shí)踐

Abstract: According to the principle of MJS and the mud characteristics of bentonite, the mud preparation test was carried out in the site of Wuhan-Guangzhou high-speed rail foundation consolidation. The water quality of the mud was tested. The water with high hardness and salt was adversely affected on the mud performance of bentonite. By adding a mud additive to improve the index of the mud, after the comparative test, only the mud of formula 3 meets the requirements and did not adversely affect the solidification time and curing strength of the cement.

Key words: MJS method; bentonite; mud test; application practice

近年來，隨著城市基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)的加速發(fā)展，地鐵建設(shè)、地下空間開挖等都對地下空間的穩(wěn)定造成影響，因此地下固化技術(shù)得到了極大的運(yùn)用，其中MJS(Metro Jet System)工法是近年發(fā)展起來用于地下工程加固的重要方法，又稱全方位高壓噴射成樁工法[1]?？梢赃M(jìn)行任意角度的加固，具有對地表管線、建筑物影響小，環(huán)境污染少，經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)點(diǎn)。隨著MJS工程量的增加，國內(nèi)對MJS專用膨潤土泥漿需求也穩(wěn)步增長，下面就結(jié)合施工實(shí)踐，對MJS工法用膨潤土泥漿的要求和配制方法做個總結(jié)。

圖1 MJS工法原理圖

1 MJS工法原理及方法

MJS工法是在傳統(tǒng)高壓旋噴工藝的基礎(chǔ)上，采用獨(dú)特的多孔管和前端裝置，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)制排漿，將多余的泥漿通過排泥孔排出，并且通過前端壓力監(jiān)測裝置對地內(nèi)泥漿壓力進(jìn)行監(jiān)測，保持泥漿壓力穩(wěn)定，從而減少對周邊環(huán)境的影響，克服了傳統(tǒng)旋噴工藝壓力過大、對周圍環(huán)境影響較大的缺點(diǎn)，同時還能進(jìn)一步保證成樁直徑[2]。MJS工法原理見圖1。

2 MJS工法對泥漿的要求

(1) 泥漿不能對改良體的固化強(qiáng)度產(chǎn)生任何有害影響。一般用水泥漿作為膠凝固化材料，泥漿不能對水泥的固化時間和固化強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，在使用泥漿時，需要進(jìn)行水泥強(qiáng)度影響試驗(yàn)。

(2) 泥漿中不能存在假顆粒、泥團(tuán)或未溶解的高分子材料。泥漿在使用過程中需要經(jīng)過三道篩網(wǎng)過濾，去除雜質(zhì)和粗顆粒，否則在注漿過程中會造成鉆桿堵塞，導(dǎo)致鉆進(jìn)失敗。

(3) 較高粘度和切力：只有泥漿的粘度和切力足夠，泥漿才能把破碎的鉆屑從孔中帶出，保持鉆孔清潔。當(dāng)連接鉆桿或臨時停鉆時，泥漿又能把鉆孔內(nèi)的鉆屑懸浮住，不致于很快下沉。

(4) 高膠體率：只有膠體率達(dá)標(biāo)，泥漿才不容易析水，在鉆進(jìn)過程中，泥漿能在孔壁中形成薄而韌的泥皮，保護(hù)孔壁，防止塌孔。

3 MJS工法膨潤土泥漿應(yīng)用實(shí)例

以廣州地鐵九號線，廣州北—花城路區(qū)間MJS水平加固工程為例。該區(qū)間盾構(gòu)隧道下穿武廣高鐵廣州北站，隧頂至武廣高鐵道床板底距離約10.0m，屬于淺埋隧道。根據(jù)鐵路部門要求，高鐵地基沉降控制最大不能超過5mm，且施工過程中不允許隆起[3]。施工單位為廣東華隧建設(shè)股份有限公司。

3.1 施工方法

為確保高鐵運(yùn)營及盾構(gòu)下穿施工萬無一失，采用在高鐵站場外側(cè)臨時開挖基坑，利用基坑對高鐵路基采用MJS水平旋噴樁進(jìn)行預(yù)加固，加固施工完成后采用泥水平衡盾構(gòu)進(jìn)行穿越施工。武廣高鐵地基用MJS加固簡圖見圖2。

圖2 MJS加固簡圖

3.2 水文地質(zhì)條件

MJS施工地段經(jīng)過詳細(xì)的地質(zhì)勘查，地層以粘性土、人工填土、沖洪積砂層為主，基礎(chǔ)性巖為石炭系灰?guī)r。地下水主要為溶洞水、砂層水、礫石巖空隙水，地下水與地表河流水相通，裂隙水補(bǔ)給主要來源于大氣降水和地表徑流水。

3.3 配漿水樣分析

因?yàn)槭┕び盟看?，配漿用水就近抽取施工現(xiàn)場的地表徑流水。為了指導(dǎo)泥漿配制，需要了解水質(zhì)情況，對配漿用水做了水質(zhì)分析，分析結(jié)果見表1。

表1 施工現(xiàn)場地表徑流水水質(zhì)分析結(jié)果

從表1可以看出，配漿用水pH值較正常，但水質(zhì)偏硬，且氯化物、硫酸鹽含量偏高，對膨潤土及一般的膨潤土助劑會產(chǎn)生不利的影響，容易造成泥漿分層、粘度降低，對泥漿配制不利。

3.4 配漿試驗(yàn)及指標(biāo)

現(xiàn)場使用兩個10m3左右箱子作為儲漿罐，儲漿罐中安裝有低速攪拌葉。泥漿由1m3的攪拌桶快速攪拌5min分散后，再泵到儲漿罐中繼續(xù)低速攪拌2.5h。泥漿材料和配漿技術(shù)方法全部由四會市飛來峰非金屬礦物材料有限公司提供，設(shè)計(jì)了三個配方在現(xiàn)場做對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。表2中鈉基土指的是湖南澧縣地區(qū)的鈣基膨潤土在含水30%～40%的半干法的條件下，加入3.5%的輕質(zhì)純堿，用擠壓鈉化設(shè)備擠壓反應(yīng)后再烘干磨粉；PO是由四會市飛來峰非金屬礦物材料有限公司開發(fā)的抗鹽泥漿助劑。

表2 膨潤土泥漿試驗(yàn)配方及指標(biāo)

3.5 試驗(yàn)結(jié)果及討論

配方1中單純用鈉基膨潤土配漿，因?yàn)榕錆{用水中含鈣鎂離子和鹽分，造成了泥漿的膠體率較低，不符合MJS施工要求，且單純用膨潤土造漿，泥漿的粘度、切力指標(biāo)也較低，不利于鉆屑的懸浮和輸送，容易造成卡鉆。配方2在配方1的基礎(chǔ)上添加了CMC(羧甲基纖維素)后，泥漿的粘度明顯提高，但切力提升不明顯，且膠體率也只有92%，這是因?yàn)镃MC不具備抗鹽污能力。配方3在配方1的基礎(chǔ)上添加了PO后，粘度和切力都得到了明顯提高，且泥漿的膠體率達(dá)到了100%，泥漿池中的泥漿靜止24h沒有發(fā)生析水現(xiàn)象。配方3的泥漿被抽取留樣后，送到廣東華隧建設(shè)股份有限公司的項(xiàng)目部實(shí)驗(yàn)室做泥漿與水泥的固化試驗(yàn)，結(jié)果表明，配方3的泥漿不會影響水泥的膠凝時間和后續(xù)水泥固化強(qiáng)度，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，只有配方3滿足施工方要求。

PO是由幾種有機(jī)物再聚合而成的高分子材料，分子量為100～300萬之間，具有長鏈高分子的特點(diǎn)，PO中含有羥基、羧基、丙酮酸等強(qiáng)親水性基團(tuán)，對水分子有強(qiáng)烈的吸附鎖定能力，所以PO溶于水后具有明顯的增稠能力。當(dāng)PO溶于水后，高分子的鏈狀骨架會纏繞，通過氫鍵、靜電力等作用力形成折疊的螺旋結(jié)構(gòu)，能有效的避免外界離子干擾，因此對含有高濃度的鹽水具有抵抗能力。

4 結(jié)論

(1) MJS工法對膨潤土泥漿的粘度、膠體率、切力都有較嚴(yán)格的要求，泥漿不僅要攜帶鉆屑能力好，且要在孔壁上形成薄而韌的泥皮。配方3泥漿在鉆進(jìn)過程中幾乎沒有發(fā)生鉆孔坍塌事故，全程施工較為順利。

(2) 造漿用水對膨潤土造漿指標(biāo)影響很大，特別是含鈣鎂離子、含鹽的水會造成泥漿粘度、膠體率降低，泥漿析水。

(3) 現(xiàn)場配漿過程中發(fā)現(xiàn)CMC的抗鈣鎂、抗鹽污能力差，換成PO后泥漿的粘度膠體率、粘度和切力都得到了較大改善。

(4) 泥漿助劑不能隨便添加，配好的泥漿即使指標(biāo)全部合格，也需要做泥漿與水泥的固化試驗(yàn)，檢測泥漿是否會對水泥的凝固時間和固化強(qiáng)度造成不利影響。

[1]李興國，高亮，王凱，等.MJS工法在緊鄰地鐵工程中的應(yīng)用[J].建筑施工，2016(2)：131.

[2]趙香山，李春濤，王建華.軟土中MJS工法樁施工環(huán)境效應(yīng)的數(shù)值分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2016(5)：1317.

[3]張碧文.淺埋盾構(gòu)下穿高鐵路基沉降分析及控制[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013(2)：109.

Application Practice of MJS Method Bentonite Mud

CHEN Li-song
(1. Foshan Geological Bureau of Guangdong Province, Foshan 528000, China;2. Sihui Feilaifeng Non-metal Mineral Co., Ltd., Sihui 526200, China)

TU52

A

1007-9386(2017)03-0010-02

2017-03-08