MJS工法樁在緊鄰地鐵承臺施工中的應(yīng)用

張慶偉 劉 浩

（中交三航局第三工程有限公司， 江蘇 南京 210011）

1 工程概況

本項目為一級公路兼城市主干路，設(shè)計時速為60km/h，起點與現(xiàn)狀西江路相交，止于橋林大道。道路總長度約為 13.25km，規(guī)劃紅線寬度為 60m，其中有約10km長度的建設(shè)路段與在正在運行的寧和城際地鐵共線，在共線部分的地鐵承臺外側(cè)2m的位置設(shè)置了兩排MJS工法樁：設(shè)計樁徑為2.4m，樁間凈距為1.2m，樁位的布置形式為梅花形，樁頂設(shè)置40cm碎石墊層。本項目全線共有19處設(shè)置了MJS工法樁，共536根，總長為6584延米。

2 工程特點

2.1 周邊環(huán)境

有約10km長度的建設(shè)路段與在正在運行的寧和城際地鐵共線，寧和城際地鐵橋墩、地下管線位于本項目的中分帶內(nèi)，共線段建設(shè)道路與寧和城際地鐵的承臺最小凈距為2m，施工距離較近，且部分樁位位于橋跨結(jié)構(gòu)下方，不便于起重吊裝，施工難度大。

2.2 工程地質(zhì)條件及地下水特征

本工程沿線場地自上而下地層主要為：雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、粉砂夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉砂、粉砂夾粉土、粉細砂、粉質(zhì)粘土、粉土夾粉砂、粉砂、圓礫、強風化泥質(zhì)粉砂巖、中風化泥質(zhì)粉砂巖?？蓜澐?大工程地質(zhì)層，15個亞層。

勘探期間測得淺層地下水穩(wěn)定水位標高5.5m至6m左右。水位變化主要受大氣降水和長江水位的影響，年水位變幅一般在 0.5～1.0m之間。地下水腐蝕性評價按Ⅱ類環(huán)境考慮。

3 MJS工法樁工程應(yīng)用

3.1 方案優(yōu)選

共線段建設(shè)道路與寧和城際地鐵的承臺最小凈距為2m，施工距離較近，工程設(shè)計圖紙中明確要求地基加固段的外側(cè)采用MJS工法樁進行加固，其主要原因是為了減小水泥攪拌樁施工時產(chǎn)生較大的擠土效應(yīng)對寧和城際地鐵的樁基和承臺影響。

本項目中MJS工法樁處理段落涉及的地層主要為雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、粉砂夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉砂，MJS工法樁不僅適用與以上地層環(huán)境，而且能夠滿足施工要求。（本工程砂性土:N＜15，有效樁徑：2600mm；粘性土:C＜10，有效樁徑：2400mm）

3.2 工法原理分析

MJS工法加固土樁在施工過程中采用了特定的多孔鉆頭及鉆桿，首先是通過高壓水泥漿對土體進行切割、攪拌，其次是通過主動吸泥裝置將孔內(nèi)泥土混合液進行置換排出，最后通過鉆桿前端的地內(nèi)壓力監(jiān)測裝置來監(jiān)測周邊土體壓力、保持加固區(qū)土體壓力穩(wěn)定。從而有效地抑制了隨攪拌隨噴射而導(dǎo)致地內(nèi)壓力增大，引起的地基隆起、沉降等現(xiàn)象，減小了對周邊環(huán)境的影響，提高了成樁質(zhì)量和樁體強度。

3.3 施工設(shè)備配置

MJS工法樁設(shè)備包括：引孔設(shè)備、注漿設(shè)備、強制排漿設(shè)備、監(jiān)測管理設(shè)備和動力設(shè)備。

引孔設(shè)備：MJS工法樁主機設(shè)備本身不具備鉆孔能力，因此需要借助引孔機進行輔助施工。引孔的設(shè)備主要有：引孔鉆機和泥漿泵。

拌漿、噴漿設(shè)備：水泥自動拌漿機、水泥儲蓄罐、高壓注漿泵、MJS專用噴射注漿機、空氣壓縮機等。

強制排漿設(shè)備：多孔管、強制吸漿裝置、高壓清水泵等。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

開挖泥漿導(dǎo)流槽及泥漿池→樁位放樣及引孔鉆機就位→鉆進引孔→MJS主機就位→下放套管及制備水泥漿→檢查引孔質(zhì)量→下放鉆桿→清水掃噴→提升噴漿→分段拆桿→噴漿結(jié)束→泥漿處理→鉆機移位

4.2 施工參數(shù)

MJS工法樁施工采用P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1，水泥用量為加固土體重量的40%，土體容重為1.85t/m3。采用28天鉆孔取芯做樁無側(cè)限抗壓強度試驗的方法進行檢測，檢測頻率2%，28天無側(cè)限抗壓強度≥0.8MPa。

4.3 施工步驟

（1）前期準備

1）場地平整（樁頂標高在地面以上）

對施工區(qū)域進行測量放樣，根據(jù)測量放樣范圍進行場地處理，處理要求為：場地平整，地基承載力負荷要求，表面無雜草樹根，無大石塊，清表后地面標高高出樁頂設(shè)計標高 80～100cm，對于地面標高不符合要求的段落，要進行填土夯實。

2）測量放樣

用全站儀復(fù)核MJS工法樁的施工控制點，復(fù)核無誤后進行樁位放樣并埋設(shè)標記，每樁 5個控制點，用灰線撒出，樁位放樣完成后，用鋼尺現(xiàn)場復(fù)核樁間距，確保樁孔中心偏差＜50mm。

3）開挖泥漿導(dǎo)流槽及泥漿池

在場地附近土筑一個泥漿池，泥漿池的容量大于單根樁體積的 1.3～1.5倍，并做好防護措施和警示標志。根據(jù)樁位放樣結(jié)果，在樁中心向兩側(cè)各50cm處開挖深度為1m的泥漿導(dǎo)流槽。

4）設(shè)備檢查

連接電源、數(shù)據(jù)線、各路管線、鉆頭和地內(nèi)壓力監(jiān)測顯示器連接，確認在鉆頭無荷載的情況下清零，管線連接確保密封，使管內(nèi)沒有空氣。

檢查設(shè)備的運行狀態(tài)，確保主機、空壓機、高壓泵、泥漿攪拌系統(tǒng)、MJS管理裝置等都能正常工作。

5）水泥漿制備

水泥漿采用自動拌漿機進行制備，使用前經(jīng)過了專業(yè)檢測機構(gòu)的標定，該套攪拌系統(tǒng)機械化程度高，計量精確，操控方便，制備的水泥漿性能穩(wěn)定。

（2）過程控制

1）引孔

引孔的質(zhì)量對后續(xù)成樁的質(zhì)量有很大影響，能夠提高鉆桿的安裝速度，減小注漿噴頭的噴漿阻力。本項目引孔機的鉆頭配備了三葉鉆頭及金剛石鉆頭，以便破除局部障礙。引孔機的平臺設(shè)置 4個液壓支腿，通過液壓支腿調(diào)節(jié)樁架橫向和豎向的垂直度，確保引孔中心與樁位中心誤差＜50mm，垂直度誤差＜1%。

引孔采取正循環(huán)施工工藝，有效地減小了塌孔的概率，泥漿采用挖方段棄土（黏土）造漿，性能滿足施工要求，比重為:1.3g/cm3，粘度控制在18～28s。鉆進過程中要根據(jù)地勘報告和引孔鉆機的抖動情況調(diào)整鉆進速度，引孔后立即進入下道工序，縮短放置時間。

2）鉆機就位及下放鉆桿

引孔完成后進行引孔檢測，檢測樁徑和樁長，在滿足施工要求后方可就位主機，機架放置平穩(wěn)后要進行校零。

鉆桿與鉆桿對接時要認真檢查密封圈的密封情況，看是連接處是否缺失或損壞，鉆桿和鉆頭對接完成后，需檢查地內(nèi)壓力顯示是否正常，確定顯示正常后方可繼續(xù)下鉆，如遇到異常情況，需要拆桿檢查鉆桿的連接是否密封和鉆頭的壓力感應(yīng)器是否正常工作。在鉆桿下放過程中如果遇到下放困難的情況，可以先打上切削水進行削孔鉆進，直至鉆桿下放至設(shè)計深度。鉆頭到達設(shè)計深度后，進行鉆桿校零，使動力頭的“0”刻度線、鉆桿噴頭、鉆桿上校核線處于同一條直線上。

3）提升噴漿

提升噴漿前需要系統(tǒng)性的檢查各設(shè)備的連接狀態(tài)，確保連接質(zhì)量后設(shè)定施工參數(shù)，施工參數(shù)包括引拔步距、擺噴角度、回轉(zhuǎn)數(shù)、噴漿壓力等，各項參數(shù)設(shè)定好之后，方可正常提鉆噴漿。

噴漿過程中，需要先打開倒吸水流管和倒吸空氣管，確定正常排漿后，再打開排泥閥門，開啟主空氣空壓機和高壓水泥泵。為了保證樁底的施工質(zhì)量，需要在正式噴漿前用水向上噴設(shè)10cm，壓力控制在20Mpa，噴射時間控制在5min，待一切正常后再切換噴射介質(zhì)（水切換成水泥漿），將鉆桿重新下放到樁底標高處開始正式提鉆噴漿。

噴射的全過程由電腦主機控制，按設(shè)定的施工參數(shù)進行施工，在提升了一根鉆桿后，主機操作人員按下暫停鍵，切換噴射介質(zhì)（水泥漿切換成水），待水泥漿泵壓力有下調(diào)趨勢，說明水流介質(zhì)已到達噴頭的位置，此時關(guān)閉水泥漿泵、主空氣管、倒吸空氣管和倒吸水流管，待鉆桿泄壓后方可進行拆卸。鉆桿拆卸完成后切換噴射介質(zhì)（水切換成水泥漿），為確保搭接部分的樁身質(zhì)量，正常噴漿前，需將鉆桿向下調(diào)一個步距（一個步距 2.5cm），讓噴頭進入已完成的樁體內(nèi)方可正常噴漿。重復(fù)上述施工環(huán)節(jié)，直至單樁施工完成。

正式噴射過程中人工操作需要注意的事項：

①高壓水泥泵開啟時，初始壓力不能太高，應(yīng)逐級增加壓力，直至達到設(shè)定壓力，在達到設(shè)定壓力后需確認地內(nèi)壓力是否處于正常狀態(tài)，再確認壓力正常后方可開始提升噴漿。在噴射介質(zhì)切換時（水切換成水泥漿），主漿壓力表的壓力值會自動上升，當壓力發(fā)生突變時需要及時調(diào)節(jié)壓力，確保噴漿質(zhì)量。

②提鉆噴漿過程時要實時監(jiān)測地內(nèi)壓力的變化，當發(fā)現(xiàn)地內(nèi)壓力異常時，需要及時調(diào)整排漿閥的大小，確保地內(nèi)壓力在安全范圍內(nèi)。

③在鉆桿拆卸的過程中，要認真地檢查鉆桿接頭處的密封圈質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸線是否完好無損，當?shù)貎?nèi)壓力顯示正常后，方可繼續(xù)噴漿。鉆桿拆卸后，需要立即對鉆桿進行沖洗。

（3）監(jiān)控量測控制

并線段寧和城際承臺監(jiān)測：在距離寧和城際承臺2～5m范圍內(nèi)，進行承臺位移及沉降監(jiān)測。

承臺周圍土體變形監(jiān)測：成樁施工過程中在距離承臺邊約 2m的位置布測斜管，來監(jiān)控兩者之間的土體位移情況，而且在成樁過程中對地面沉降也進行監(jiān)測。

5 施工效果檢查

在MJS工法樁施工時，通過實時監(jiān)控，控制地內(nèi)壓力以及提升步距，很好地控制住了周邊土體的沉降和位移。在施工完成28天后進行了鉆芯取樣工作。檢測結(jié)果顯示其樁徑達到了2.41～2.45m，強度達到了0.84～2.5MPa，滿足施工要求，在開挖過程中，發(fā)現(xiàn)了周邊的土體也得到了一定的加固的效果，特別是需要補強的區(qū)域，土體開挖后正面的自立性很強，而且開挖過程中滲水現(xiàn)象基本沒有發(fā)生，達到了預(yù)期的設(shè)想。

6 施工中常見問題及處理措施

6.1 引孔過程中塌孔

原因分析：使用的泥漿性能指標不合格，未按要求進行泥漿制備；引孔速度過快，對周邊土體擾動大，導(dǎo)致局部塌孔。

處理措施：泥漿制備嚴格按要求進行，下鉆前檢測泥漿性能，達標后方可開鉆；安排專人監(jiān)督操作人員，根據(jù)地勘報告和鉆桿抖動情況控制引孔速度。

6.2 倒吸泥管道堵塞，泥漿置換效果差

原因分析：在通過淤泥層時堵管次數(shù)較多，上切削水難以將淤泥徹底切削，切削粒徑超過排泥管管徑，導(dǎo)致倒吸泥管道堵塞。

處理措施：目前僅發(fā)現(xiàn)增大上切削水的壓力，可以降低堵管次數(shù)，但是未能找到完全避免堵管的措施，在發(fā)生倒吸泥管道發(fā)生堵管后，只能提出鉆桿，拆卸后進行通管，再重新下鉆噴漿。

6.3 主漿管流量計監(jiān)測異常

原因分析：首先主漿噴頭本身就屬于易損耗零件，其次是日常保養(yǎng)不到位，在單樁施工完成后未能及時清理噴頭內(nèi)部殘留物，導(dǎo)致在使用過一段時間后流量計的流量會突然增大。

處理措施：注重日常養(yǎng)護，在單樁施工完成后及時清洗噴頭內(nèi)部殘留物，如在施工過程中發(fā)生主將流量突然增大的情況，首要因素應(yīng)該考慮跟換鉆頭。

7 結(jié)語

MJS工法是全方位高壓噴射工法，可以實現(xiàn)水平、豎直、傾斜各個方向、任意角度的施工。施工過程中采用了特定的多孔鉆頭及鉆桿，通過鉆桿前端的地內(nèi)壓力監(jiān)測裝置和主動吸泥裝置將孔內(nèi)泥土混合液進行置換排出，保持了加固區(qū)土體壓力的穩(wěn)定。從而有效地抑制了地基隆起、沉降等現(xiàn)象，減小了對周邊環(huán)境的影響，提高了成樁質(zhì)量和樁體強度。