超高壓噴漿MJS 和 RJP 工法的質(zhì)量控制要點(diǎn)

劉偉鵬（中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)工程咨詢有限公司， 江蘇 蘇州 215000）

0 引 言

隨著超高層建筑越來越多，其深基坑的復(fù)雜性促使在設(shè)計(jì)、施工時(shí)就要深思熟慮，一些新的工藝也隨之產(chǎn)生。目前土體加固方面大多采用三軸攪拌樁、高壓旋噴樁，以及超高壓噴射注漿的全方位高壓噴射（Metro Jet System，MJS）工法和三重管高壓噴射灌漿（Rodin Jet Pile，RJP）工法等。本文以具有代表性的長(zhǎng)三角區(qū)域某超高層深基坑項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目”）為例，就 MJS 工法和 RJP 工法與常用的高壓旋噴工藝的不同點(diǎn)，以及 MJS工法和 RJP 工法的質(zhì)量控制要點(diǎn)展開討論，供相關(guān)監(jiān)理人員參考。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)比較

設(shè)計(jì)中，三軸攪拌樁多用于深基坑常規(guī)深度的外圍止水帷幕、槽壁加固和土體加固等，高壓旋噴樁多用于坑中坑的側(cè)壁加固或局部埋深較深的豎向構(gòu)筑物（件）的外側(cè)加固，而超高壓噴射注漿的 MJS 工法和 RJP 工法則更多地用于超深部位的槽壁加固，如地下連續(xù)墻接頭部位的土體加固、地鐵基坑等。本項(xiàng)目采用的高壓旋噴、MJS 工法和RJP 工法主要設(shè)計(jì)參數(shù)，如表 1 所示。

表1 本項(xiàng)目采用的高壓旋噴、MJS 工法和 RJP 工法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)

從表 1 可以看出，MJS 工法和 RJP 工法與高壓旋噴相比，在施工深度方面要深得多，漿液噴射壓力也大得多，噴漿速率要求更慢，成樁直徑更大。此外，MJS 工法和RJP 工法都可以控制鉆桿噴射角度形成 180° 半圓樁或 360°全圓樁；MJS 工法因有回漿釋壓要求，對(duì)周邊土體的擾動(dòng)較 RJP 工法更小，可應(yīng)用于臨地下重要保護(hù)建筑物、臨地鐵側(cè)區(qū)域等的施工建設(shè)。

2 施工前期準(zhǔn)備要點(diǎn)

（1）審核非原位試樁施工方案。由于設(shè)計(jì)給出的參數(shù)值需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況，在非原位進(jìn)行施工試樁，根據(jù)最終 28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的試樁施工參數(shù)作為正式施工的控制依據(jù)。非原位試樁方案應(yīng)以設(shè)計(jì)參數(shù)為基礎(chǔ)，有差別地選擇幾組控制參數(shù)值，在現(xiàn)場(chǎng)施工 2～3 根試樁，最終選擇最佳的組合方案。

（2）現(xiàn)場(chǎng)非原位試樁。非原位試樁及正式工程樁都應(yīng)注重引孔成型質(zhì)量、試噴、下鉆桿和壓力噴漿等幾個(gè)環(huán)節(jié)。引孔設(shè)備應(yīng)配備圓筒合金鉆頭，孔深應(yīng)大于設(shè)計(jì)孔深1 m，鉆孔垂直度應(yīng)符合要求；當(dāng)鉆頭、首節(jié)鉆桿、壓力泵和數(shù)控后臺(tái)等組裝調(diào)試完畢后，須進(jìn)行帶水試噴；下鉆桿前應(yīng)嚴(yán)格檢查鉆桿內(nèi)孔是否通暢、接頭是否密封、信號(hào)數(shù)據(jù)線是否完好等；壓力噴漿必須按照設(shè)定的控制參數(shù)進(jìn)行施工，監(jiān)理應(yīng)在過程中嚴(yán)格監(jiān)控。表 2 列出了本項(xiàng)目超高層 4 個(gè)試樁設(shè)定的施工控制參數(shù)，與設(shè)計(jì)參數(shù)值相同的氣流壓力、漿液流量、切削水壓及流量等未列入其中，4 個(gè)試樁均進(jìn)行了土體壓力監(jiān)測(cè)。在試樁施工過程中，第 ③ 組噴漿壓力采用 50 MPa，在地質(zhì) ⑨-1粉質(zhì)黏土夾粉土層（相對(duì)標(biāo)高 －25 m～－29 m、承載力特征值 180 kPa）出現(xiàn)了土體壓力超出設(shè)計(jì)控制要求的情況。

表2 本項(xiàng)目 4 個(gè)試樁設(shè)定的施工控制參數(shù)

（3）最終施工方案的確定及作業(yè)前交底。根據(jù)表 2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果以及施工過程中的情況，取最優(yōu)的第 ② 組作為后續(xù)正式的施工控制參數(shù)值，形成最終施工方案，經(jīng)施工單位內(nèi)審、監(jiān)理單位審核后執(zhí)行；督促施工單位對(duì)作業(yè)班組進(jìn)行詳細(xì)的書面交底，內(nèi)容涵蓋施工流程、控制參數(shù)值、關(guān)鍵控制點(diǎn)、停工待檢點(diǎn)、施工記錄填寫、交接班制度以及注意事項(xiàng)等。

（4）MJS 工法和 RJP 工法的施工流程。如圖 1 所示，MJS 工法和 RJP 工法在施工流程上基本相同，但 MJS 工法對(duì)場(chǎng)地內(nèi)土體壓力值有更加嚴(yán)格的要求，施工中增加了土體壓力監(jiān)測(cè)、暫停噴漿、調(diào)整壓力值及回漿釋壓等控制環(huán)節(jié)。

圖1 MJS 工法和 RJP 工法施工流程圖

3 施工中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 設(shè)備就位及調(diào)試、驗(yàn)收

（1）設(shè)備就位。引孔設(shè)備和噴漿設(shè)備均應(yīng)平穩(wěn)并水平地安裝在經(jīng)放樣復(fù)核準(zhǔn)確的樁位孔上；鉆桿軸線垂直對(duì)樁位孔中心線，鉆桿保持垂直，其傾斜度不得大于規(guī)范及設(shè)計(jì)要求（通常要求為 1%）。監(jiān)理應(yīng)對(duì)此步驟進(jìn)行測(cè)量工序驗(yàn)收。

（2）設(shè)備檢查。施工前檢查注漿設(shè)備和管路系統(tǒng)并進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)試樁結(jié)果進(jìn)行調(diào)整并設(shè)置各施工參數(shù)；管路系統(tǒng)的密封圈必須良好，各通道和噴嘴通暢、無異況；檢查計(jì)量器具的校訂周期并確認(rèn)其有效；吸漿軟管、高壓泵與鉆桿間的耐高壓軟管連接良好、無破損，接頭使用卡口接頭，并有密封圈壓緊；設(shè)備調(diào)試完畢并應(yīng)經(jīng)施工單位自檢合格后由監(jiān)理驗(yàn)收。

3.2 開槽、引孔及下放套管

先查看地質(zhì)報(bào)告和管線圖，再根據(jù)施工圖進(jìn)行樁位放樣，然后沿樁位中心線開挖溝槽。溝槽寬度約為 1 m，深度在 1 m～2 m 之間，以保證溝槽有一定的儲(chǔ)漿功能。

根據(jù)地質(zhì)情況，選擇符合要求的引孔設(shè)備（如 GYQ-200B 型鉆機(jī)）。鉆頭宜采用合金材質(zhì)，并加設(shè)導(dǎo)正器。制備比重為 1.2～1.3 的膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行鉆孔。鉆孔時(shí)應(yīng)時(shí)刻觀測(cè)鉆桿，確保引孔垂直度滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，若遇障礙物應(yīng)降低鉆速、反復(fù)切削。引孔深度宜大于設(shè)計(jì)孔深0.5 m～1 m，最后使用導(dǎo)正器進(jìn)行掃孔，并灌入泥漿比重約 1.3 的泥漿，以防塌孔。

引孔完成后，超過 30 m 深度的應(yīng)置入外套管。監(jiān)理應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核所有外套管的長(zhǎng)度，確保下放深度滿足設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高的要求。

3.3 鉆機(jī)試噴、下鉆桿

噴漿設(shè)備組裝時(shí)，首先卸下鉆頭前端的切削頭，將鉆頭裝入主機(jī)動(dòng)力頭內(nèi)，檢查卡盤和排泥口以及壓力感應(yīng)器位置，準(zhǔn)確就位后夾緊卡盤；其次開啟下部液壓夾頭，操作進(jìn)給開關(guān)將動(dòng)力頭降至合適位置，并裝上前端切削頭；最后安裝倒吸空氣適配器、水龍頭等，確認(rèn)各路管線均通暢良好。

試噴時(shí)應(yīng)將旋轉(zhuǎn)鉆頭噴嘴旋至合適位置，避開人群以免發(fā)生安全事故。先采用清水替代水泥漿進(jìn)行試噴，主機(jī)及后臺(tái)操作人員配合依次開啟主空氣泵和注漿泵，再依次開啟倒吸氣泵和排漿倒吸泵，確認(rèn)鉆頭噴射過程和倒排漿均運(yùn)行正常。一切正常后方可進(jìn)行后續(xù)的水泥漿噴射工序。

提前將鉆桿清洗干凈，檢查鉆桿孔內(nèi)是否通暢，密封圈的密封性能是否良好。安裝人員應(yīng)對(duì)放入鉆桿信號(hào)線孔內(nèi)的信號(hào)數(shù)據(jù)線連接情況進(jìn)行確認(rèn)；鉆桿對(duì)接時(shí)，內(nèi)六角螺栓必須連接緊密，采用電動(dòng)緊固器后應(yīng)用手動(dòng)扳手檢查確認(rèn)一遍。根據(jù)實(shí)際孔深確定鉆桿下放根數(shù)，最后一節(jié)鉆桿下放時(shí)需控制好鉆頭在孔底的標(biāo)高，宜比實(shí)際引孔底標(biāo)高高出約 20 cm。監(jiān)理應(yīng)對(duì)此步驟進(jìn)行旁站、驗(yàn)收。

3.4 提鉆噴漿

噴射前應(yīng)提前通知后臺(tái)按照試樁后確定的水灰比制備水泥漿。要求水泥漿進(jìn)入注漿泵前的過濾情況必須良好（一般為 3 道過濾），以防異物和較大水泥顆粒堵塞泵管和噴嘴，配置好的水泥漿液宜在 0.5 h 內(nèi)使用完。按照試樁后確定的各參數(shù)值設(shè)定主機(jī)參數(shù)，并完成校零工作，校零時(shí)鉆桿上面的白線應(yīng)正對(duì)主機(jī)正前方。監(jiān)理工程師對(duì)設(shè)備各參數(shù)的設(shè)定值、水灰比、注漿方向、噴射角度、回轉(zhuǎn)速度、提拔速度及各項(xiàng)壓力控制值等進(jìn)行驗(yàn)收，并簽署驗(yàn)收記錄表。

進(jìn)入噴射階段時(shí)，先打開倒吸空氣泵和倒排泵，再次確認(rèn)排泥管路正常，然后打開主空氣泵和注漿泵，調(diào)整泵的壓力達(dá)到 20 MPa～30 MPa，然后將水切換成水泥漿，調(diào)節(jié)壓力至施工設(shè)定值（45 MPa），打開步進(jìn)開關(guān)，開始噴射施工。

當(dāng)提鉆噴漿需卸鉆桿時(shí)，應(yīng)在完成該段噴漿結(jié)束前約30 s 內(nèi)將水泥漿切換成水，然后即刻停止噴射、拆除鉆桿（一般情況下每噴 3 m 拆 1 次桿）。每次拆桿時(shí)，應(yīng)注意將注漿泵的壓力值下降至安全范圍后，隨后依次關(guān)閉前臺(tái)設(shè)備和后臺(tái)設(shè)備，最后拆除鉆桿；分段提升時(shí)，每次噴漿應(yīng)與原停噴區(qū)段搭接 0.1 m，中斷噴漿施工在 1 h 時(shí)，恢復(fù)噴漿須與原停噴區(qū)段搭接 0.5 m。

提鉆時(shí)應(yīng)同步提升外套管，鉆桿與外套管底標(biāo)高應(yīng)相差6 m～12 m。提鉆后應(yīng)及時(shí)清洗干凈拆卸后的鉆桿、套管。

在整個(gè)提鉆噴漿和拆卸鉆桿及套管過程中，監(jiān)理應(yīng)對(duì)后臺(tái)水泥漿制備、前臺(tái)噴漿等進(jìn)行全過程旁站，并如實(shí)填寫旁站記錄。

3.5 壓力控制

對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)土體壓力值的控制，MJS 工法比 RJP 工法提出了更加嚴(yán)格的要求。MJS 工法要求施工人員在噴漿過程中必須密切關(guān)注地內(nèi)土壓力和泥漿排放情況，及時(shí)控制排泥閥門的大小，確保地內(nèi)土壓力值控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)土體壓力值大于設(shè)計(jì)控制系數(shù)時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取暫停噴漿、調(diào)整壓力值和回漿釋壓等措施，否則地內(nèi)土壓力過大將會(huì)對(duì)該 MJS 樁外側(cè)的重要建筑物產(chǎn)生影響，并伴有嚴(yán)重的安全隱患。

4 施工后的要求

（1）成品保護(hù)完好。MJS 樁和 RJP 樁施工完成后，應(yīng)立即用砂或原土將上部原引孔的空腔部分回填密實(shí)至場(chǎng)地面標(biāo)高。特別是后期需取芯檢測(cè)的樁孔，嚴(yán)禁有石塊、樹根等異物掉入孔內(nèi)。

（2）內(nèi)業(yè)資料同步。每根樁施工完成后，應(yīng)立即將原始施工記錄、隱蔽驗(yàn)收記錄、檢驗(yàn)批驗(yàn)收表和旁站記錄等工程資料整理完善，并及時(shí)簽章后歸檔。

5 結(jié) 語(yǔ)

因地鐵項(xiàng)目而產(chǎn)生的超高壓噴漿 MJS 工法和 RJP 工法，目前已越來越多地被運(yùn)用在大型深基坑工程上。這兩種工法基于傳統(tǒng)的高壓噴射注漿技術(shù)，采用了獨(dú)特的多孔管和前端造成裝置（Monitor 技術(shù)），實(shí)現(xiàn)了孔內(nèi)強(qiáng)制排漿并由排漿量控制場(chǎng)地內(nèi)壓力，使得水泥攪拌樁具有更好的成樁質(zhì)量和更大的成樁直徑，且對(duì)周邊土體影響更小。鑒于這兩種工法的施工深度超深、噴漿壓力大、成樁直徑大等特性，監(jiān)理在實(shí)施質(zhì)量控制過程中要更注重一些細(xì)節(jié)的把控，如試樁參數(shù)的確定，引孔的垂直度，水灰比，鉆桿的密封性能，噴漿的轉(zhuǎn)速、提速、擺噴角度、壓力，場(chǎng)地內(nèi)土體壓力值，等等，做到“樣板先行、關(guān)鍵控制、細(xì)節(jié)注重”。