張志勇，李淑海，孫 浩

（上海廣聯(lián)建設(shè)發(fā)展有限公司，上海 200438）

MJS工法及其在上海某地鐵工程超深地基加固中的應(yīng)用

張志勇，李淑海，孫 浩

（上海廣聯(lián)建設(shè)發(fā)展有限公司，上海 200438）

以某地鐵車(chē)站MJS超深地基加固施工為例，闡述了超深MJS地基加固施工過(guò)程中的技術(shù)管理要點(diǎn)，總結(jié)了施工過(guò)程中的一些心得體會(huì)。

MJS工法;地下空間開(kāi)發(fā);地鐵工程;超深地基加固;高壓噴射;大深度

0 引言

由于上海地區(qū)軟土特性及建筑物、管線密集的特點(diǎn)，在地下工程建設(shè)中為保證施工安全，地基加固已成為必不可少的輔助措施。另一方面，隨著城市開(kāi)發(fā)建設(shè)的不斷深入，地下建（構(gòu)）筑物和基礎(chǔ)埋置深度越來(lái)越深，城市地下空間的開(kāi)發(fā)建設(shè)進(jìn)入了向大深度發(fā)展的趨勢(shì)，例如高層建筑、地鐵車(chē)站、地下設(shè)施等的地下室的層數(shù)不斷增加，由以前的一二層逐漸加深到地下三四層甚至更多，基坑深度也突破初期的十來(lái)米朝更深的十幾、二十幾甚至三四十米、五六十米發(fā)展，在這種發(fā)展趨勢(shì)下，原有的地基加固方法如三軸攪拌法、高壓旋噴法、雙軸攪拌法、壓密注漿法等已較難適用。自日本引進(jìn)的MJS工法可以很好地解決大深度地下空間開(kāi)發(fā)過(guò)程中地基加固這一難題。

1 MJS工法工藝原理

MJS工法（Metro Jet System）又稱(chēng)全方位高壓噴射工法，是在傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝的基礎(chǔ)上，采用了獨(dú)特的多孔管和前端造成裝置（習(xí)慣稱(chēng)之為Monitor），多孔管由排泥管、高壓水泥漿管、倒吸水管（2個(gè)）、主空氣管、倒吸空氣管、排泥閥傳感器控制線路管（2個(gè)）、削孔噴水管、多孔管連接螺栓孔、備用管路等組成。前端造成裝置上分布有壓力傳感器、排泥口、噴漿口等。實(shí)現(xiàn)了孔內(nèi)強(qiáng)制排漿和地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)，并通過(guò)調(diào)整強(qiáng)制排漿量來(lái)控制地內(nèi)壓力，以防止地內(nèi)壓力過(guò)大對(duì)地面造成隆起，大幅度減少對(duì)環(huán)境的影響，而地內(nèi)壓力的降低也進(jìn)一步保證了成樁直徑，確保地基加固的效果。圖1為MJS工法工藝原理圖。

圖1 MJS工法工藝原理示意圖

2 MJS工法的特點(diǎn)

（1）可以“全方位”進(jìn)行高壓噴射注漿施工。MJS工法可以進(jìn)行水平、傾斜、垂直各方向、任意角度的施工。特別是其特有的排漿方式，能夠在富水土層情況下進(jìn)行水平加固施工。

（2）成樁直徑大，樁身質(zhì)量好。噴射流初始?jí)毫_(dá)40 MPa，流量約90～130 L/min，使用單噴嘴噴射，每米噴射時(shí)間30～40 min（平均提升速度2.5～3.3 cm/min），噴射流能量大，作用時(shí)間長(zhǎng)，再加上穩(wěn)定的同軸高壓空氣的保護(hù)和對(duì)地內(nèi)壓力的調(diào)整，使得MJS工法成樁直徑較大，可達(dá)2～2.8 m（砂土N＜70，粘土c＜50）。由于直接采用水泥漿液進(jìn)行噴射，其樁身質(zhì)量較好。

（3）對(duì)周邊環(huán)境影響小，超深施工有保證。傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝產(chǎn)生的多余泥漿是通過(guò)土體與鉆桿的間隙，在地面孔口處自然排出。這樣的排漿方式往往造成地層內(nèi)壓力偏大，導(dǎo)致周?chē)貙赢a(chǎn)生較大變形、地表隆起。同時(shí)在加固深處的排泥比較困難，造成鉆桿和高壓噴射嘴周邊的壓力增大，往往導(dǎo)致噴射效率降低，影響加固效果及可靠性。MJS工法通過(guò)地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)和強(qiáng)制排漿的手段，對(duì)地內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)控，MJS工法前端造孔裝置上設(shè)置了排泥口，排泥口開(kāi)關(guān)最大可達(dá)62 mm，主機(jī)上有專(zhuān)門(mén)裝置控制排泥口的開(kāi)啟/關(guān)閉。施工過(guò)程中，當(dāng)壓力傳感器測(cè)得的孔內(nèi)壓力較高時(shí)，可以控制排泥吸漿口的開(kāi)啟大小，調(diào)節(jié)泥漿排出量達(dá)到控制地內(nèi)壓力的目的?？梢源蠓容^少施工對(duì)周邊環(huán)境的擾動(dòng)，并保證超深施工的效果。

（4）專(zhuān)有廢漿排放管路，對(duì)環(huán)境污染少。MJS工法采用專(zhuān)用排泥管進(jìn)行排漿，有利于泥漿集中管理，施工場(chǎng)地干凈。同時(shí)對(duì)地內(nèi)壓力的調(diào)控，有效減少了泥漿“竄”入土壤、水體或是地下管道的現(xiàn)象的發(fā)生，可減少對(duì)環(huán)境的污染。

3 工程概況

3.1 工程簡(jiǎn)介

上海市某新建地鐵車(chē)站與另一地鐵線路車(chē)站形成小十字形換乘站。新建地鐵車(chē)站主體結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻深度達(dá)52 m，而另一線路地鐵車(chē)站原主體結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻深度僅41 m，為了提高新建車(chē)站主體基坑內(nèi)承壓水的降水效果，須將原地鐵車(chē)站主體結(jié)構(gòu)41 m深地下連續(xù)墻加深。因加固深度超過(guò)原有地基加固技術(shù)所能達(dá)到的范圍，因此，設(shè)計(jì)采用MJS工法樁對(duì)換乘段原地鐵車(chē)站地下連續(xù)墻進(jìn)行加深處理。MJS工法設(shè)計(jì)樁徑2000 mm，樁頂深度為38 m，與已完成地墻搭接3 m（360°噴射），樁底深度為52 m（180°噴射）。為保證止水效果，MJS工法樁與地下連續(xù)墻搭接700 mm。圖2為MJS工法樁地基加固平面圖，圖3為MJS工法樁地基加固剖面圖。

圖2 MJS工法樁地基加固平面圖

圖3 MJS工法樁地基加固剖面圖

3.2 施工工藝參數(shù)

（1）樁徑:2000 mm。

（2）水泥用量:360°噴射階段，2.72 t/m;180°噴射階段，1.36 t/m。

（3）漿液壓力:≥38 MPa。

（4）空氣壓力:0.7 MPa。

（5）漿液流量:90～100 L/min。

（6）漿液噴射鉆桿提升速度:360°噴射階段，40 min/m;180°噴射階段，20 min/m。

（7）地內(nèi)壓力控制:1.3～1.8的系數(shù)（視地質(zhì)情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制）。

（8）漿液配比:水灰比1∶1（水泥標(biāo)號(hào)P.O42.5）。

（9）成樁垂直度誤差:深度≤30 m，垂直度偏差≤1/150;深度＞30 m，垂直度偏差≤1/100。3.3 工程地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地屬古河道沉積區(qū)，地基土分布較為穩(wěn)定。地層主要由粘性土、粉性土、砂土組成，一般具有成層分布特點(diǎn)。場(chǎng)地地面標(biāo)高約3.16～4.17 m，各土層主要特性見(jiàn)表1。

根據(jù)地層特性表，在52 m深度范圍內(nèi)，以粘性土為主，僅在下部分布有粉細(xì)砂層，結(jié)合巖土工程勘察報(bào)告的靜力觸探表來(lái)看，粘性土與粉細(xì)砂的分界面基本在地下43 m左右，上部的淤泥質(zhì)粘性土具流變觸變性，擾動(dòng)后強(qiáng)度迅速降低，易粘附MJS多孔管鉆桿，造成轉(zhuǎn)動(dòng)或提鉆困難，下部粉細(xì)砂易產(chǎn)生坍塌，一旦坍孔，可能造成埋鉆事故。

4 施工方法

目前MJS工法垂直施工方面深度一般局限在30 m以淺，超過(guò)30 m的MJS工法樁，國(guó)內(nèi)外未曾涉及。在本工程中，進(jìn)行深度達(dá)到52 m之深的MJS工法樁施工，僅利用MJS主機(jī)成孔、噴漿存在著一定難度，主要原因一是受MJS主機(jī)的扭矩限制，利用MJS主機(jī)自身施工52 m深度的鉆孔難度較大;二是MJS多孔管鉆桿接長(zhǎng)至52 m深度時(shí)，鉆桿長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，成孔垂直度控制難度較大;三是受MJS主機(jī)的扭矩及提吊力限制，若在成孔或噴漿過(guò)程中產(chǎn)生多孔管鉆桿被土體抱死現(xiàn)象時(shí)可能會(huì)造成埋鉆事故。因此，考慮到以上原因，開(kāi)發(fā)出以下方法進(jìn)行MJS工法施工:在進(jìn)行超深MJS加固施工之前進(jìn)行預(yù)先引孔，引孔至設(shè)計(jì)深度后，孔內(nèi)下入鋼套管，鋼套管內(nèi)再下入MJS鉆桿進(jìn)行噴射。

引孔鉆機(jī)采用SGL-10型履帶鉆機(jī)，引孔直徑為260 mm。引孔后放入鋼套管，鋼套管外徑219 mm，內(nèi)徑195 mm，鋼套管3 m一節(jié)，鋼套管間采用絲扣連接，鋼套管底部下至距樁底14 m處，然后在鋼套管內(nèi)放入MJS鉆桿，MJS鉆桿下到孔底，隨后進(jìn)行噴漿;施工時(shí)倒吸出的泥漿，由返漿管送入現(xiàn)場(chǎng)泥漿箱，再?gòu)哪酀{箱泵入泥漿車(chē)，由泥漿車(chē)及時(shí)外運(yùn)。圖4為超深MJS工法地基加固施工流程圖。

5 施工主要設(shè)備配備（見(jiàn)表2）

表2 MJS工法施工主要設(shè)備配備情況

6 施工步驟

利用預(yù)設(shè)鋼套管的方式進(jìn)行MJS地基加固施工，其工藝流程包括溝槽開(kāi)挖、引孔、設(shè)置鋼套管、MJS鉆桿下放、噴漿、MJS鉆桿起拔、鋼套管起拔等。

6.1 溝槽開(kāi)挖

槽寬度約0.8 m，深度1.0～2.0 m，溝槽開(kāi)挖之前應(yīng)先測(cè)量放線，根據(jù)施工部位及設(shè)計(jì)要求，確定施工位置，并查看巖土工程勘察報(bào)告及管線圖，熟悉地下環(huán)境，確認(rèn)安全后方可開(kāi)挖。溝槽開(kāi)挖過(guò)程中用鎬頭機(jī)將地下障礙物破除干凈，如廢電纜、雨水管、污水管、混凝土墊層等，直至漏出原狀土。在破除導(dǎo)墻及導(dǎo)墻鋼筋時(shí)，如破除后產(chǎn)生過(guò)大的空洞，則需要回填素土壓實(shí)，重新開(kāi)挖溝槽。溝槽開(kāi)挖完畢，須及時(shí)將溝槽內(nèi)砼塊等清除干凈，以免在后續(xù)引孔施工過(guò)程中砼塊等固體物落入孔內(nèi)而引起MJS鉆頭上排泥口堵塞。

6.2 引孔施工

鉆孔直徑260 mm，孔深52 m，鉆孔垂直度應(yīng)不小于1/150，對(duì)于引孔施工來(lái)說(shuō)，確保鉆孔的垂直度是關(guān)鍵，施工中采用以下措施保證引孔質(zhì)量。

（1）鉆頭型式為梳齒鉆頭，鉆頭上加導(dǎo)正器。（2）鉆機(jī)就位時(shí)要固定、保證鉆機(jī)水平度，鉆機(jī)周?chē)鷪?chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)。

（3）引孔遇障礙物時(shí)應(yīng)降低鉆速，加大泵量，反復(fù)切削，成孔好后測(cè)垂直度，直到達(dá)到要求。

（4）引孔深度比設(shè)計(jì)深度深30 cm左右，引孔好后灌入稠度高的泥漿（泥漿密度1.3 g/cm3左右）。

（5）每鉆進(jìn)一個(gè)回次的單根鉆桿要及時(shí)進(jìn)行掃孔，保證鉆孔直徑滿足要求。

（6）按時(shí)測(cè)定泥漿性能，防止塌孔及擴(kuò)孔。

（7）引孔完畢后要用蓋板蓋住孔口，并且牢固，以防止物品掉入孔內(nèi)。

（8）鉆孔過(guò)程應(yīng)分班連續(xù)進(jìn)行，不得中途長(zhǎng)時(shí)間停止。

6.3 設(shè)置鋼套管

6.4 MJS 鉆桿下放

主機(jī)放置應(yīng)水平并采取措施將其固定牢固，啟動(dòng)前檢查各管路及卷?yè)P(yáng)機(jī)、操作按鈕。鉆桿連接緊密，防止漏氣，鉆桿間螺栓擰緊應(yīng)先用氣動(dòng)扳手，然后人工擰緊，連接數(shù)據(jù)線時(shí)，防止接頭泥土污染。每連接一根鉆桿，應(yīng)測(cè)試數(shù)據(jù)線是否能夠有效傳遞信號(hào)。當(dāng)鉆桿放入困難時(shí)連接水龍頭進(jìn)行削孔，確認(rèn)鉆桿放入深度。

6.5 噴漿

后臺(tái)攪拌系統(tǒng)制備水泥漿時(shí)，水泥漿應(yīng)進(jìn)行三道過(guò)濾，防止摻入較大顆粒。噴漿前依次打開(kāi)倒吸水和倒吸空氣，在確認(rèn)排漿正常時(shí)，打開(kāi)排泥閥門(mén)，依次開(kāi)啟主空氣閥門(mén)和高壓水泥漿泵。噴射階段，第一根鉆桿結(jié)束之前大約30 s時(shí)，將水泥漿切換成水，當(dāng)高壓水泥漿泵的壓力有大幅下降時(shí)，依次關(guān)閉高壓水泥漿泵，排泥閥門(mén);再依次關(guān)閉倒吸水、倒吸空氣和主空氣;夾緊夾子，打開(kāi)卡盤(pán)卸下鉆桿和水龍頭，拆卸鉆桿時(shí)不能同時(shí)打開(kāi)夾子與卡盤(pán)，防止鉆桿掉入孔底。重新裝上水龍頭后，繼續(xù)按照以上步驟進(jìn)行地基加固工作。主機(jī)操作人員要隨時(shí)注意調(diào)節(jié)地內(nèi)壓力，正常排泥時(shí)排泥口閥門(mén)不要開(kāi)啟過(guò)大，保持在30 mm左右即可，地內(nèi)壓力高于設(shè)定壓力時(shí)要將排泥口閥門(mén)不斷進(jìn)行開(kāi)啟閉合操作，以防止大的泥塊堵住排泥口，避免壓力過(guò)大時(shí)地面發(fā)生隆起。鉆桿卸下之后需要及時(shí)清洗并且排放整齊，卸下螺栓放在固定地方，防止丟失。噴射時(shí)要安排專(zhuān)人及時(shí)測(cè)定排泥管內(nèi)排出的泥漿密度，并取樣保存。

6.6 MJS 鉆桿起拔

鉆桿起拔時(shí)吊車(chē)人員、主機(jī)操作人員、主機(jī)配合人員相互配合，指令清晰正確，確認(rèn)噴射完成并且各設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)停止后方可拔MJS鉆桿。鉆桿拆開(kāi)后，操作人員雙手托住，卷?yè)P(yáng)擰緊，緩緩下放，地面要有人接應(yīng)。鉆桿卸下后在地面要擺放整齊，將鉆桿清洗干凈，并檢查鉆桿及密封圈是否損壞。鉆桿分離時(shí)，夾子必須處于關(guān)閉狀態(tài)。

6.7 鋼套管起拔

拔外套管之前確認(rèn)套管能否拔動(dòng)。若利用吊車(chē)拔套管時(shí)，應(yīng)檢查吊具情況，并且確認(rèn)卸扣是否擰緊。套管分離后下段套管確認(rèn)緊固，確認(rèn)緊固后方可拆卸。卸下套管及時(shí)清洗干凈，并且擺放整齊，擺放位置不影響下一次施工位置。

7 幾點(diǎn)體會(huì)

經(jīng)過(guò)認(rèn)真的準(zhǔn)備與精心的管理，本工程實(shí)施過(guò)程基本順利，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，但從每根樁的具體施工過(guò)程來(lái)看，也存在著一些經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)。在此，筆者總結(jié)一些心得體會(huì)，與同行共饗，以期共同推動(dòng)MJS工法的發(fā)展。

（1）MJS工法采用了獨(dú)特的多孔管和前端造成裝置（Monitor），實(shí)現(xiàn)了孔內(nèi)強(qiáng)制排漿和地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)，大幅度減少了對(duì)環(huán)境的影響，適用于在環(huán)境復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行地基加固施工，豐富了地下空間開(kāi)發(fā)的施工手段。

（2）由于MJS施工主機(jī)提吊力及多孔管精密度要求高的限制，MJS工法在深度超過(guò)30 m的地基加固施工時(shí)，需采用預(yù)埋套管的方式，方可有效保證成樁垂直度，杜絕超深MJS施工過(guò)程中鉆桿被土體“抱死”而產(chǎn)生埋鉆事故。

（3）施工過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)地內(nèi)壓力遠(yuǎn)小于經(jīng)驗(yàn)值時(shí)，泥漿自套管與MJS鉆桿間空隙噴出的現(xiàn)象，說(shuō)明由于套管與MJS鉆桿間空隙的存在導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿壓力很難達(dá)到經(jīng)驗(yàn)值，提醒我們?cè)谝院箢A(yù)埋外套管的MJS工法施工中，在地面要安裝孔口密封器，將套管與MJS鉆桿間空隙封閉起來(lái)，確?？變?nèi)泥漿壓力達(dá)到經(jīng)驗(yàn)值后自多孔管內(nèi)排出。

（4）本場(chǎng)地地層資料顯示，下部9 m為砂性土層，上部43 m為粘性土層，在砂性土內(nèi)噴射時(shí)，地內(nèi)壓力偏小，分析原因主要是砂性土層流動(dòng)性大，一是很難將套管與MJS鉆桿間空隙封閉，二是很容易從排泥口排出，排泥口附近泥漿始終處于流動(dòng)暢通狀態(tài);在粘性土層噴射時(shí)，地內(nèi)壓力偏大，離地面越近越明顯，分析原因主要是粘性土被高壓水泥漿沖落后，流動(dòng)性補(bǔ)償，部分堵塞套管與MJS鉆桿間空隙，部分緩慢留向排泥口，而高壓水泥漿噴射的流量維持不變，導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿堆積，排泥不暢。

（5）施工過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)排泥不出的現(xiàn)象，將排泥管及多孔管拆卸后，觀察到水龍頭與排泥膠管接頭處有較大水泥塊或排泥閥門(mén)處有較大水泥塊現(xiàn)象，分析原因是由于溝槽內(nèi)泥漿液面超過(guò)引孔用護(hù)筒端面后水泥塊隨泥漿流入孔內(nèi)，因此，對(duì)于溝槽內(nèi)水泥塊、磚塊等固體物應(yīng)及時(shí)清理。

（6）MJS鉆桿采用獨(dú)特的多孔管，每個(gè)管路分別承擔(dān)一定的功能，施工過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)全部鉆桿下放到位后，又發(fā)現(xiàn)多孔管堵塞的現(xiàn)場(chǎng)，必須將鉆桿全部拔出，逐根逐個(gè)檢查多孔管，嚴(yán)重影響了功效，因此，鉆桿拆卸后對(duì)于多孔管得清洗必須要非常重視。

（7）在MJS工法施工過(guò)程中，主空氣與倒吸空氣分別承擔(dān)著非常重要的任務(wù)，因此，空氣壓縮機(jī)的性能非常重要，一定要保證所使用的空氣壓縮機(jī)能夠分別給主空氣與倒吸空氣提供氣源，絕對(duì)不能用一個(gè)管路給兩路空氣供氣。

（8）本次施工鋼套管底部與MJS工法樁樁頂平齊，每根樁施工完畢后，再起拔套管，不影響施工工效，若MJS工法樁樁頂高于套管底部，則需要將鉆桿全部拔除后，拔掉一部分套管，再將鉆桿放入套管內(nèi)，方能繼續(xù)噴射施工，嚴(yán)重影響工效;相反，在拆卸鉆桿同時(shí)，若能做到同步拆除套管而不必將鉆桿全部拔出，則工效可大大提高。因此，在后續(xù)工程施工中需要研究新型鋼套管，可在不提出全部鉆桿的情況下拆除，從而提高M(jìn)JS施工工效。

［1］ 王道富.MJS工法原理及在城市工程建設(shè)中的應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論研究，2011，（28）.

［2］ 何擁軍.全方位高壓旋噴注漿工法的工程試驗(yàn)［J］.地下工程與隧道，2010，（1）.

［3］ 張帆.二種先進(jìn)的高壓噴射注漿工藝下載［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，（8）.

［4］ 李耀良，袁芬.大深度大厚度地下連續(xù)墻的應(yīng)用與施工工藝下載［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005，（4）.

MJS Engineering Method and Its Application in Super Deep Foundation Reinforcement of a Metro Project in Shanghai

ZHANG Zhi-yong，LI Shu-hai，SUN Hao（Shanghai Guanglian Construction Development Co.，Ltd.，Shanghai 200438，China）

With the construction case of super deep foundation reinforcement of a metro project with MJS engineering method，the paper discussed the main points of technical management in construction process with some experience and understanding.

MJS engineering method;underground space development;metro project;super deep foundation reinforcement;high pressure jet;large depth

TU472.6

A

1672-7428（2012）07-0041-05

2012-03-05

張志勇（1977-），男（漢族），山東德州人，上海廣聯(lián)建設(shè)發(fā)展有限公司工程師，巖土工程專(zhuān)業(yè)，碩士，從事地下空間開(kāi)發(fā)技術(shù)研究及相關(guān)施工技術(shù)管理工作，上海市國(guó)偉路135號(hào)10號(hào)樓，zhzhy308@163.com。