孫克欽

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092）

0 引言

MJS工法（Metro Jet System）又稱全方位高壓噴射注漿工法，利用高壓水、高壓空氣和高壓水泥漿三種介質，通過獨特的多孔管和前端造成裝置，以高壓射流切割破壞周圍土體，將硬化材料泥漿加壓輸送、噴射、切削地層、混合、排泥、集中泥漿、泥漿運送一系列工序作為監(jiān)控對象，是一種能進行水平、垂直及傾斜和360°全方位地基加固的施工工法。該工法的最大特征是實現(xiàn)了孔內強制排漿，并通過調整排漿量來控制地內壓力，從而能夠有效地抑制隨噴射攪拌而產生的地基隆起或沉降，大幅度減少對環(huán)境的影響[1-3]。

1 MJS工法工藝特點

1.1 MJS工法工藝優(yōu)點

1.1.1 可以“全方位”進行高壓噴射注漿施工

MJS工法可以進行水平、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，使得在富水土層、需進行孔口密封的情況下進行水平施工變得安全可行。

1.1.2 樁徑大，樁身質量好

噴射流初始壓力達40MPa，流量約90～130L/min，使用單噴嘴噴射，每米噴射時間30～40 min(平均提升速度2.5～3.3 cm/min)，噴射流能量大，作用時間長，再加上穩(wěn)定的同軸高壓空氣的保護和對地內壓力的調整，使得MJS工法成樁直徑較大，可達2～2.8 m（砂土 N＜70，黏土 c＜50）。由于直接采用水泥漿液進行噴射，其樁身質量較好。

1.1.3 對周邊環(huán)境影響小，超深施工有保證

傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝產生的多余泥漿是通過土體與鉆桿的間隙，在地面孔口處自然排出。這樣的排漿方式往往造成地層內壓力偏大，導致周圍地層產生較大變形、地表隆起。同時在加固深處的排泥比較困難，造成鉆桿和高壓噴射槍四周的壓力增大，往往導致噴射效率降低，影響加固效果及可靠性。MJS工法通過地內壓力監(jiān)測和強制排漿的手段，對地內壓力進行調控，可以大幅度減少施工對周邊環(huán)境的擾動，并保證超深施工的效果。

1.1.4 泥漿污染少

MJS工法采用專用排泥管進行排漿，有利于泥漿集中管理，施工場地干凈。同時，對地內壓力的調控，也減少了泥漿“竄”入土壤、水體或是地下管道的現(xiàn)象。

1.1.5 機械化程度高

轉速、提升、角度等關系質量關鍵問題均為提前設置，并實時記錄施工數(shù)據，盡可能地減少了人為因素造成的質量問題。

1.2 MJS工法工藝缺點

施工效率不高，接桿慢，提桿慢；遇到超深施工可能會產生斷桿、埋桿問題；成本高。

2 MJS工法樁施工工藝流程（見圖1）

圖1 MJS工法樁施工工藝流程圖

3 MJS工法樁施工工藝要點

3.1 測量放線

根據測量基準點，利用全站儀測放樁位。測放前，應復核測量基準點、水準點及建（構）筑物的基準線，并采取相應的保護措施。

樁位測放完成后，先由測量員自檢。自檢確認無誤后，報清監(jiān)理工程師進行驗收。驗收合格后，方可允許施工，不經驗收的樁位嚴禁使用。樁位測放的平面誤差不得大于5 mm。

3.2 開挖溝槽

根據測放的樁位沿軸線開挖溝槽。溝槽開挖完成后，應重新復測樁位，并根據場地條件，利用鋼板等鋪設場地，確保后續(xù)作業(yè)安全。

溝槽底寬度1～2 m左右，深度1～3 m。

3.3 引孔

采用鉆機配備導向切削鉆頭進行預鉆孔施工，引孔直徑根據MJS樁徑確定。

引孔深度應大于設計孔深1 m。為保證成孔垂直度，在引孔完成后采用套筒鉆頭進行掃孔，然后清孔，并灌入比重不小于1.1的泥漿，以防止塌孔。

3.4 主機就位

MJS主機基礎應堅實平整。為防止施工過程中因基礎軟弱發(fā)生不均勻沉降，故在鉆機底部架設槽鋼或鋪設鋼板，以確保MJS施工過程中設備的穩(wěn)固。

利用吊車將MJS主機吊放就位，接通主機電源，調整主機位置和方向，使MJS鉆頭底部中心對準套管中心，并伸縮支腿對主機進行調平，并用方木支墊結實。

3.5 鉆頭試噴

將鉆頭吊放入主機動力頭內，并安裝倒吸空氣適配器、安裝水龍頭，確認各路管線在通暢的前提下進行試噴。

旋轉鉆頭使噴嘴至合適位置（應避開人群），主機操作人員通過對講機通知后臺操作人員，依次開啟主空氣、200泵進行試噴，確認鉆頭噴射是否正常。

3.6 下放鉆桿

利用主機動力頭下放MJS鉆頭和鉆桿。其間吊車配合拼接鉆桿，連接鉆頭和地內壓力監(jiān)測顯示器，確認在鉆頭無荷載的情況下清零。對接鉆桿和鉆頭，對接時認真檢查密封圈情況，看是否缺失或損壞，地內壓力是否顯示正常。

將鉆具下放至樁底標高。在每節(jié)鉆桿接長過程中，相應連接地內壓力數(shù)據線。

3.7 噴射注漿

鉆頭到達預定深度后，開始校零，使動力頭“0”刻度、噴嘴、鉆桿上白線處于同一條直線，然后設定各工藝參數(shù)，包括搖擺角度、引拔速度、回轉數(shù)等。

先開倒吸水流和倒吸空氣。在確認排漿正常時，打開排泥閥門，開啟高壓水泥泵和主空氣空壓機。首先用水向上噴射50 cm，壓力為10 MPa，然后把水切換成水泥漿，鉆桿重新下放到位后，開始向上噴射注漿。

在噴漿過程中，密切關注地內壓力、泥漿排放情況，主動控制排泥閥門的大小，保證地內壓力在規(guī)定數(shù)值之內。

3.8 拆卸鉆桿

當需要拆卸鉆桿時，在該根鉆桿完成噴射結束之前大約30 s時，將水泥漿切換成水；當200泵的壓力有大幅下降時，關閉200泵，停止步進和搖晃，關閉排泥閥門。再依次通知后臺人員關閉注漿泵、切削水泵和空壓機，卸下水龍頭和噴射完成的鉆桿。

注意在拆卸鉆桿的過程中，認真檢查密封圈和數(shù)據線的情況，看是否損壞，地內壓力顯示是否正常。如有問題，應及時排除。拆卸鉆桿后，需及時對鉆桿進行沖洗及保養(yǎng)。

3.9 移機就位

待噴漿至設計樁頂標高,全部鉆桿拆除后，直接移機下一孔位，進行其他工法樁施工。

3.1 0泥漿處理

對噴漿過程中形成的置換廢漿，可集中存放在總包方指定位置，待凝固后外運處理。

4 MJS工法樁技術要求

（1）MJS噴射注漿采用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，其水灰比為1∶1，水泥摻量為700 kg/m3。

（2）MJS噴射注漿的高壓水壓力控制值為10～30 MPa；壓縮空氣的壓力控制值為 0.8～1.0 MPa；漿液壓力控制值為38～40 MPa。注漿管提升速度約為2.5 cm/min、旋轉速度控制值約為3～4 r/min。

（3）加固體 28 d單軸抗壓強度不得小于1.5 MPa；滲透系數(shù)小于 1×10-8cm/s。

（4）施工機械在設計位置處就位后應保持垂直。施工時旋噴管的允許傾斜度應≤1/150。機械就位后機座須保持平穩(wěn)，立軸或轉盤應與孔位對準，傾角與設計要求的誤差應≤0.5°。鉆孔的位置與設計定位的偏差應≤50 mm。

5 MJS工法樁技術控制要點

（1）根據設計樁位測量放線，樁位測放誤差不大于5 mm，并清除樁位處地下障礙物，引孔鉆孔就位后應對樁位進行復測，引孔鉆機就位偏差不大于2 cm。

（2）在引孔鉆機施工過程中，根據地層情況調整泥漿性能參數(shù)，成孔后應循環(huán)泥漿進行清孔，確保提鉆后孔底沉渣不大于50 cm。

（3）在引孔施工過程中，應注意操作，確保鉆孔的垂直度，發(fā)現(xiàn)鉆孔偏差時應利用筒鉆進行掃孔，控制鉆孔垂直度在1/150以內。

（4）MJS主機安裝就位時，底部應鋪設鋼板或型鋼，防止施工過程中產生不均勻沉降。主機就位后，應調平底座，并保證動力頭旋轉中心與套管中心處于同一鉛垂線上。

（5）接長鉆桿時，應檢查密封圈的完好情況，并將連接螺栓堅固可靠，保證鉆桿內部各管道的連接密閉可靠有效。鉆桿下放前，檢查排泥閥開閉情況及地內壓力數(shù)據清零情況，保證后續(xù)施工時地內壓力顯示有效，閥門開閉可靠。

（6）水泥漿應在噴漿前20 min開始攪拌，且每罐攪拌時間不得少于5 min。水泥漿應嚴格按照設計水灰比配制，對配制好的漿液進行比重檢測，控制水泥漿比重在1.5±0.02以內。攪拌好的水泥漿應在2 h內使用完畢。

（7）根據設計樁徑和水泥摻量計算并設定前臺主機各項運行參數(shù)和噴漿流量。在噴漿過程中，應控制噴漿泵和主空氣壓力，倒吸水與倒吸空氣壓力及流量根據前臺指令相應進行調節(jié)。

（8）在噴漿過程中，應密切注視地內壓力變化情況及排泥管排泥情況。如地內壓力驟升，或排泥管不排泥時，應立即停止噴漿，并將水泥漿換成水，打開排泥閥門，在噴水的同時，加大倒吸水及倒吸空氣的流量和壓力，待地內壓力下降到合理水平后，再將水換成水泥漿繼續(xù)噴射提升；地內壓力如果驟降，則停止鉆桿的提升，保持繼續(xù)噴漿，關小或關閉排泥閥門，同時減弱倒吸水及倒吸空氣的壓力和流量，待地內壓力回升到正常水平時，再繼續(xù)提升噴漿。

6 MJS工法樁質量控制標準

MJS工法樁樁施工過程中，應按表1所列要求做好質量檢查和控制工作。

表1 MJS工法樁質量控制表

7 MJS工法樁質量檢查與驗收

（1）水泥、外加劑等原材料的技術指標和檢驗項目應符合設計要求和國家現(xiàn)行標準的規(guī)定。

檢驗方法：查產品合格證及復試報告。

檢驗數(shù)量：按檢驗批檢查。

水泥復試時，以同批次進場的水泥不超過500 t為一批，每批抽樣稱取12 kg作為檢驗試樣，檢驗水泥的細度、凝結時間、強度、安定性等指標。當對水泥質量有懷疑或出廠超過3個月時，應進行復檢。

（2）水泥漿水灰比、水泥摻量應符合設計和施工工藝要求，漿液不得離析。

檢驗方法：漿液水灰比用比重計檢查，水泥摻量用計量裝置檢查。

檢查數(shù)量：按臺班檢查，每臺班不得少于3次。

（3）MJS工法樁水泥土強度和抗?jié)B性能應符合設計要求。

樁身水泥土強度和抗?jié)B性能可采用試塊強度和滲透試驗判定，如有要求可抽芯取樣檢驗。檢驗方法及數(shù)量：按總樁數(shù)的1%，且不少于3根樁的要求進行抽芯檢驗，樁體滲透系數(shù)不大于1×10-8cm/s。

8 MJS工法樁質量保證措施

8.1 總則

（1）建立健全質量保證體系，強化現(xiàn)場技術管理和質量管理各方面的規(guī)章制度和措施。

（2）強化員工質量意識，推行“全員、全方位、全過程”的全面質量管理。

（3）認真做好圖紙會審、設計交底、施工技術交底、技術資料檔案和技術培訓等方面的技術管理工作，為工程質量提供技術保證。

（4）嚴格把好原材料質量關，收集各類質保單，做好規(guī)定的原材料試驗及檢驗工作。

（5）內業(yè)資料，尤其是質量驗收資料與實際同步完成，并有專人保管。

（6）現(xiàn)場施工每道工序結束后，按規(guī)范或設計要求認真驗收，若不符合質量標準，應及時整改，驗收合格后方能進行下道工序施工。

（7）嚴格按指定的規(guī)范標準進行自驗、驗收，按經審核的專項施工方案指導施工。

8.2 測量放線質量保證措施

（1）為了保證工程質量，施工現(xiàn)場配備專業(yè)測量人員，負責測量放線工作。

（2）測量定位所用的全站儀、經緯儀、水準儀等測量儀器及工藝控制質量檢測設備必須經過檢定合格，在使用周期內的計量器具按國家計量標準進行計量檢測控制。

（3）測量基準點要嚴格保護，避免撞擊、毀壞。在施工期間，要定期復核基準點是否發(fā)生位移。

（4）總標高控制點的引測，必須采用閉合測量方法，確保引測結果精度。

（5）所有測量觀察點的埋設必須可靠牢固，嚴格按照標準執(zhí)行，以免影響測量精度。

（6）軸線控制點與標高控制點，必須經監(jiān)理書面認可后方可使用。

8.3 樁位偏差保證措施

（1）施工過程中控制鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于50 mm。

（2）為確保地墻接縫處的止水效果，MJS施工前應開挖溝槽，現(xiàn)場核對工程樁樁位及混凝土樁頭位置，并據此對樁中心進行定位，樁中心確定之后做好標識，上報總包質量員及監(jiān)理進行現(xiàn)場復核。

（3）成孔樁機安放穩(wěn)固后,利用水平尺進行樁機調平。

（4）對正樁中心時,成孔樁機的主鉆桿及鉆頭保持在自由垂直狀態(tài)，使主鉆桿上端吊點、動力頭中心點、鉆頭下端尖部點對準已標記復核的樁位中心（三點一心成垂線）。

8.4 樁身垂直度保證措施

（1）鉆機運轉成孔時，樁機操作人應隨時關注鉆具下鉆狀態(tài)，使其保持豎直，如有偏差，應及時調整下鉆速率。鉆進時，如遇到地下障礙物、洞穴、涌水、漏水或與勘察報告不符等情況，均應詳細記錄，并及時上報處理，恢復正常引孔。

（2）根據MJS鉆頭的構造，實際引孔深度應大于MJS樁設計深度1.0 m。成孔后，利用套筒鉆頭進行掃孔，使成孔垂直度誤差嚴格控制在1/150以內。

（3）安放MJS主機時，進行調平穩(wěn)固，并用水平尺對動力頭部位進行測平復核。

（4）下放MJS鉆具時，若遇鉆頭受阻時，應提鉆重新掃孔。

（5）如發(fā)現(xiàn)鉆孔傾斜時，在噴漿提升過程中，可調整噴漿參數(shù)，適當增大樁徑，確保止水帷幕有效厚度達到要求。

8.5 水泥摻量保證措施

（1）嚴格按照要求檢測水泥漿的比重，由每臺班不得少于2次。當檢測值低于1.50時，應增加水泥用量，確保水泥漿的比重達到要求。

（2）嚴格按照確定的參數(shù)進行施工：水泥漿噴射壓力和水泥漿液流量應滿足設計要求、噴漿提升時間2.5 cm/min。

在施工過程中，當出現(xiàn)其他值不變，只有水泥漿液流量不足的情況時，則應停止噴漿，著手分析原因，及時采取疏通管路、更換高壓管和噴嘴、檢修高壓注漿泵和流量計等措施，排除故障恢復正常施工。

（3）單樁完成后，進行水泥實際消耗量與設計理論用量對比復核，確保滿足水泥摻量不小于40%。當單樁水泥摻量達不到設計要求時，應分析造成原因，考慮在合理位置、合理時間進行補樁或注漿補強。

8.6 樁身強度和滲透性保證措施

（1）在引孔施工過程中，應注意控制孔內泥漿液面高度，泥漿液面不得低于孔口1 m，否則應及時往孔內補充泥漿。

（2）下放鉆桿前，應進行試噴，確認鉆頭噴射是否正常。

（3）MJS主機的施工參數(shù)設定必須嚴格按照設計的施工參數(shù)執(zhí)行。

（4）下放鉆桿時，應檢查鉆桿孔內是否通暢和密封圈、信號數(shù)據線是否完好，鉆桿應連接緊密，保證鉆具中各管道連接的密閉性，并根據孔深計算鉆桿下放數(shù)量，直至鉆頭噴嘴下放至樁底標高，以保證成樁深度。

（5）在噴漿前，應設置好噴射角度、回轉速度、提拔速度，設定好后再噴漿。

（6）成樁過程中鉆桿的旋轉和提升時，噴漿必須連續(xù)不中斷。如果因斷電或其他特殊原因導致噴漿中斷的，在恢復噴漿時，應將鉆桿在斷噴的位置下放50 cm，使上下新舊加固體有50 cm的搭接，以避免出現(xiàn)斷樁。

（7）漿液配比必須嚴格控制，安排專人負責抽查漿液質量，對不合格的漿液作為廢漿處理。如果因斷電或其他特殊原因導致拌漿中斷2個小時以上的情況，應及時排出攪拌桶中的漿液廢棄,并用清水清洗拌漿桶后，重新制漿。

（8）正式噴漿開始，在噴漿過程中，應密切關注地內壓力、泥漿排放情況，主動控制排泥閥門的大小，保證地內壓力在規(guī)范數(shù)值之內，不得超越限值，出現(xiàn)異常情況，應立即采取相應措施處理。

（9）采取跳樁施工工藝，但相鄰2根樁的施工時間間隔應不大于3 d，以保證鄰樁的咬合搭接。

9 結 語

MJS工法樁施工不同于地上建構筑的施工。地上建構筑施工時，施工和養(yǎng)護看得見，摸得著，驗收可以在直觀之下進行，施工管理也比較容易。而MJS工法樁施工和養(yǎng)護都不能直觀，施工在一根樁連一根樁地進行，工程質量卻要到基坑開挖出來之后才有定論，因為不能把日常所做的試驗和檢查的結果及時反饋到當前的施工中去，所以施工管理就比較困難。因此，只有在掌握MJS工法樁施工質量控制要點的基礎上，把原材料質量、各道工序的施工質量等有機地結合起來，并對施工中出現(xiàn)的各種意外變故及時采取補救措施，才能做好MJS工法樁的施工質量控制。