淺析MJS工法樁施工質(zhì)量控制要點

孫克欽

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）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(zhì)，通過獨(dú)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(yùn)送一系列工序作為監(jiān)控對象，是一種能進(jìn)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(nèi)強(qiáng)制排漿，并通過調(diào)整排漿量來控制地內(nèi)壓力，從而能夠有效地抑制隨噴射攪拌而產(chǎn)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(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，使得在富水土層、需進(jìn)行孔口密封的情況下進(jìn)行水平施工變得安全可行。

1.1.2 樁徑大，樁身質(zhì)量好

噴射流初始壓力達(dá)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(hù)和對地內(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，黏土 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。

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(chǎn)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(nèi)壓力偏大，導(dǎo)致周圍地層產(chǎn)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(dǎo)致噴射效率降低，影響加固效果及可靠性。MJS工法通過地內(nèi)壓力監(jiān)測和強(qiáng)制排漿的手段，對地內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)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(jìn)行排漿，有利于泥漿集中管理，施工場地干凈。同時，對地內(nèi)壓力的調(diào)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(jī)械化程度高

轉(zhuǎn)速、提升、角度等關(guān)系質(zhì)量關(guān)鍵問題均為提前設(shè)置，并實時記錄施工數(shù)據(jù)，盡可能地減少了人為因素造成的質(zhì)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(chǎn)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(jù)測量基準(zhǔn)點，利用全站儀測放樁位。測放前，應(yīng)復(fù)核測量基準(zhǔn)點、水準(zhǔn)點及建（構(gòu)）筑物的基準(zhǔn)線，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

樁位測放完成后，先由測量員自檢。自檢確認(rèn)無誤后，報清監(jiān)理工程師進(jìn)行驗收。驗收合格后，方可允許施工，不經(jīng)驗收的樁位嚴(yán)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(jù)測放的樁位沿軸線開挖溝槽。溝槽開挖完成后，應(yīng)重新復(fù)測樁位，并根據(jù)場地條件，利用鋼板等鋪設(shè)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(jī)配備導(dǎo)向切削鉆頭進(jìn)行預(yù)鉆孔施工，引孔直徑根據(jù)MJS樁徑確定。

引孔深度應(yīng)大于設(shè)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(jìn)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(jī)就位

MJS主機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)堅實平整。為防止施工過程中因基礎(chǔ)軟弱發(fā)生不均勻沉降，故在鉆機(jī)底部架設(shè)槽鋼或鋪設(shè)鋼板，以確保MJS施工過程中設(shè)備的穩(wěn)固。

利用吊車將MJS主機(jī)吊放就位，接通主機(jī)電源，調(diào)整主機(jī)位置和方向，使MJS鉆頭底部中心對準(zhǔn)套管中心，并伸縮支腿對主機(jī)進(jìn)行調(diào)平，并用方木支墊結(jié)實。

3.5 鉆頭試噴

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

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

3.6 下放鉆桿

利用主機(jī)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(nèi)壓力監(jiān)測顯示器，確認(rèn)在鉆頭無荷載的情況下清零。對接鉆桿和鉆頭，對接時認(rèn)真檢查密封圈情況，看是否缺失或損壞，地內(nèi)壓力是否顯示正常。

將鉆具下放至樁底標(biāo)高。在每節(jié)鉆桿接長過程中，相應(yīng)連接地內(nèi)壓力數(shù)據(jù)線。

3.7 噴射注漿

鉆頭到達(dá)預(yù)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(shè)定各工藝參數(shù)，包括搖擺角度、引拔速度、回轉(zhuǎn)數(shù)等。

先開倒吸水流和倒吸空氣。在確認(rèn)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(jī)。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(guān)注地內(nèi)壓力、泥漿排放情況，主動控制排泥閥門的大小，保證地內(nèi)壓力在規(guī)定數(shù)值之內(nèi)。

3.8 拆卸鉆桿

當(dāng)需要拆卸鉆桿時，在該根鉆桿完成噴射結(jié)束之前大約30 s時，將水泥漿切換成水；當(dāng)200泵的壓力有大幅下降時，關(guān)閉200泵，停止步進(jìn)和搖晃，關(guān)閉排泥閥門。再依次通知后臺人員關(guān)閉注漿泵、切削水泵和空壓機(jī)，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(rèn)真檢查密封圈和數(shù)據(jù)線的情況，看是否損壞，地內(nèi)壓力顯示是否正常。如有問題，應(yīng)及時排除。拆卸鉆桿后，需及時對鉆桿進(jìn)行沖洗及保養(yǎng)。

3.9 移機(jī)就位

待噴漿至設(shè)計樁頂標(biāo)高,全部鉆桿拆除后，直接移機(jī)下一孔位，進(jìn)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(yùn)處理。

4 MJS工法樁技術(shù)要求

（1）MJS噴射注漿采用強(qiáng)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(zhuǎn)速度控制值約為3～4 r/min。

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

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

5 MJS工法樁技術(shù)控制要點

（1）根據(jù)設(shè)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(yīng)對樁位進(jìn)行復(fù)測，引孔鉆機(jī)就位偏差不大于2 cm。

（2）在引孔鉆機(jī)施工過程中，根據(jù)地層情況調(diào)整泥漿性能參數(shù)，成孔后應(yīng)循環(huán)泥漿進(jìn)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(yīng)注意操作，確保鉆孔的垂直度，發(fā)現(xiàn)鉆孔偏差時應(yīng)利用筒鉆進(jìn)行掃孔，控制鉆孔垂直度在1/150以內(nèi)。

（4）MJS主機(jī)安裝就位時，底部應(yīng)鋪設(shè)鋼板或型鋼，防止施工過程中產(chǎn)生不均勻沉降。主機(jī)就位后，應(yīng)調(diào)平底座，并保證動力頭旋轉(zhuǎn)中心與套管中心處于同一鉛垂線上。

（5）接長鉆桿時，應(yīng)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(nèi)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(nèi)壓力數(shù)據(jù)清零情況，保證后續(xù)施工時地內(nèi)壓力顯示有效，閥門開閉可靠。

（6）水泥漿應(yīng)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(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計水灰比配制，對配制好的漿液進(jìn)行比重檢測，控制水泥漿比重在1.5±0.02以內(nèi)。攪拌好的水泥漿應(yīng)在2 h內(nèi)使用完畢。

（7）根據(jù)設(shè)計樁徑和水泥摻量計算并設(shè)定前臺主機(jī)各項運(yùn)行參數(shù)和噴漿流量。在噴漿過程中，應(yīng)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(jù)前臺指令相應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（8）在噴漿過程中，應(yīng)密切注視地內(nèi)壓力變化情況及排泥管排泥情況。如地內(nèi)壓力驟升，或排泥管不排泥時，應(yīng)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(nèi)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(nèi)壓力如果驟降，則停止鉆桿的提升，保持繼續(xù)噴漿，關(guān)小或關(guān)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(nèi)壓力回升到正常水平時，再繼續(xù)提升噴漿。

6 MJS工法樁質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

MJS工法樁樁施工過程中，應(yīng)按表1所列要求做好質(zhì)量檢查和控制工作。

表1 MJS工法樁質(zhì)量控制表

7 MJS工法樁質(zhì)量檢查與驗收

（1）水泥、外加劑等原材料的技術(shù)指標(biāo)和檢驗項目應(yīng)符合設(shè)計要求和國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

檢驗方法：查產(chǎn)品合格證及復(fù)試報告。

檢驗數(shù)量：按檢驗批檢查。

水泥復(fù)試時，以同批次進(jìn)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(xì)度、凝結(jié)時間、強(qiáng)度、安定性等指標(biāo)。當(dāng)對水泥質(zhì)量有懷疑或出廠超過3個月時，應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢。

（2）水泥漿水灰比、水泥摻量應(yīng)符合設(shè)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(qiáng)度和抗?jié)B性能應(yīng)符合設(shè)計要求。

樁身水泥土強(qiáng)度和抗?jié)B性能可采用試塊強(qiáng)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(jìn)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(zhì)量保證措施

8.1 總則

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

（2）強(qiáng)化員工質(zhì)量意識，推行“全員、全方位、全過程”的全面質(zhì)量管理。

（3）認(rèn)真做好圖紙會審、設(shè)計交底、施工技術(shù)交底、技術(shù)資料檔案和技術(shù)培訓(xùn)等方面的技術(shù)管理工作，為工程質(zhì)量提供技術(shù)保證。

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

（5）內(nèi)業(yè)資料，尤其是質(zhì)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(jié)束后，按規(guī)范或設(shè)計要求認(rèn)真驗收，若不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)及時整改，驗收合格后方能進(jìn)行下道工序施工。

（7）嚴(yán)格按指定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自驗、驗收，按經(jīng)審核的專項施工方案指導(dǎo)施工。

8.2 測量放線質(zhì)量保證措施

（1）為了保證工程質(zhì)量，施工現(xiàn)場配備專業(yè)測量人員，負(fù)責(zé)測量放線工作。

（2）測量定位所用的全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等測量儀器及工藝控制質(zhì)量檢測設(shè)備必須經(jīng)過檢定合格，在使用周期內(nèi)的計量器具按國家計量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計量檢測控制。

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

（4）總標(biāo)高控制點的引測，必須采用閉合測量方法，確保引測結(jié)果精度。

（5）所有測量觀察點的埋設(shè)必須可靠牢固，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以免影響測量精度。

（6）軸線控制點與標(biāo)高控制點，必須經(jīng)監(jiān)理書面認(rèn)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(shè)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(yīng)開挖溝槽，現(xiàn)場核對工程樁樁位及混凝土樁頭位置，并據(jù)此對樁中心進(jìn)行定位，樁中心確定之后做好標(biāo)識，上報總包質(zhì)量員及監(jiān)理進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)核。

（3）成孔樁機(jī)安放穩(wěn)固后,利用水平尺進(jìn)行樁機(jī)調(diào)平。

（4）對正樁中心時,成孔樁機(jī)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(zhǔn)已標(biāo)記復(fù)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)成孔時，樁機(jī)操作人應(yīng)隨時關(guān)注鉆具下鉆狀態(tài)，使其保持豎直，如有偏差，應(yīng)及時調(diào)整下鉆速率。鉆進(jìn)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(yīng)詳細(xì)記錄，并及時上報處理，恢復(fù)正常引孔。

（2）根據(jù)MJS鉆頭的構(gòu)造，實際引孔深度應(yīng)大于MJS樁設(shè)計深度1.0 m。成孔后，利用套筒鉆頭進(jìn)行掃孔，使成孔垂直度誤差嚴(yán)格控制在1/150以內(nèi)。

（3）安放MJS主機(jī)時，進(jìn)行調(diào)平穩(wěn)固，并用水平尺對動力頭部位進(jìn)行測平復(fù)核。

（4）下放MJS鉆具時，若遇鉆頭受阻時，應(yīng)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(diào)整噴漿參數(shù)，適當(dāng)增大樁徑，確保止水帷幕有效厚度達(dá)到要求。

8.5 水泥摻量保證措施

（1）嚴(yán)格按照要求檢測水泥漿的比重，由每臺班不得少于2次。當(dāng)檢測值低于1.50時，應(yīng)增加水泥用量，確保水泥漿的比重達(dá)到要求。

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

在施工過程中，當(dāng)出現(xiàn)其他值不變，只有水泥漿液流量不足的情況時，則應(yīng)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(fù)正常施工。

（3）單樁完成后，進(jìn)行水泥實際消耗量與設(shè)計理論用量對比復(fù)核，確保滿足水泥摻量不小于40%。當(dāng)單樁水泥摻量達(dá)不到設(shè)計要求時，應(yīng)分析造成原因，考慮在合理位置、合理時間進(jìn)行補(bǔ)樁或注漿補(bǔ)強(qiáng)。

8.6 樁身強(qiáng)度和滲透性保證措施

（1）在引孔施工過程中，應(yīng)注意控制孔內(nèi)泥漿液面高度，泥漿液面不得低于孔口1 m，否則應(yīng)及時往孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿。

（2）下放鉆桿前，應(yīng)進(jìn)行試噴，確認(rèn)鉆頭噴射是否正常。

（3）MJS主機(jī)的施工參數(shù)設(shè)定必須嚴(yán)格按照設(shè)計的施工參數(shù)執(zhí)行。

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

（5）在噴漿前，應(yīng)設(shè)置好噴射角度、回轉(zhuǎn)速度、提拔速度，設(shè)定好后再噴漿。

（6）成樁過程中鉆桿的旋轉(zhuǎn)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?qū)е聡姖{中斷的，在恢復(fù)噴漿時，應(yīng)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(yán)格控制，安排專人負(fù)責(zé)抽查漿液質(zhì)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?qū)е掳铦{中斷2個小時以上的情況，應(yīng)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(yīng)密切關(guān)注地內(nèi)壓力、泥漿排放情況，主動控制排泥閥門的大小，保證地內(nèi)壓力在規(guī)范數(shù)值之內(nèi)，不得超越限值，出現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即采取相應(yīng)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(yīng)不大于3 d，以保證鄰樁的咬合搭接。

9 結(jié) 語

MJS工法樁施工不同于地上建構(gòu)筑的施工。地上建構(gòu)筑施工時，施工和養(yǎng)護(hù)看得見，摸得著，驗收可以在直觀之下進(jìn)行，施工管理也比較容易。而MJS工法樁施工和養(yǎng)護(hù)都不能直觀，施工在一根樁連一根樁地進(jìn)行，工程質(zhì)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(jié)果及時反饋到當(dāng)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(zhì)量控制要點的基礎(chǔ)上，把原材料質(zhì)量、各道工序的施工質(zhì)量等有機(jī)地結(jié)合起來，并對施工中出現(xiàn)的各種意外變故及時采取補(bǔ)救措施，才能做好MJS工法樁的施工質(zhì)量控制。