MJS工法樁在軟土地區(qū)復(fù)雜深基坑止水帷幕中的應(yīng)用

□文/張?zhí)煊?李卓文 張秀川 李 樂 歐陽寶柱

1 工程概況

某工程深基坑近似矩形，基坑面積約15 700 m2，平均開挖深度17.093 m（電梯井位置加深0.95～3.45 m），屬于一級深基坑。基坑南側(cè)50 m 為河道，西側(cè)50 m為已運營地鐵站體及隧道，東側(cè)20 m為已建成的高層住宅小區(qū)。基坑支護結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻、密排灌注樁+2道混凝土內(nèi)支撐，東側(cè)、南側(cè)及北側(cè)采用SMC等厚度水泥土攪拌墻作為止水帷幕[1]，基坑?xùn)|側(cè)緊鄰3個400 kV·A桿上變壓器。見圖1。

圖1 基坑支護結(jié)構(gòu)

2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地層分布，將場地埋深約20.00～50.00 m 段分為2 個微承壓含水層及2 個相對隔水層，MJS 工法樁隔斷第一承壓水。見圖2。

圖2 支護結(jié)構(gòu)及地質(zhì)剖面

3 止水方案的選擇

基坑?xùn)|側(cè)變壓器外輪廓距離原設(shè)計基坑支護邊線僅0.7 m，為空間受限區(qū)域，SMC液壓銑削攪拌機高度過高，施工過程中易對變壓器及電線桿地基產(chǎn)生擾動。充分考慮現(xiàn)場實際，將該部位的止水帷幕由SMC等厚度水泥土攪拌墻變更為施工機械體積小、止水效果較好的MJS 工法樁；通過地內(nèi)壓力監(jiān)測和強制排漿，對地壓力進(jìn)行調(diào)控[2]，同時工法樁向基坑內(nèi)移位300 mm，變壓器距離支護樁外壁距離為1 800 mm，設(shè)計最大深度達(dá)34 m。

MJS 工法樁直徑1 800 mm，相鄰兩樁中心間距1 300 mm，搭接尺寸500 mm；樁中心距離支護樁外徑500 mm，樁長34 m，標(biāo)高范圍為-3.357～-37.357 m。見圖3。

圖3 MJS工法樁布置

4 施工重難點

4.1 緊鄰變壓器施工

緊鄰基坑?xùn)|側(cè)的3 個400 kV·A 變壓器為施工區(qū)唯一的供電變壓器。一旦施工破壞了變壓器，一方面會造成施工設(shè)備、變壓器設(shè)備的損失甚至造成人員的傷亡，另一方面工程后續(xù)供電將會中斷。

4.2 超厚砂層處理

MJS工法樁穿越超厚粉砂層92，最大厚度達(dá)9.2 m，距離地面大約21.53 m。超厚砂層對引孔和鉆孔施工均有較大影響并且粉砂層孔隙相對較大，含有承壓水。

4.3 不同止水帷幕銜接節(jié)點的處理

變壓器區(qū)域SMC水泥土攪拌墻不能連續(xù)施工，需處理好與MJS工法樁交接位置搭接問題，以保證基坑的止水效果。

5 操作要點

5.1 施工部署

結(jié)合本工程基坑支護設(shè)計特點，充分考慮到MJS工法樁、SMC 水泥土攪拌墻和支護樁施工工藝，SMC水泥土攪拌墻與MJS 工法樁兩種不同止水帷幕銜接節(jié)點處，需合理規(guī)劃圍護結(jié)構(gòu)施工步序，先施工SMC水泥土攪拌墻，然后支護樁，最后施工MJS 工法樁。MJS工法樁與SMC水泥土攪拌墻接縫處在原有的MJS工法樁基礎(chǔ)上增加一根360°的MJS 工法樁，提高不同止水帷幕之間的連接效果。

在變壓器位置支護樁施工完畢后組織施工MJS工法樁，MJS 工法樁晚于支護樁7 d 施工；MJS 工法樁采用跳打法施工，具體施工順序：M1→M2→M3→……→M19→M20。見圖4。

圖4 MJS工法樁施工順序

5.2 施工準(zhǔn)備

對場地進(jìn)行清理整平，放線定位出MJS工法樁中心位置，沿MJS工法樁中心線開挖50 cm深的溝槽，其中臨坑一側(cè)溝槽開挖至基坑支護樁外壁，迎土面一側(cè)開挖至中心線向坑外50 cm處。施工前確保變壓器及附近高壓線處于斷電狀態(tài)，提前租賃發(fā)電機組。

5.3 設(shè)備就位及引孔

MJS 工法樁采用MJS-65CV 設(shè)備進(jìn)行自引孔，配備25 t汽車吊運和轉(zhuǎn)移設(shè)備主機，完成?220 mm外套管的下放和拆除。吊運作業(yè)期間派專人負(fù)責(zé)監(jiān)督汽車吊端部與變壓器之間的距離，一旦距離＜1 m，示警停止作業(yè)，防止與變壓器發(fā)生碰撞。嚴(yán)格限制外套管安拆高度，確保外套管頂端低于變壓器≮50 cm。其中M11、M12、M14 樁采用設(shè)備主機未能成功引孔，采用HDL-160D引孔機，鉆穿障礙物和土層[3]，引孔深度35 m，垂直度偏差控制在1/200。

為防止變壓器在施工過程中受到擾動，縮小原有變壓器防護架，采用直徑10 cm的杉木桿作骨架，外附寬20 cm的模板條，施工過程中變壓器斷電，施工完畢后及時拆除并搭設(shè)懸挑防護架。

5.4 下放鉆桿

引孔完畢后移除套管，使用25 t 汽車吊將MJS 主機鉆桿逐節(jié)下放至設(shè)計標(biāo)高，即大沽標(biāo)高-37.537 m；采用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鉆桿長度為3 m、鉆頭高度為0.7 m，累計下放12 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)鉆桿和一根鉆頭。下放鉆桿時檢查每節(jié)鉆桿的密封圈是否完好。

M16 工法樁下放第7 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時出現(xiàn)困難，判斷系塌孔導(dǎo)致，即刻打開削孔水進(jìn)行正常削孔鉆進(jìn)，在削孔鉆進(jìn)至第10 節(jié)鉆桿時，基本已經(jīng)到達(dá)?1粉質(zhì)黏土層，鉆桿可以正常下鉆。見圖5。

圖5 鉆桿下放節(jié)數(shù)

5.5 參數(shù)設(shè)置

鉆頭到達(dá)34.35 m深度后進(jìn)行校零，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)。見表1。

表1 MJS工法樁參數(shù)設(shè)置

5.6 噴射

確認(rèn)排漿正常后，開啟高壓水泥泵和主空氣空壓機。為保證樁底端的施工質(zhì)量，先用10 MPa壓力注入水向上噴射50 cm，3 min 后將水切換成水泥漿，鉆桿重新下放到底端開始向上噴射。嚴(yán)格控制注漿流量、排漿流量，做好過程監(jiān)測工作[4]。

5.7 噴漿提升

開始噴漿時，高壓水泥泵壓力逐漸增加，直到達(dá)到設(shè)計壓力40 MPa，確認(rèn)地內(nèi)壓力正常后，開始提升噴漿。施工時密切監(jiān)測地內(nèi)壓力，當(dāng)壓力不正常或有突變時，立即調(diào)整排漿量，使地內(nèi)壓力在安全范圍以內(nèi)。噴漿過程連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。

為確保超厚粉砂層92區(qū)域的MJS 工法樁能夠達(dá)到理想的施工效果，在MJS 主機提鉆至該地層時，將原轉(zhuǎn)速4 rad/min 降低為2 rad/min 并增加噴射鉆頭在各個角度的噴射時間。鉆機故障或排泥不暢時，立即停止噴漿，先進(jìn)行清水噴射，提升速度減半，待排泥正常后，二次進(jìn)行漿液噴射。

6 結(jié)論及建議

MJS 工法樁施工過程中未對變壓器造成影響；土方開挖過程中MJS 工法樁附近的觀測井水位未發(fā)現(xiàn)變化異常，圍護結(jié)構(gòu)無明顯滲漏。

在施工空間受限區(qū)域，MJS 工法樁具有良好的適用性且具有與SMC 水泥土攪拌墻同樣良好的止水效果；在穿越深厚粉砂層及與處理SMC水泥土攪拌墻接縫時采用低轉(zhuǎn)速，長時間噴射的方式具有良好的加固止水效果。同時，MJS 工法樁旋噴角度可控，施工全過程同步監(jiān)測，對周邊土體及建筑物擾動很小[5]。