和燕路過江通道土體加固中MJS工法樁的應(yīng)用

賀 亮

（中鐵十四局集團大盾構(gòu)工程有限公司，江蘇 南京 210000）

MJS工法是一種全方位高壓噴射注漿工法，在高壓噴射灌漿過程中，配備了一體化多孔管和前端裝配裝置，可用于強制灌漿排水和地層壓力監(jiān)測，實現(xiàn)了控制地層壓力的功能，大大降低了對周圍環(huán)境的影響。近年來，隨著盾構(gòu)施工環(huán)境的日益多樣化，越境段地質(zhì)條件越來越復(fù)雜。對鄰近建（構(gòu)）筑物變形控制難度不斷增大，這給工程的施工安全控制帶來了很大的困難。因此，在一些軟弱地質(zhì)段需要引進施工擾動小的施工工法來解決變形控制的問題。

1 工程背景及原因分析

和燕路過江通道南段隧道工程是穿越南京長江主江的盾構(gòu)隧道施工項目。隧道起點位于八卦洲始發(fā)工作井上，穿越長江后，于江南工作井接收。盾構(gòu)段的起止里程為ZK1+726~ZK4+690.957，全長2 964.957 m。盾構(gòu)自八卦洲始發(fā)井始發(fā)，由北向南施工，線路以直線依次下穿八卦洲大堤，穿越長江漫灘，穿越江底復(fù)合地層、斷層破碎帶、全斷面硬巖區(qū)、幕府山巖溶區(qū)，最后到達江南接收井。

盾構(gòu)推進至900環(huán)時開挖倉壓力出現(xiàn)波動，同時地面出現(xiàn)沉降。盾構(gòu)機立即停止推進，分析沉降原因并防止繼續(xù)沉降對范圍內(nèi)建筑物的影響。分析原因如下：

1.1 盾構(gòu)掘進持續(xù)時間長

掌子面幾乎全處于中風(fēng)化角礫巖地層，盾構(gòu)的推進速度比較緩慢（5 mm/min），每環(huán)掘進時間7~8 h，對頂部土體擾動時間長。

1.2 刀盤周圍有較大溶洞

后期補勘在刀盤周圍發(fā)現(xiàn)較大溶洞，溶洞高度有10 m左右。

綜合考慮以上原因，為防止地面出現(xiàn)較大沉降變形，控制后續(xù)盾構(gòu)推進過程中地面再次沉降，采用地基加固措施。加固區(qū)域埋深大（49~51 m），綜合考慮采用MJS工法樁對ZK2+661~ZK2+707段隧道拱頂覆蓋層進行加固處理，同時對掘進影響范圍內(nèi)的建筑物基礎(chǔ)采用袖閥管注漿進行補強加固，確保盾構(gòu)機順利穿越該區(qū)域。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)

加固區(qū)段（里程ZK2+651~ZK2+719段），隧道上部覆土厚度在52 m~53 m。地層分布主要為：

隧道上覆土：

（1）2素填土，（2）2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，（3）4粉土夾粉砂，（4）4-1粉質(zhì)黏土夾粉砂，（5）5粉細砂，（6）1j全風(fēng)化角礫巖，（7）2j強風(fēng)化角礫巖。

隧道開挖面：

（8）2j強風(fēng)化角礫巖。

（9）3j中風(fēng)化角礫巖，角礫成分主要為砂巖、灰?guī)r等，灰?guī)r含量為20%~50%。角礫粒徑1~10mm，個別超過200 mm。ZK2+719~ZK2+651段地質(zhì)縱斷面如圖1所示。

圖1 ZK2+719~ZK2+651段地質(zhì)縱斷面圖

2.2 水文地質(zhì)

南京市和燕路過江隧道工程區(qū)域，氣候潮濕，靠近長江，雨量充沛。長江等地表水與地下水具有良好的水力聯(lián)系，在豐水期對區(qū)域地下水的補給起了重要的作用。據(jù)區(qū)域資料以及勘察成果，盾構(gòu)里程ZK2+650~ZK2+707段地下水類型為松散巖類孔隙微承壓水與碎屑巖類基巖裂隙水。

3 MJS工法樁設(shè)計及施工流程

3.1 MJS工法樁樁位及深度設(shè)計

根據(jù)沉降影響范圍、中風(fēng)化和強風(fēng)化巖面高度、強風(fēng)化角礫巖覆蓋層厚度、后續(xù)盾構(gòu)推進砂層距離隧頂高度等綜合考慮，盾構(gòu)開挖區(qū)加固面積約4.5 m，加固里程為ZK2+661~ZK2+707。MJS加固樁徑2 400 mm，樁芯間距2 000 mm。將加固區(qū)域分為四個區(qū)域（A、B、C、D）。將MJS工法樁加固區(qū)域的最外側(cè)一排樁及C區(qū)里程ZK2+684位置（紅色虛線標(biāo)注）的工法樁樁頂標(biāo)高延伸至粉細砂層的頂面。A、B剩余區(qū)域樁長為10 m，C區(qū)其他工法樁樁長為7 m，D區(qū)其他工法樁樁長為5 m。MJS工法樁加固區(qū)剖面圖如圖2所示。

圖2 MJS工法樁加固區(qū)剖面圖

3.2 MJS工法施工流程

MJS工法施工流程為：①樁位測設(shè)；②鉆機鉆孔；③下噴射管；④攪拌制漿；⑤噴射作業(yè)；⑥清洗結(jié)束。⑦孔眼回填

MJS工法樁的施工工藝流程如圖3所示。

圖3 MJS工法樁施工流程圖

MJS工法樁加固現(xiàn)場如圖4所示

圖4 MJS工法樁加固現(xiàn)場圖

3.3 施工技術(shù)參數(shù)

（1）高壓旋噴樁MJS工法施工主要參數(shù)：水泥漿液壓力大于等于30 MPa，水泥漿比重控制為1.51；主空氣流量1.0~2.0 nm3/min。（2）注漿管提升速度2.06 cm/min，漿液流量控制在85~100 L/min。（3）水泥采用P.O 42.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥漿液中水灰比為1∶1。施工用水采用自來水量。（4）成型樁身的垂直度偏差要求不超過1/250。（5）MJS工法高壓旋噴樁應(yīng)進行鉆芯取樣抽檢，取樣數(shù)量不少于2%；在28天后進行無側(cè)限抗壓強度檢查，強度值應(yīng)達到1 MPa以上。

3.4 MJS工法樁施工針對性措施

（1）MJS工法施工過程中，嚴格控制地面壓力，不堵塞污泥排出，避免擾動周邊土體結(jié)構(gòu)和平衡。（2）施工中對周邊建筑物設(shè)置沉降監(jiān)控點，過程中注意返漿的壓力觀察，避免出現(xiàn)返漿管堵塞，導(dǎo)致地下壓力增加，從而導(dǎo)致地面隆起的情況。在施工過程中，監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)及時反映到施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)異常情況及時調(diào)整施工；（3）施工過程中需嚴格控制MJS擺噴的方向，在半圓形位置噴涂完畢后，操作人員應(yīng)嚴格遵守操作規(guī)程，技術(shù)人員也要加強現(xiàn)場巡查并做好記錄；（4）應(yīng)嚴格控制鉆孔的垂直度。試驗應(yīng)使用傾斜計進行，垂直度應(yīng)控制在1/250。（5）為保證MJS工法樁相鄰樁相互咬合，確保起到防護作用，所有MJS樁必須精確放樣，確保達到設(shè)計加固效果。

4 MJS工法應(yīng)用分析

本工程臨近江邊和建筑物，應(yīng)嚴格控制周圍建筑物的沉降，加固區(qū)對周邊環(huán)境污染降至最低，加固效果的可靠性等要求。施工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反映到施工現(xiàn)場，如有異常情況及時調(diào)整現(xiàn)場施工。

施工結(jié)束后，采用鉆探取芯取樣試驗檢查MJS工法樁樁體強度。考慮取芯對加固體的影響，既要確保達到檢測目的，也要便于采取措施不因鉆孔留有后遺癥。取芯時不應(yīng)形成貫通孔眼盡可能保證MJS工法樁的整體效果。

4.1 MJS工法監(jiān)測范圍及點位布置

為保證施工范圍內(nèi)房屋安全，監(jiān)控施工區(qū)域內(nèi)的建筑物和地面，指導(dǎo)施工，確保施工安全。施工期間，監(jiān)測頻率為每天一次，并根據(jù)現(xiàn)場注漿情況適當(dāng)加密。

（1）地表沉降監(jiān)測。施工區(qū)域內(nèi)原有監(jiān)測點位為兩排，里程為ZK2+650（1~3），ZK2+700（7、8），后對監(jiān)測點位進行加密布置，加密點位四個（JDB1-1、JDB1-2、JDB1-3、JDB1-4）。

地表沉降監(jiān)測點現(xiàn)場位布置圖如圖5所示。

圖5 地表沉降監(jiān)測點位布置

（2）建筑物沉降監(jiān)測。對施工區(qū)域內(nèi)的泵房、控制柜房及圍墻共計布點22處。建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反映到施工現(xiàn)場。

4.2 MJS工法施工效果分析

施工結(jié)束后，采用鉆探取芯取樣試驗檢查MJS工法樁樁體強度。檢測方法為鉆芯取樣抽檢，取樣數(shù)量不少于2%；根據(jù)現(xiàn)場測試試樣28天后無側(cè)限抗壓強度均達到了1 MPa以上。現(xiàn)場鉆探取芯取樣試驗如圖6所示。

圖6 現(xiàn)場鉆探取芯取樣

對施工區(qū)域內(nèi)的建筑物及地表進行監(jiān)測，其沉降量均符合設(shè)計規(guī)范要求，且盾構(gòu)機順利通過該沉降區(qū)域。

5 結(jié)語

通過MJS工法在南京和燕路過江隧道工程中的成功應(yīng)用，得出以下幾點結(jié)論和建議：

①MJS工法樁設(shè)備高度低，對施工要求小，改良了傳統(tǒng)土體加固工藝在環(huán)境影響及加固深度等方面的不足，加固效果好。采用獨特的多孔管道排泥技術(shù)及地壓監(jiān)測，具備大直徑旋噴加固施工、大深度地基改良及小等優(yōu)點。②MJS工法樁加固的經(jīng)驗在和燕路過江隧道工程中成功應(yīng)用，可為類似工程的加固施工提供技術(shù)參數(shù)和經(jīng)驗。其他地層的參數(shù)還需在應(yīng)用中進一步總結(jié)積累。③MJS工法樁加固的經(jīng)驗在和燕路過江隧道工程中成功應(yīng)用，可為同類工程的加固施工，提供施工工藝參數(shù)和施工經(jīng)驗。其他地層的參數(shù)還需在應(yīng)用中進一步總結(jié)積累。