軟土中超長高壓旋噴MJS工法樁加固應用研究

孔偉陽，朱正旺，馬 超

(1.南京航空航天大學金城學院，江蘇 南京 211156；2.中交二航局第三工程有限公司，江蘇 鎮江 212004)

0 前 言

在土體加固技術中高壓旋噴樁以其加固體質量高、成形靈活及適用地層廣等優點而得到廣泛應用。常規高壓旋噴樁通過氣升作用排泥，隨著土體加固深度加大，氣升作用隨之減弱，進而深部排泥困難，地內壓力增大，使深部噴嘴堵塞，導致噴射效率降低。較高的地內壓力會引起地面隆起、鄰近地下構筑物變形等破壞。MJS工法[1-2]是一種新型高壓旋噴工藝，采用獨特多孔管技術，在繼承常規高壓旋噴樁優點的同時，實現強制排泥及對地內壓力監測，保持地內泥漿壓力的穩定，從而減少了對周圍環境的影響。

小田等[3]利用MJS工法對海底管道進行垂直加固，有效解決了海底管道在地震中的沉降問題。葉琪等[4]通過MJS工法樁應用實例，提出了一套適合寧波軟土地區的施工和設計參數，并分析了該工法施工對臨近既有建筑物的影響。趙香山等[5]通過數值方法模擬了MJS工法樁對周圍環境的影響，得到了合理的設定控制壓力和凈注入量，可減小對周圍土體的擾動和位移。徐寶康[6]通過對MJS工法樁施工過程中現場數據的監測，得出該工法對土體加固效果顯著，同時能減小土體擾動。

本文依托廣東某城市軌道交通二號線MJS工法樁加固應用實例，對MJS工法樁的工作性狀、成樁質量進行了分析，促進其在深層地基改良中的應用。

1 工程概況

廣東省某城市軌道交通二號線一期工程，在某段盾構機掘進過程中出現不同程度的盾尾漏漿現象，雖通過及時的應急堵漏處理，未出現較嚴重的后果，但是根據滲漏情況，判斷盾構機盾尾刷可能存在不同程度的受損，且根據左線盾構后續將下穿澳邊涌和側穿110 kV紫管莊線16號高壓鐵塔的施工條件，為了充分防止因盾尾刷受損導致盾尾泄漏從而引起地面沉降的風險，現擬定在盾構機前方5 m位置進行預加固，然后盾構機掘進至加固體內進行盾尾刷更換工作。

預加固土體范圍為包裹隧道上下左右各2 m，縱向長度3 m，盾構機擬停機刀盤處覆土厚度18.9 m，盾構機所屬地層為淤泥質粉土、粉砂。表1為掘進段土體物理力學指標，圖1為加固平面圖。

表1 土體物理力學指標

圖1 加固平面圖

2 方案比選

常用地基加固的方法有凍結法、三軸攪拌樁、常規高壓旋噴樁等，同時項目部根據類似工程的經驗，引入MJS工法樁參與比選，表2為地基加固方案比選。

表2 地基加固方案比選

本次需加固深度為28 m，施工區域位于高壓線下方，空間有限，且涉及的管線有3處，對周邊環境擾動要求高，其次加固所屬地層為淤泥質粉土、粉砂，靠近岸邊涌水系豐富，因此，經過比選后設計采用MJS工法樁對地層進行加固。

地面加固工程中MJS工法樁承擔土體加固以及防止水土滲漏的作用。設計樁徑2 m，咬合0.6 m，深至隧道下2 m，采用P·O.42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比1.0。施工過程中對地表進行監測，地表沉降監測共布置6個點位，沿需加固土體范圍的四周對稱布設，距離加固土體邊緣6 m，監測點的深度為2 m。加固后的土體進行抽芯檢測，無側限抗壓強度不小于1.0 MPa，滲透系數≤1×10-6cm/s，MJS工法技術參數如表3所示。

表3 MJS工法技術參數

根據試樁結果得出，完成每根樁大約共需要8.5 h，其中引孔及下鉆至設計深度約2.5 h，旋噴提升完成大約需5.5 h，鉆桿拆卸及保養0.5 h。由此可見，旋噴提升所占時間最多，約占總時間的65%。

3 MJS工法樁應用效果分析

3.1 MJS工法樁對周邊土體變形分析

通過對MJS工法樁施工過程中周邊土體監測點情況進行匯總分析，結果表明，MJS工法在開始噴漿施工過程中，短時間內，由于地內孔隙水壓力聚集來不及消散，有效應力減小，導致地表監測處土體最大隆起量為3.8 mm，監測7 d后隨著孔隙水壓力的消散，隆起量降為2.1 mm并保持穩定。

3.2 MJS工法成樁質量分析

當到達齡期28 d后，采用取芯法對成樁的完整性、無側限抗壓強度、滲透系數進行檢驗，取芯數量不少于總樁數的2%，且不少于2根，檢測完成后灌注水泥砂漿進行封孔。現對樁與樁咬合中心部位進行鉆孔取樣，如圖2所示，MJS工法施工芯樣呈柱狀，與未加固部位相比，加固段芯樣較為完整、堅硬，說明攪拌較均勻、固結較好，其次加固段芯樣色澤偏白，說明其水泥摻量合理。

圖2 MJS工法樁芯樣圖

對取芯的芯樣分別在20 m、25 m及29 m的深度進行檢測，檢測結果如表4所示，在成樁28 d后其無側限抗壓強度為4.8～6.7 MPa遠大于設計值1 MPa，滲透系數為1.32～2.69×10-7cm/s遠小于設計值1×10-7cm/s，故成樁質量滿足要求。

表4 MJS樁體力學性能及滲透系數

圖3為芯樣抗壓強度及滲透系數隨取土深度的關系曲線。從圖中可看出，芯樣抗壓強度隨取土深度的增加呈逐漸減小的趨勢；滲透系數則隨取土深度的增加而增大。由于加固地層為淤泥質粉土、粉砂，可見，隨著加固深度的增加MJS工法的成樁質量受到限制。

圖3 抗壓強度及滲透系數隨深度的變化曲線

4 結 論

1)MJS工法施工芯樣呈柱狀，與未加固部位相比，加固段芯樣較為完整、堅硬，說明攪拌較均勻、固結較好，其次加固段芯樣色澤偏白，說明其水泥摻量合理，施工質量較好。

2)MJS工法樁在噴漿施工過程中，由于地內孔隙水壓力聚集來不及消散，有效應力減小，導致地表監測處土體最大隆起量為3.8 mm，監測7 d后隨著孔隙水壓力的消散，隆起量降為2.1 mm并保持穩定。可知在軟土中采用MJS 工法進行加固施工對周圍環境的影響較小。

3)MJS工法樁的抗壓強度隨加固深度的增加呈逐漸遞減的趨勢；滲透系數則隨加固深度的增加而增大，由此可見，在軟土中，隨著加固深度的增加MJS工法的成樁質量受到限制。

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