上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

0 引言

隨著中國(guó)城市地下空間開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快，軌道交通建設(shè)的縱橫發(fā)展，地下既有的地鐵車站及線路受建筑基坑施工的影響越來(lái)越大，各種矛盾日益突出。特別是在一些軟土地區(qū)的深基坑工程施工過(guò)程中，常常受到鄰近地鐵車站的施工影響，特別是在地鐵車站的管線設(shè)施以及軌道支線的保護(hù)問(wèn)題上，若處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。如何在基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)周邊軌道交通工程實(shí)現(xiàn)“零擾動(dòng)”一直是工程界面臨的難題。

新型的MJS工法（全方位高壓噴射法）較傳統(tǒng)的旋噴工藝，通過(guò)地基內(nèi)壓力管理對(duì)排泥量進(jìn)行調(diào)整，控制噴射攪拌引起的地基隆起、下沉等地基形狀的改變。與傳統(tǒng)注漿工藝相比，僅僅依靠氣升作用來(lái)排放泥液[1]，而本工法利用專用吸入管將泥液強(qiáng)制吸出地面，達(dá)到了從水平到傾斜方位施工的可能。MJS工法自2008年引進(jìn)我國(guó)，已經(jīng)在上海、南京、蘇州、寧波等地共實(shí)施了50多個(gè)工程，總出泥量逾1.3×105m3，而在諸多實(shí)驗(yàn)中，對(duì)上部結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的擾動(dòng)控制都取得了很好的效果。

1 工程概況

背景工程屬超高層復(fù)雜結(jié)構(gòu)，建筑安全等級(jí)為一級(jí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，地下工程防水等級(jí)為一級(jí)；±0.00 m約相當(dāng)于絕對(duì)高程3.9 m，室外道路標(biāo)高2.9 m，本工程地下室為鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，上部主塔樓為鋼框架核心結(jié)構(gòu)，裙房為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。設(shè)有地下6層地下室，地下建筑面積共約163 019 m2；地下1層加層至地下2層設(shè)計(jì)為地下商業(yè)中心，與上海軌交12號(hào)線提籃橋站地下出站口直接連通，地下3層至地下6層包括地下停車庫(kù)、主機(jī)電設(shè)備房后勤區(qū)等，如圖1所示。

圖1 基坑位置及周邊環(huán)境

1.1 地質(zhì)情況

基坑所處的工程地質(zhì)從上至下依次為：

①填土，②褐黃-灰黃色粉質(zhì)黏土，③灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土，③夾灰色黏質(zhì)粉土，與淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土互層，④灰色淤泥質(zhì)黏土，⑤1-1灰色黏土，⑤1-2灰色粉質(zhì)黏土，⑤3灰色粉質(zhì)黏土夾粉質(zhì)粉土，⑤3t灰色黏質(zhì)粉土，⑤4灰綠色粉質(zhì)黏土，⑦草黃-灰色粉砂，⑧1灰土黏土與灰土粉質(zhì)黏土夾黏，⑧2粉質(zhì)黏土，⑨灰色粉細(xì)砂，11 青灰色粉細(xì)砂。

1.2 工程特點(diǎn)

1）周邊環(huán)境：工程主體基坑北側(cè)與軌交12號(hào)線提籃橋站共墻，西側(cè)距離公平路沿街商鋪約39 m；東側(cè)距離海門路沿街商鋪約30 m；南側(cè)距離東大名路沿街建筑約30 m。周邊管線復(fù)雜，距離較近。

2）共墻段情況：共墻段地下連續(xù)墻墻深38 m，接頭處殘留有25 m深槽壁加固（三軸攪拌樁）。主體基坑與之相接的地下連續(xù)墻分別深50 m和44 m。

3）工程地質(zhì)情況：場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)暗浜。場(chǎng)地表面普遍存在1.0～3.1 m的雜填土。淺部土層中的潛水位埋深離地表面0.3～1.5 m，年平均地下水位離地表面0.5～0.7 m，深部承壓水位于第⑤3t、⑦層。潛水位和承壓水位隨季節(jié)、氣候、潮汐等因素有所變化。根據(jù)本站詳勘地質(zhì)資料，本站基坑范圍內(nèi)的地層中，表層有地下水（3～11 m），局部第⑤3t層承壓水的水位埋深約為5 m，第⑦層承壓水埋深為8.8～11.70 m。

4）鑒于基坑開(kāi)挖深度較深，新老建筑物接頭處防水尤其重要。開(kāi)挖時(shí)，會(huì)造成水頭差，為了防止水壓力過(guò)大，造成嚴(yán)重后果，所以使用MJS工法旋噴樁來(lái)加固，盡量做到無(wú)滲水。

2 MJS工法工程應(yīng)用

2.1 方案優(yōu)選

本工程施工選擇MJS工法的原因主要有以下幾個(gè)方面：

Seminar教學(xué)模式注重培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立探索、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。與此同時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性得到了全面調(diào)動(dòng)，動(dòng)手能力、溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到了很好鍛煉，自信心、責(zé)任心等心理素質(zhì)得到了有效培養(yǎng)。

1）周邊管線復(fù)雜并與基坑距離較近，需要在施工時(shí)控制地層沉降。而MJS工法采用獨(dú)特的多孔管和前端裝置，實(shí)現(xiàn)了孔內(nèi)強(qiáng)制排漿和地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)，大幅度減少了對(duì)環(huán)境的影響，適用于在環(huán)境復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行地基加固施工，豐富了地下空間的開(kāi)發(fā)。

2）基坑鄰近已運(yùn)營(yíng)軌道交通車站，為了提高新建基坑內(nèi)承壓水的降水對(duì)其結(jié)構(gòu)影響。

3）傳統(tǒng)的高壓旋噴樁、深層攪拌樁等工法在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的擠土效應(yīng)，施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生地面隆起、地表開(kāi)裂，影響周圍建（構(gòu)）筑物及市政管線的正常使用，甚至產(chǎn)生更為嚴(yán)重的破壞。MJS工法樁可以有效地解決這些難題，不僅成樁質(zhì)量好，樁體強(qiáng)度高，而且對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物影響小。

4）MJS適應(yīng)復(fù)雜的場(chǎng)地周邊環(huán)境，很好地控制地面位移和土體位移。適用范圍廣泛，可進(jìn)行水平傾斜超深垂直施工，故施工過(guò)程中占地少，而深層攪拌樁設(shè)備占地面積大。

5）MJS工法樁施工自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，關(guān)系質(zhì)量的各種參數(shù)均為提前設(shè)定，并能實(shí)時(shí)記錄施工數(shù)據(jù)，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為因素造成的質(zhì)量問(wèn)題。

2.2 MJS工法原理及功能

為了解決噴射灌漿施工法中存在的諸多缺點(diǎn)，MJS工法在傳統(tǒng)的高壓旋噴工藝[2,3]的基礎(chǔ)上，采用了獨(dú)特的多孔管，由于以往切削產(chǎn)生的泥漿排液，僅依靠空氣升液氣來(lái)完成。對(duì)于MJS工法裝置，可強(qiáng)制將泥液吸入專用管道中，然后轉(zhuǎn)入地面，實(shí)現(xiàn)了從水平到斜坡所有地基作業(yè)面的施工。同時(shí)擁有前端裝置，將多余的泥漿通過(guò)排泥孔排出，通過(guò)前端地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)裝置來(lái)對(duì)地基內(nèi)泥漿壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保持泥漿壓力穩(wěn)定，從而有效地抑制了隨噴射攪拌而產(chǎn)生的地基隆起、沉降等現(xiàn)象，減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響，壓力的降低還能進(jìn)一步保證成樁的直徑。同時(shí)，MJS工法的理論成樁直徑要大于普通的高壓旋噴工法。MJS工法原理及主機(jī)如圖2所示。

圖2 MJS工法工作原理及主機(jī)示意

2.3 MJS工法設(shè)計(jì)概況

在該工程中，MJS旋噴樁直徑達(dá)2 000 mm，中心間距1 200 mm，旋噴樁中心離開(kāi)地下連續(xù)墻邊100 mm，鉆孔深度約41 m，有效樁長(zhǎng)41 m，180°擺噴9根，270°擺噴2根，全圓噴射止水6根（需地下連續(xù)墻施工完成后施工）。

MJS設(shè)計(jì)要求：MJS工法高壓旋噴樁采用P.O 42.5水泥，水泥摻量50%～55%；水泥漿壓力40 MPa±2 MPa，水灰比1∶1，漿液流量85～100 L/min，空氣壓力1.05 MPa，空氣流量1.0～2.0 m3/min，噴射提升速度2.5 cm/min，樁身垂直度1/200，旋噴樁取樣抽檢2%，28 d后無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.5 MPa以上，試樁設(shè)置半圓及全圓各1根，進(jìn)行監(jiān)測(cè)、檢測(cè)同步試驗(yàn)[4,5]。如圖3所示。

2.4 MJS施工工藝

1）引孔：采用鉆機(jī)按樁位鉆進(jìn)引孔，鉆孔直徑≥180 mm，孔位偏差不超過(guò)20 mm。鉆機(jī)就位前，對(duì)鉆孔各項(xiàng)工作再次進(jìn)行檢查，確保各項(xiàng)工作正常。

圖3 試樁平面布置

2）護(hù)壁：引孔結(jié)束后，為防止坍孔，利用引孔機(jī)鉆桿將配制好的膨潤(rùn)土漿液置換孔內(nèi)泥漿，再拆除鉆桿移除引孔鉆機(jī)。

3）下管：移除引孔鉆機(jī)后，旋噴主機(jī)就位，對(duì)準(zhǔn)孔并調(diào)整平穩(wěn)，待機(jī)具檢查正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，下放旋噴管至設(shè)計(jì)深度，同時(shí)開(kāi)始制漿。

4）噴漿提管：先將旋噴機(jī)下部的旋噴管及其底端的噴射器置入已鉆通的孔內(nèi)至設(shè)計(jì)底標(biāo)高深度，然后開(kāi)啟高壓水泵、高壓泥漿泵和空壓機(jī)，使高壓水、壓縮空氣和高壓水泥漿通入旋噴管到達(dá)噴射器，調(diào)整水壓力及流量、空氣壓力及流量、水泥漿液壓力及流量在設(shè)計(jì)范圍，待符合設(shè)計(jì)要求后開(kāi)啟旋噴機(jī)，邊旋轉(zhuǎn)邊噴注邊提升旋噴管。

5）廢漿處理：由于大直徑高壓旋噴外排泥漿量大，因此需在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置足夠大的廢漿池容納廢漿，待固結(jié)晾干后集中外運(yùn)處理。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

在旋噴加固同時(shí)，量測(cè)監(jiān)控地層的空隙水壓力及土體位移等變化情況，噴漿期間和施工結(jié)束后期均要監(jiān)測(cè)，直至基本穩(wěn)定并做好記錄（圖4～圖6）。

圖4 MJS試樁土體測(cè)斜TX01孔變化曲線

圖5 MJS試樁土體分層沉降FC01孔沉降曲線

本工程從監(jiān)測(cè)的結(jié)果看，孔隙水壓力和水平位移變化不明顯，但從土體分層沉降監(jiān)測(cè)成果分析，成樁施工引起的土體不同深度垂直位移規(guī)律與預(yù)期相同，土體分層垂直位移在試驗(yàn)樁噴漿階段，總體表現(xiàn)為下沉，其中最大值發(fā)生在距離樁位3 m處的測(cè)點(diǎn)在深30 m處沉降量最大，為-9 mm。而距離越遠(yuǎn)土體變化越小。

圖6 MJS試樁空隙水壓力KY01孔變化曲線

從最終的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，證實(shí)了該工法對(duì)土體擾動(dòng)性很小，在該工程中應(yīng)用效果很好，變形控制得到了很好的控制，同時(shí)對(duì)鄰近地鐵周邊的地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很好的保護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在鄰近既有地鐵及建筑結(jié)構(gòu)處采用MJS工法作為基坑圍護(hù)止水和地基加固是切實(shí)可行的，并在實(shí)際工程中得到了驗(yàn)證，對(duì)以后類似工程有著積極的借鑒意義，通過(guò)以上分析得出以下結(jié)論[6,7]：

1）MJS工法是一種超高壓旋噴工藝，能夠適應(yīng)敏感施工區(qū)域施工需求，有效控制土體水平和垂直位移。

2）MJS工法的適用范圍廣泛，可進(jìn)行水平傾斜超深垂直施工，滿足低凈高施工要求，同時(shí)具有成樁直徑大、樁體直徑穩(wěn)定的效果。

3）MJS工法的旋噴壓力穩(wěn)定，配合其可控角度搖擺噴漿，降低施工過(guò)程中對(duì)既有地下建（構(gòu)）筑物的損壞。

4）MJS施工及全過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控相結(jié)合的方式，是一種在密集中心城區(qū)進(jìn)行地下空間開(kāi)發(fā)建設(shè)的有效施工工藝，可以在工程中善加使用。