孫鈺涵，閆寶東，張偉光，馬雷平，修俊明

（中建二局第四建筑工程有限公司，天津 300457）

1 工程概況

1.1 工程概述

本工程地鐵車站為地下三層三跨島式車站，換乘通道位于車站南側(cè)長(zhǎng)6.4m，寬28.1m，深17.8m，地下兩層結(jié)構(gòu)。支護(hù)形式為三道混凝土板撐，采用明挖順做法施工。

由于車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)1000mm地墻與地下空間圍護(hù)結(jié)構(gòu)800mm 地墻均已施工完成，換乘通道施工區(qū)域場(chǎng)地受限，設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)除去南北兩邊既有地墻厚度，其長(zhǎng)度僅為3.4m，且開挖深度較深，一般形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工設(shè)備無法進(jìn)行施工，因此設(shè)計(jì)采用MJS 大直徑旋噴樁+H型鋼的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，MJS旋噴樁直徑1600mm，樁深33m，H型鋼規(guī)格為700x300，插入深度為地面以下33m，具體如圖1 工程施工布置平面圖所示。

圖1 工程施工布置平面圖

1.2 工程地質(zhì)及水文情況

工程范圍以粉質(zhì)粘土為主，開挖底標(biāo)高為-14.6m，基坑底部位于第一層承壓水⑧2-1 粉土層、⑨2 層、⑨21 粉砂中，分布深度范圍為地面下20～32m。設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)截?cái)嗟谝粚映袎核?，換乘通道底板距離第一層承壓水最小距離為1.6m。

1.3 地質(zhì)條件對(duì)工程的影響

場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)主要以粉質(zhì)粘土為主，地面-17.8m 以下存在5～6m 厚的粉砂層，土體類型為中硬土，在H 型鋼插入深度范圍，存在較大的施工難度，粉砂層對(duì)于型鋼插入后所產(chǎn)生包裹力，對(duì)于施工來說造成影響較大。

淺層土經(jīng)前期地連墻施工發(fā)現(xiàn)大量大塊建筑垃圾，對(duì)于工程的可實(shí)施性也造成了影響。

1.4 工程周邊環(huán)境

換乘通道南側(cè)為既有文化中心交通樞紐工程，其結(jié)構(gòu)為地下一層框架結(jié)構(gòu)含停車場(chǎng)下坡段，通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)南側(cè)與既有的交通樞紐地連墻相連，北側(cè)與主體地連墻相接，周邊無重要管線。

2 工程實(shí)施方案

MJS+H 型鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝流程為測(cè)量定位→針對(duì)H 型鋼插入尺寸引孔至軟弱地層（引孔深度根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整）→H 型鋼焊接插入到位→孔內(nèi)壓注水泥漿填充→MJS 整套旋噴施工工藝。

2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)條件分析

本換乘通道工程為后做的地鐵出入口通道，其兩側(cè)結(jié)構(gòu)均施工完成，屬于狹長(zhǎng)的深基坑工程。如此深的地下兩層圍護(hù)結(jié)構(gòu)，且在兩側(cè)既有結(jié)構(gòu)完成的工況下，常規(guī)的成槽機(jī)、鉆孔灌注樁、攪拌樁無法保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和開挖過程中的滲漏水風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行分析，根據(jù)施工范圍內(nèi)地質(zhì)情況，確定采用MJS 內(nèi)插H 型鋼的圍護(hù)施工工藝，并采取先插后噴的施工方法進(jìn)行。

2.1.1 地質(zhì)補(bǔ)充勘查

根據(jù)前期施工情況，換乘通道施工范圍內(nèi)緊鄰文化中心站主體地連墻施工過程中，地面以下6～7m 位置曾發(fā)現(xiàn)大塊建筑垃圾如圖2 所示，在H 型鋼插入前，采用地質(zhì)鉆機(jī)在施工范圍內(nèi)進(jìn)行鉆探，深度為地面以下10m。

圖2 主體地連墻施工過程中發(fā)現(xiàn)大塊建筑垃圾

根據(jù)圖3 現(xiàn)場(chǎng)鉆探結(jié)果表明，在換乘通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工范圍位置存在30～40cm 厚混凝土墊層，位于地表下4～6m范圍。根據(jù)本圍護(hù)結(jié)構(gòu)先插后噴的施工方法，對(duì)H型鋼插入將造成嚴(yán)重影響。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)勘查情況

2.1.2 調(diào)整施工方案

因勘探范圍內(nèi)存在地下障礙物，又因地質(zhì)報(bào)告中18～32m 存在14m 厚的粉砂粉土層，此土質(zhì)類型對(duì)于振動(dòng)設(shè)備的功率要求較高，且無法保證H 型鋼下放的垂直度。

振動(dòng)設(shè)備功率不足或砂層包裹力過強(qiáng)，將導(dǎo)致H 型鋼卡在砂層中，經(jīng)開會(huì)討論決定調(diào)整原H 型鋼的直接插入施工方案。調(diào)整后方案如圖4 所示，由原來的直接插入H 型鋼調(diào)整為先鉆孔再插H 型鋼，然后采用向孔內(nèi)注水泥漿的施工方法。即H 型鋼在插入前，需要進(jìn)行引孔，直徑800mm 深33m。注漿材料為P42.5 普通硅酸鹽水泥，填充水泥初凝后，即可進(jìn)行MJS噴射施工。

圖4 調(diào)整后方案

2.2 對(duì)于超長(zhǎng)H型鋼的處理

因方案的調(diào)整，對(duì)于H 型鋼的插入施工也相繼進(jìn)行調(diào)整，先引孔后插入，保證H型鋼插入質(zhì)量。

成孔前，對(duì)于18m 以下的砂層進(jìn)行分析，且在成孔過程中對(duì)孔徑采用KODEN-64 超聲波側(cè)壁儀進(jìn)行超聲波檢測(cè)，如圖5 孔位的超聲波檢測(cè)圖所示，檢測(cè)表明孔徑縮小了10%～15%，不對(duì)型鋼進(jìn)行處理，無法滿足下插。

圖5 孔位的超聲波檢測(cè)圖

針對(duì)此類情況，并對(duì)型鋼底部進(jìn)行加工成尖狀，打入前對(duì)型鋼涂抹減摩劑。先將H 型鋼采用吊車下放至縮徑處，大約18～20m 的位置，然后安裝液壓振動(dòng)設(shè)備，并將H 型鋼振插到位，過程中及時(shí)檢測(cè)插入垂直度及焊接質(zhì)量，焊縫厚度保證不小于1cm，并觀察型鋼插入過程中的變形情況。

2.3 對(duì)于H型鋼插入后孔內(nèi)注入水泥漿的施工要求

H 型鋼成功下放后，根據(jù)調(diào)整后的方案，須對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行填充注漿。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工期要求，提前對(duì)注入的水泥漿液進(jìn)行初凝強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。本工程經(jīng)詳細(xì)分析計(jì)算，最終將注漿壓力控制在0.2～0.5MPa，水泥漿配比為水泥:水=0.8:1～1:1.2(重量比)，初凝時(shí)間控制在5h 以內(nèi)，注漿量根據(jù)孔的體積計(jì)算為每孔16m2。

翻出漿液采用泥漿泵進(jìn)行抽排。

水泥漿注入設(shè)備采用常規(guī)隧道用注漿機(jī)，圖6為常規(guī)隧道用注漿機(jī)示意圖。

圖6 注漿采用設(shè)備

2.4 MJS施工工藝介紹

MJS 旋噴樁施工工藝原理及施工流程如圖7所示。

圖7 MJS施工工藝原理及流程圖

3 關(guān)鍵技術(shù)措施

3.1 MJS施工參數(shù)控制

MJS 施工參數(shù)需根據(jù)H 型鋼插入的孔內(nèi)水泥漿強(qiáng)度來作為依據(jù)，同時(shí)要保證噴射的質(zhì)量。因MJS 設(shè)備為全自動(dòng)化噴射，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況結(jié)合專業(yè)分包的相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，制定了MJS 施工參數(shù)，具體如表1所示（僅供參考）。

表1 MJS技術(shù)參數(shù)表

3.2 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

MJS 旋噴壓力較大，因此需對(duì)既有地連墻進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置如圖8 所示，發(fā)現(xiàn)突變立即調(diào)整參數(shù)，有效保證施工周邊不受影響，并且對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)斜管預(yù)埋實(shí)驗(yàn)，測(cè)試MJS對(duì)于測(cè)斜管的影響，從而有效監(jiān)測(cè)后續(xù)基坑開挖變形情況。

圖8 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖

施工前，需對(duì)南北兩側(cè)既有地連墻進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)，主體地連墻位置布設(shè)水平位移反光貼片，既有結(jié)構(gòu)地連墻上方布設(shè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)。

為了基坑開挖時(shí)對(duì)MJS 樁進(jìn)行位移斜度監(jiān)測(cè)，測(cè)斜管安裝下放如圖9 所示，需在H 型鋼上布設(shè)測(cè)斜管，東西兩側(cè)一側(cè)2 根，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)同深，測(cè)斜管盡量選用鋼管。

圖9 測(cè)斜管安裝下放

4 結(jié)論

本工程車站換乘通道施工過程中，通過技術(shù)、管理上的一系列措施，順利完成了圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，周邊地面沉降及既有結(jié)構(gòu)位移變化量均在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)，滿足要求。

在換乘通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中，通過對(duì)MJS 旋噴樁+超長(zhǎng)H 型鋼施工工藝研究與應(yīng)用，總結(jié)并分析了該項(xiàng)技術(shù)及其所涵蓋的相關(guān)內(nèi)容，將這一技術(shù)與工程實(shí)施緊密結(jié)合在一起，通過在施工中采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施、合理確定施工參數(shù)，采取有效的施工措施，解決了超長(zhǎng)H 型鋼插入以及此工藝對(duì)于周邊影響的難題，節(jié)約了資金。研究成果為天津地鐵后施工地下兩層狹長(zhǎng)通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。