MJS工法在邻近地铁车站的深基坑中的工程实践*

上海市机械施工集团有限公司 上海 200072

0 引言

随着中国城市地下空间开发进程的加快，轨道交通建设的纵横发展，地下既有的地铁车站及线路受建筑基坑施工的影响越来越大，各种矛盾日益突出。特别是在一些软土地区的深基坑工程施工过程中，常常受到邻近地铁车站的施工影响，特别是在地铁车站的管线设施以及轨道支线的保护问题上，若处理不当会造成严重的后果。如何在基坑开挖过程中对周边轨道交通工程实现“零扰动”一直是工程界面临的难题。

新型的MJS工法（全方位高压喷射法）较传统的旋喷工艺，通过地基内压力管理对排泥量进行调整，控制喷射搅拌引起的地基隆起、下沉等地基形状的改变。与传统注浆工艺相比，仅仅依靠气升作用来排放泥液[1]，而本工法利用专用吸入管将泥液强制吸出地面，达到了从水平到倾斜方位施工的可能。MJS工法自2008年引进我国，已经在上海、南京、苏州、宁波等地共实施了50多个工程，总出泥量逾1.3×105m3，而在诸多实验中，对上部结构及周边环境的扰动控制都取得了很好的效果。

1 工程概况

背景工程属超高层复杂结构，建筑安全等级为一级，结构设计基准期50年。地基基础设计等级为甲级，地下工程防水等级为一级；±0.00 m约相当于绝对高程3.9 m，室外道路标高2.9 m，本工程地下室为钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，上部主塔楼为钢框架核心结构，裙房为框架-剪力墙结构。设有地下6层地下室，地下建筑面积共约163 019 m2；地下1层加层至地下2层设计为地下商业中心，与上海轨交12号线提篮桥站地下出站口直接连通，地下3层至地下6层包括地下停车库、主机电设备房后勤区等，如图1所示。

图1 基坑位置及周边环境

1.1 地质情况

基坑所处的工程地质从上至下依次为：

①填土，②褐黄-灰黄色粉质黏土，③灰色淤泥质粉质黏土夹黏质粉土，③夹灰色黏质粉土，与淤泥质粉质黏土互层，④灰色淤泥质黏土，⑤1-1灰色黏土，⑤1-2灰色粉质黏土，⑤3灰色粉质黏土夹粉质粉土，⑤3t灰色黏质粉土，⑤4灰绿色粉质黏土，⑦草黄-灰色粉砂，⑧1灰土黏土与灰土粉质黏土夹黏，⑧2粉质黏土，⑨灰色粉细砂，11 青灰色粉细砂。

1.2 工程特点

1）周边环境：工程主体基坑北侧与轨交12号线提篮桥站共墙，西侧距离公平路沿街商铺约39 m；东侧距离海门路沿街商铺约30 m；南侧距离东大名路沿街建筑约30 m。周边管线复杂，距离较近。

2）共墙段情况：共墙段地下连续墙墙深38 m，接头处残留有25 m深槽壁加固（三轴搅拌桩）。主体基坑与之相接的地下连续墙分别深50 m和44 m。

3）工程地质情况：场地内未发现暗浜。场地表面普遍存在1.0～3.1 m的杂填土。浅部土层中的潜水位埋深离地表面0.3～1.5 m，年平均地下水位离地表面0.5～0.7 m，深部承压水位于第⑤3t、⑦层。潜水位和承压水位随季节、气候、潮汐等因素有所变化。根据本站详勘地质资料，本站基坑范围内的地层中，表层有地下水（3～11 m），局部第⑤3t层承压水的水位埋深约为5 m，第⑦层承压水埋深为8.8～11.70 m。

4）鉴于基坑开挖深度较深，新老建筑物接头处防水尤其重要。开挖时，会造成水头差，为了防止水压力过大，造成严重后果，所以使用MJS工法旋喷桩来加固，尽量做到无渗水。

2 MJS工法工程应用

2.1 方案优选

本工程施工选择MJS工法的原因主要有以下几个方面：

Seminar教学模式注重培养学生的科研兴趣，强调学生自主学习、独立探索、发现问题、解决问题的能力。与此同时，学生的学习积极性和主观能动性得到了全面调动，动手能力、沟通能力、团队协作能力也得到了很好锻炼，自信心、责任心等心理素质得到了有效培养。

1）周边管线复杂并与基坑距离较近，需要在施工时控制地层沉降。而MJS工法采用独特的多孔管和前端装置，实现了孔内强制排浆和地内压力监测，大幅度减少了对环境的影响，适用于在环境复杂区域进行地基加固施工，丰富了地下空间的开发。

2）基坑邻近已运营轨道交通车站，为了提高新建基坑内承压水的降水对其结构影响。

3）传统的高压旋喷桩、深层搅拌桩等工法在施工过程中会产生较大的挤土效应，施工过程中会产生地面隆起、地表开裂，影响周围建（构）筑物及市政管线的正常使用，甚至产生更为严重的破坏。MJS工法桩可以有效地解决这些难题，不仅成桩质量好，桩体强度高，而且对周边建（构）筑物影响小。

4）MJS适应复杂的场地周边环境，很好地控制地面位移和土体位移。适用范围广泛，可进行水平倾斜超深垂直施工，故施工过程中占地少，而深层搅拌桩设备占地面积大。

5）MJS工法桩施工自动化程度高，操作简单，关系质量的各种参数均为提前设定，并能实时记录施工数据，减轻操作人员的劳动强度，减少人为因素造成的质量问题。

2.2 MJS工法原理及功能

为了解决喷射灌浆施工法中存在的诸多缺点，MJS工法在传统的高压旋喷工艺[2,3]的基础上，采用了独特的多孔管，由于以往切削产生的泥浆排液，仅依靠空气升液气来完成。对于MJS工法装置，可强制将泥液吸入专用管道中，然后转入地面，实现了从水平到斜坡所有地基作业面的施工。同时拥有前端装置，将多余的泥浆通过排泥孔排出，通过前端地内压力监测装置来对地基内泥浆压力进行监测，保持泥浆压力稳定，从而有效地抑制了随喷射搅拌而产生的地基隆起、沉降等现象，减少了对周边环境的影响，压力的降低还能进一步保证成桩的直径。同时，MJS工法的理论成桩直径要大于普通的高压旋喷工法。MJS工法原理及主机如图2所示。

图2 MJS工法工作原理及主机示意

2.3 MJS工法设计概况

在该工程中，MJS旋喷桩直径达2 000 mm，中心间距1 200 mm，旋喷桩中心离开地下连续墙边100 mm，钻孔深度约41 m，有效桩长41 m，180°摆喷9根，270°摆喷2根，全圆喷射止水6根（需地下连续墙施工完成后施工）。

MJS设计要求：MJS工法高压旋喷桩采用P.O 42.5水泥，水泥掺量50%～55%；水泥浆压力40 MPa±2 MPa，水灰比1∶1，浆液流量85～100 L/min，空气压力1.05 MPa，空气流量1.0～2.0 m3/min，喷射提升速度2.5 cm/min，桩身垂直度1/200，旋喷桩取样抽检2%，28 d后无侧限抗压强度应达到1.5 MPa以上，试桩设置半圆及全圆各1根，进行监测、检测同步试验[4,5]。如图3所示。

2.4 MJS施工工艺

1）引孔：采用钻机按桩位钻进引孔，钻孔直径≥180 mm，孔位偏差不超过20 mm。钻机就位前，对钻孔各项工作再次进行检查，确保各项工作正常。

图3 试桩平面布置

2）护壁：引孔结束后，为防止坍孔，利用引孔机钻杆将配制好的膨润土浆液置换孔内泥浆，再拆除钻杆移除引孔钻机。

3）下管：移除引孔钻机后，旋喷主机就位，对准孔并调整平稳，待机具检查正常运转后，下放旋喷管至设计深度，同时开始制浆。

4）喷浆提管：先将旋喷机下部的旋喷管及其底端的喷射器置入已钻通的孔内至设计底标高深度，然后开启高压水泵、高压泥浆泵和空压机，使高压水、压缩空气和高压水泥浆通入旋喷管到达喷射器，调整水压力及流量、空气压力及流量、水泥浆液压力及流量在设计范围，待符合设计要求后开启旋喷机，边旋转边喷注边提升旋喷管。

5）废浆处理：由于大直径高压旋喷外排泥浆量大，因此需在现场设置足够大的废浆池容纳废浆，待固结晾干后集中外运处理。

2.5 现场监测

在旋喷加固同时，量测监控地层的空隙水压力及土体位移等变化情况，喷浆期间和施工结束后期均要监测，直至基本稳定并做好记录（图4～图6）。

图4 MJS试桩土体测斜TX01孔变化曲线

图5 MJS试桩土体分层沉降FC01孔沉降曲线

本工程从监测的结果看，孔隙水压力和水平位移变化不明显，但从土体分层沉降监测成果分析，成桩施工引起的土体不同深度垂直位移规律与预期相同，土体分层垂直位移在试验桩喷浆阶段，总体表现为下沉，其中最大值发生在距离桩位3 m处的测点在深30 m处沉降量最大，为-9 mm。而距离越远土体变化越小。

图6 MJS试桩空隙水压力KY01孔变化曲线

从最终的监测结果来看，证实了该工法对土体扰动性很小，在该工程中应用效果很好，变形控制得到了很好的控制，同时对邻近地铁周边的地下围护结构进行了很好的保护。

3 结语

综上所述，在邻近既有地铁及建筑结构处采用MJS工法作为基坑围护止水和地基加固是切实可行的，并在实际工程中得到了验证，对以后类似工程有着积极的借鉴意义，通过以上分析得出以下结论[6,7]：

1）MJS工法是一种超高压旋喷工艺，能够适应敏感施工区域施工需求，有效控制土体水平和垂直位移。

2）MJS工法的适用范围广泛，可进行水平倾斜超深垂直施工，满足低净高施工要求，同时具有成桩直径大、桩体直径稳定的效果。

3）MJS工法的旋喷压力稳定，配合其可控角度摇摆喷浆，降低施工过程中对既有地下建（构）筑物的损坏。

4）MJS施工及全过程监测监控相结合的方式，是一种在密集中心城区进行地下空间开发建设的有效施工工艺，可以在工程中善加使用。