MJS工法桩在软土地区复杂深基坑止水帷幕中的应用

□文/张天宇 李卓文 张秀川 李 乐 欧阳宝柱

1 工程概况

某工程深基坑近似矩形，基坑面积约15 700 m2，平均开挖深度17.093 m（电梯井位置加深0.95～3.45 m），属于一级深基坑。基坑南侧50 m 为河道，西侧50 m为已运营地铁站体及隧道，东侧20 m为已建成的高层住宅小区。基坑支护结构为地下连续墙、密排灌注桩+2道混凝土内支撑，东侧、南侧及北侧采用SMC等厚度水泥土搅拌墙作为止水帷幕[1]，基坑东侧紧邻3个400 kV·A杆上变压器。见图1。

图1 基坑支护结构

2 水文地质条件

根据地层分布，将场地埋深约20.00～50.00 m 段分为2 个微承压含水层及2 个相对隔水层，MJS 工法桩隔断第一承压水。见图2。

图2 支护结构及地质剖面

3 止水方案的选择

基坑东侧变压器外轮廓距离原设计基坑支护边线仅0.7 m，为空间受限区域，SMC液压铣削搅拌机高度过高，施工过程中易对变压器及电线杆地基产生扰动。充分考虑现场实际，将该部位的止水帷幕由SMC等厚度水泥土搅拌墙变更为施工机械体积小、止水效果较好的MJS 工法桩；通过地内压力监测和强制排浆，对地压力进行调控[2]，同时工法桩向基坑内移位300 mm，变压器距离支护桩外壁距离为1 800 mm，设计最大深度达34 m。

MJS 工法桩直径1 800 mm，相邻两桩中心间距1 300 mm，搭接尺寸500 mm；桩中心距离支护桩外径500 mm，桩长34 m，标高范围为-3.357～-37.357 m。见图3。

图3 MJS工法桩布置

4 施工重难点

4.1 紧邻变压器施工

紧邻基坑东侧的3 个400 kV·A 变压器为施工区唯一的供电变压器。一旦施工破坏了变压器，一方面会造成施工设备、变压器设备的损失甚至造成人员的伤亡，另一方面工程后续供电将会中断。

4.2 超厚砂层处理

MJS工法桩穿越超厚粉砂层92，最大厚度达9.2 m，距离地面大约21.53 m。超厚砂层对引孔和钻孔施工均有较大影响并且粉砂层孔隙相对较大，含有承压水。

4.3 不同止水帷幕衔接节点的处理

变压器区域SMC水泥土搅拌墙不能连续施工，需处理好与MJS工法桩交接位置搭接问题，以保证基坑的止水效果。

5 操作要点

5.1 施工部署

结合本工程基坑支护设计特点，充分考虑到MJS工法桩、SMC 水泥土搅拌墙和支护桩施工工艺，SMC水泥土搅拌墙与MJS 工法桩两种不同止水帷幕衔接节点处，需合理规划围护结构施工步序，先施工SMC水泥土搅拌墙，然后支护桩，最后施工MJS 工法桩。MJS工法桩与SMC水泥土搅拌墙接缝处在原有的MJS工法桩基础上增加一根360°的MJS 工法桩，提高不同止水帷幕之间的连接效果。

在变压器位置支护桩施工完毕后组织施工MJS工法桩，MJS 工法桩晚于支护桩7 d 施工；MJS 工法桩采用跳打法施工，具体施工顺序：M1→M2→M3→……→M19→M20。见图4。

图4 MJS工法桩施工顺序

5.2 施工准备

对场地进行清理整平，放线定位出MJS工法桩中心位置，沿MJS工法桩中心线开挖50 cm深的沟槽，其中临坑一侧沟槽开挖至基坑支护桩外壁，迎土面一侧开挖至中心线向坑外50 cm处。施工前确保变压器及附近高压线处于断电状态，提前租赁发电机组。

5.3 设备就位及引孔

MJS 工法桩采用MJS-65CV 设备进行自引孔，配备25 t汽车吊运和转移设备主机，完成ϕ220 mm外套管的下放和拆除。吊运作业期间派专人负责监督汽车吊端部与变压器之间的距离，一旦距离＜1 m，示警停止作业，防止与变压器发生碰撞。严格限制外套管安拆高度，确保外套管顶端低于变压器≮50 cm。其中M11、M12、M14 桩采用设备主机未能成功引孔，采用HDL-160D引孔机，钻穿障碍物和土层[3]，引孔深度35 m，垂直度偏差控制在1/200。

为防止变压器在施工过程中受到扰动，缩小原有变压器防护架，采用直径10 cm的杉木杆作骨架，外附宽20 cm的模板条，施工过程中变压器断电，施工完毕后及时拆除并搭设悬挑防护架。

5.4 下放钻杆

引孔完毕后移除套管，使用25 t 汽车吊将MJS 主机钻杆逐节下放至设计标高，即大沽标高-37.537 m；采用的标准节钻杆长度为3 m、钻头高度为0.7 m，累计下放12 节标准钻杆和一根钻头。下放钻杆时检查每节钻杆的密封圈是否完好。

M16 工法桩下放第7 节标准节时出现困难，判断系塌孔导致，即刻打开削孔水进行正常削孔钻进，在削孔钻进至第10 节钻杆时，基本已经到达⑪1粉质黏土层，钻杆可以正常下钻。见图5。

图5 钻杆下放节数

5.5 参数设置

钻头到达34.35 m深度后进行校零，使动力头“0”刻度、喷嘴、钻杆上白线处于同一条直线，然后设定各工艺参数。见表1。

表1 MJS工法桩参数设置

5.6 喷射

确认排浆正常后，开启高压水泥泵和主空气空压机。为保证桩底端的施工质量，先用10 MPa压力注入水向上喷射50 cm，3 min 后将水切换成水泥浆，钻杆重新下放到底端开始向上喷射。严格控制注浆流量、排浆流量，做好过程监测工作[4]。

5.7 喷浆提升

开始喷浆时，高压水泥泵压力逐渐增加，直到达到设计压力40 MPa，确认地内压力正常后，开始提升喷浆。施工时密切监测地内压力，当压力不正常或有突变时，立即调整排浆量，使地内压力在安全范围以内。喷浆过程连续进行，不得中断。

为确保超厚粉砂层92区域的MJS 工法桩能够达到理想的施工效果，在MJS 主机提钻至该地层时，将原转速4 rad/min 降低为2 rad/min 并增加喷射钻头在各个角度的喷射时间。钻机故障或排泥不畅时，立即停止喷浆，先进行清水喷射，提升速度减半，待排泥正常后，二次进行浆液喷射。

6 结论及建议

MJS 工法桩施工过程中未对变压器造成影响；土方开挖过程中MJS 工法桩附近的观测井水位未发现变化异常，围护结构无明显渗漏。

在施工空间受限区域，MJS 工法桩具有良好的适用性且具有与SMC 水泥土搅拌墙同样良好的止水效果；在穿越深厚粉砂层及与处理SMC水泥土搅拌墙接缝时采用低转速，长时间喷射的方式具有良好的加固止水效果。同时，MJS 工法桩旋喷角度可控，施工全过程同步监测，对周边土体及建筑物扰动很小[5]。