富水黏土地层中密贴既有隧道车站施工MJS 工法的应用

康林

（中铁（福州）投资有限公司，福州350000）

1 引言

MJS 工法又称全方位高压喷射工法，起源于日本，加固强度高，施工方向灵活，可竖向、水平及任意倾斜角度。目前，大多数MJS 工法工程应用多为竖向加固，水平加固案例较少，解决问题也多为建构筑物保护。本文介绍了MJS 工法在既有线保护中的应用经验，希望此工法能在类似工程施工及设计中得到更广泛的应用。

2 工程概况

福州火车站密贴既有1 号线地铁隧道施工，采用明挖法施工，基坑长度191.056m，宽11.9～25.9m，基坑深18.0～19.5m。基坑接主体一侧与既有盾构隧道位置平行，隧道断面形式为圆形，隧道内净宽5.5m，外径6.2m，车站与隧道最小净距左右两隧道间水平净距为5.2m。受既有1 号线影响，车站施工前需对既有线进行一定的保护措施，考虑到既有线上覆管线改迁难度较大，工期紧张等原因，采用MJS 工法进行预加固。

3 重难点分析

根据地质条件及车站与既有线位置关系，工程施工中存在以下难点：

1）对既有线影响控制要求高。车站整体为异形结构，基坑开挖地连墙附近土体侧向压力受力形式复杂，体应力重分布后，紧贴车站的既有线隧道必然产生不均匀沉降及剪应力，对既有线危害较大。

2）地质条件差。车站范围内主要涉及土层为淤泥、粉质黏土、淤泥质土。这类土层通常具有含水量大、压缩性大、强度低、敏感性高、易触变性等特点，开挖后土体的自稳定性较差。考虑到车站开挖过程中防止基坑渗水，阻止基坑内外水层交换，预加固后土体应具有防渗作用。

3）施工环境条件差。福州火车站地处福州市交通枢纽位置，车站北侧为福州火车站、东侧为福州汽车北站，交通导改后施工场地较小。因此，选用的机械不宜较大，同时应满足对环境以及噪声的要求。

4）管线改迁难度大，工期紧张。车站规划晚，地下管线较多，选用的工法宜尽量减少管线改迁施工，缩短工期[1]。

4 MJS 工法应用

4.1 必要性分析

在富水黏土层中，高压旋喷桩、三轴搅拌桩、MJS 法等方法可以对地层进行预加固，但高压旋喷桩和三轴搅拌桩不能考虑地层压力，此类工法有一定的局限性。

MJS 方法采用高压旋喷注浆方式。机械体积小，施工净空可满足4m 以上要求。通过控制泥浆的排放，控制地面内部的压力，减少对地面的扰动。通过对地层压力的控制，保证了地层桩的质量和直径。桩径可达2～2.8m，连续桩可施工过部分障碍物。可加强50m 深的止水作业；污泥的统一收集和处理，减少污染；降低噪声，对周边环境的影响也进一步降低。

4.2 工法加固原理

MJS 方法使用多孔管钻孔，孔管有一个60mm 泥浆泵管、注入水吸收和呼吸空气适配器，可以使地下废泥浆前置抽出，压力传感器安装在钻头上，能够控制泥浆阀尺寸，实现洞迫使倾斜和内部压力测试，并通过强迫泥浆控制内部压力，大幅减少对环境的影响。减小桩内压力的同时也可以提高注入效率，保证桩径。此外，在MJS 钻头的圆喷嘴周围有一个圆形环的空气喷射环，在水泥浆射流周围空气形成的保护膜，使用的喷涂方法在土壤或液体介质，可以降低注入压力衰减，使其尽可能接近空气注入压力衰减，进一步确保成桩的半径。

4.3 设计概况及技术参数

设计概况及技术参数设定为：（1）区间两侧以及上方采用MJS 工法桩，桩2 000mm 咬合500mm 注浆宜采用不低于42.5 级的普通硅酸盐水泥，可根据需要加入适合的外加剂及掺合料；（2）水泥浆液的水灰比为1.0～1.5，水泥参量取土天然重度的40%，以保证加固士体达到强度要求；（3）注浆压力不宜低于40MPa，空气压力为0.5～0.7MPa，空气流量1.0～2.0Nm3/min；地内压力为1.2～1.6 系数，钻杆提升速度控制在约40min/m；（4）注浆管应进行引孔，确保精准定位，控制桩定位误差≤10mm，成桩垂直误差允许值不应超过1/300；（5）加固后的土体有良好的均匀性、自立性，成桩要求28d 无侧限抗压强度qu≥1.5MPa，顶管端头MJS 加固抗渗系数k≤10-7cm/s。

5 施工监测

5.1 监测方案的制定

为研究MJS 工法桩在施工期间对既有线的影响，尤其是对既有线沉降及水平位移变形影响，在既有线内布置了监测点。监测点分为3 类：隧道结构顶部沉降、隧道收敛监测点、道床监测点。MJS 工法桩施工工期为2020 年8 月28 日至2020年10 月3 日，在施工前期及施工期间开展了同步跟踪监测[2]。

5.2 沉降监测情况

5.2.1 道床沉降监测

在施工初期阶段，道床累计沉降值变化较大，单日数据最大变化可达20mm。经研讨分析，主要原因是监测采用定时监测，而白天既有线运营，车辆运行所形成的震动及风压对监测仪器等影响较大，若仅使用夜间监测数据，可以看出道床累计沉降变化趋于稳定，波动范围在-0.4～-0.6mm。但由于数据仅为夜间数据，数据结果具有一定的延迟性，不能即时的指导白天施工，对沉降变化做出预警，仅能够为白天施工提供一定的参考，因此，现有监测手段仍有较大的改进空间。

5.2.2 隧道结构顶部沉降

结构收敛及顶部沉降是结构变形监测的重要数据，隧道收敛一般伴随着拱顶沉降，揭示着隧道受压变形。由图1 和图2 可知，MJS 工法桩施工期间，隧道变形情况符合上述规律。其拱顶最大的沉降值约为-0.53mm，收敛累计最大的位移值约为-0.44mm。但随着施工进行，注浆控制压力不断调整，土体内应力重新分布，直至施工结束，隧道变形量控制在0.21mm 以内。可以看出，施工中隧道周围加固土体容重提高，导致既有隧道所受重力增加，隧道结构整体受压变形，但变形量较小，证明在对深层位置进行土体加固时，采用MJS 技术可以减小对周围环境的影响[3]。

图1 隧道顶部累计沉降变化图

图2 隧道收敛累计变化图

6 结论及建议

通过本文的分析，得出以下结论和建议：

1）MJS 工法对既有线加固取得了预期效果，未对既有线造成影响。施工过程中既有线结构沉降、变形未发现异常；

2）MJS 工法虽费用较高，但避免了管线迁改，整体工期缩短，赢得了监理和业主单位的认可；

3）在类似项目的施工监测中，应考虑既有线运营对监测的影响，车辆运行所产生的震动、风压等对监测仪器的影响；

4）夜间监测数据虽能够反映施工出沉降，但白天施工期间的沉降无法测得，缺少有效的控制预警手段。因此，有效的监测方法或监测仪器是此类监测主要的研究方向。