全方位高压喷射工法桩施工引起下卧地铁隧道变形实测分析

谢宇飏 徐泽 詹崇谦 陈朝阳 陈甦

摘 要：为进一步研究全方位高压喷射（Metro Jet System，MJS）工法的施工影响，结合苏州某基坑工程，采用现场实测的方法分析MJS工法桩加固坑内土体施工引起下卧地铁隧道变形及其规律。结果表明：在MJS工法桩施工期间，① MJS工法桩施工范围内的地铁隧道拱顶、道床和拱腰位移总体为上抬，净空收敛总体为压缩，MJS工法桩施工范围外的相应值总体为下沉和拉伸;②地铁隧道各监测断面的拱顶、道床、拱腰位移及净空收敛最大值均满足设计要求;③地铁隧道沿其纵向变形呈“弓形”变化。研究得出采取MJS工法群桩跳打施工，有益于减少坑内土体加固对下卧地铁隧道变形的影响。

关键词：MJS工法桩;施工;下卧地铁隧道;实测;变形

中图分类号：TU472.6    文献标识码：A   文章编号：1006-8023（2022）01-0139-06

Analysis on Measured Deformations of Underlying Subway Tunnel

Caused by Omni-directional High Pressure Jet Method Pile

XIE Yuyang1， XU Ze2， ZHAN Chongqian2， CHEN Chaoyang2， CHEN Su1*

（1.School of Rail Transportation， Soochow University， Suzhou 215021， China;

2.The Second Engineering Co.， Ltd. of CTCE Group， Suzhou 215131， China）

Abstract：In order to further study the construction impact of the omni-directional high-pressure jet （Metro Jet System） construction method， based on an excavation project in Suzhou， the deformations of the underlying subway tunnel caused by the construction of MJS soil reinforcement method are measured and analyzed. The results show that： during the construction of MJS method piles， ① generally， the displacements of the vault， bed and haunch of the subway tunnel within the construction scope of MJS pile are upward， and the clearance is compression， whereas the corresponding values outside the construction scope of MJS pile are subsidence and stretching. ② The maximum displacement and clearance convergence of vault， track bed and haunch of each monitoring section of subway tunnel meet the design requirements. ③ The longitudinal deformation of subway tunnel changes in a “bow” shape. The study concludes that the adoption of the MJS construction method for group pile jumping construction is beneficial to reduce the influence of soil reinforcement in the pit on the deformation of the underlying subway tunnel.

Keywords：MJS pile; construction; underlying subway tunnel; measured; deformation

0 引言

全方位高壓喷射（Metro Jet System，MJS）工法是将具有独特前端装置的多孔管设置到土层的预定位置后，以高压流体切割地层，同时喷射硬化材料与土粒强制搅拌混合，并可通过前端装置测定地层内部压力和调控排泥阀门大小来控制地层内部压力，以一定的速度外拔多孔管，待硬化材料凝固后在土层中形成固结体加固土体的施工方法[1-3]。MJS工法具有成桩直径大、对周边环境影响小和可全方位（垂直、水平、倾斜）作业等特点[4-6]，常用于基坑坑内土体加固、止水帷幕和围护结构（内插型钢）等[7-10]。

MJS工法是在高压旋喷法的基础上发展而成的，能够减少施工过程中对周边环境的影响，该特点是与传统高压旋喷法的重要区别之一，但MJS工法施工过程对周边环境有多大影响，仍需进一步分析研究。

赵香山等[11]采用数值方法模拟了MJS工法桩施工过程对周围环境的影响;何拥军[12]、李兴国等[13]、邵晶晶等[14]对原位和非原位MJS工法试桩期间周边土体深层水平位移、孔隙水压力和土体分层沉降等进行了测试分析;叶辉[15]、徐宝康[16]、叶琪等[17]对MJS工法桩加固土体及形成止水帷幕施工时引起的周边建（构）筑变形进行了实时监测分析。但现有的MJS工法桩施工对周边环境的影响分析，大都基于单桩或少量工程桩施工。随着城市基础设施建设的不断发展，出现了大量上跨既有地铁隧道的基坑工程[18-19]，为减少基坑工程施工引起下卧地铁隧道变形、确保地铁列车运营安全，基坑坑内土体常采用MJS工法桩进行大面积加固，因此需要进一步研究MJS工法桩大面积土体加固施工时对下卧地铁隧道的变形影响。本文结合苏州某基坑工程，对MJS工法桩坑内大面积土体加固施工过程中，引起下卧地铁隧道变形进行了全过程监测，分析研究了地铁隧道变形及其规律。

1 工程概况

苏州某基坑工程上跨地铁4号线地下区间隧道，基坑设计长度约36.5 m、宽度约42.2 m、深度约6.2 m，如图1（a）所示，图1（a）中实线为各加固分区的边界线。下卧地铁隧道采用盾构法施工，隧道顶埋深约11.1 m、外径6.2 m、壁厚0.35 m，左、右线中心距14 m、净距7.8 m。

基坑采用SMW工法桩（850@600三轴搅拌桩，内插H700X300X13X24型钢）+一道钢筋混凝土支撑的围护结构形式，基坑设置两道SMW工法桩分隔墙。坑内土体采用MJS工法桩和三轴搅拌桩加固，在地铁隧道正上方及其上行线东西两侧、下行线东西两侧外各1.5 m范围内（含南北向基坑外区域）采用MJS工法加固，并从地面加固至距地铁盾构隧道顶面1.5 m处;坑内其余区域采用三轴水泥搅拌桩加固，如图1（b）所示。

坑内土体MJS工法桩加固施工，于2019年10月4日开始，至2020年3月24日完成。MJS工法桩按由东向西、由北向南的先后顺序进行施工，同时在东西向、南北向均采用跳打方式施工（东西向跳1排、南北向跳2根）。

2 监测方案

在坑内土体MJS工法桩加固施工期间，对下卧地铁隧道变形进行了监测。

监测内容包括：拱顶、道床、拱腰变形以及净空收敛（拱腰水平向相对变形）。监测断面共计33个，监测断面布置如图2所示，图2中实线为地铁隧道轮廓线，其中，GD上（下）（GD上、GD下分别表示上行线、下行线）9—GD上（下）25监测断面间距为3 m，GD上（下）1—GD上（下）9与GD上（下）25—GD上（下）33监测断面间距为6 m。每个断面设置5个监测点（拱顶1个、拱腰和道床各2个），监测断面测点如图3所示。

3 监测结果与分析

3.1 监测结果

MJS工法桩施工期间，地铁隧道上行线各断面相应测点位移随时间变化如图4—图7所示。考虑到文章篇幅和下行线与上行线监测结果趋势相同，因此仅给出上行线各断面拱顶测点10、道床测点7、拱腰测点6竖向位移及净空收敛监测结果。

3.2 结果分析

对图4—图7随时间变化曲线进行分析，可以得出如下结论。

（1）在MJS工法桩施工期间，MJS工法桩施工范围内（GD上7—GD上29监测断面）的地铁隧道拱顶、道床、拱腰竖向位移总体为上抬，施工范围外（GD上1—GD上7监测断面、GD上29—GD上33监测断面）的地铁隧道拱顶、道床、拱腰竖向位移则总体为下沉。

（2）在MJS工法桩施工期间，MJS工法桩施工范围内（GD上7—GD上29监测断面）的地铁隧道净空收敛总体为压缩，施工范围外（GD上1—GD上7监测断面、GD上29—GD上33监测断面）的地铁隧道净空收敛则总体为拉伸。

（3）在MJS工法桩施工期间，地铁隧道各断面拱顶、道床、拱腰的竖向位移及净空收敛随时间增长总体变化不大。

（4）在MJS工法桩施工期间，隧道拱顶测点10最大上抬量为3.58 mm（GD上15监测断面）、最大下沉量为-1.70 mm（GD上31监测断面）;隧道道床测点7最大上抬量为3.96 mm（GD上22监测断面）、最大下沉量為-1.78 mm（GD上33监测断面）;隧道拱腰测点6最大上抬量为3.41 mm（GD上17监测断面）、最大下沉量为-1.60 mm（GD上32监测断面）;隧道净空最大压缩为-1.90 mm（GD上17监测断面）、最大拉伸为2.30 mm（GD上1监测断面）;施工引起的隧道各最大变形值均在设计要求范围内。

（5）由于MJS工法桩施工时通过高压流体切割地层，同时又采用独特的前端装置主动排泥（可有效地减小地层内部压力），因此其施工对周边土层虽有一定的挤压作用，但总体较小;由于地铁隧道上方MJS工法桩施工对土层的扰动而施工范围外的土体并未受到扰动、MJS工法桩强度增长需要一定的时间以及地铁隧道结构刚度相对较小等原因，因此使得MJS工法大面积土体加固施工时，在MJS工法施工范围内的下卧隧道为上抬变形和净空压缩，施工范围外的下卧隧道为下沉变形和净空拉伸，地铁隧道沿其纵向呈“弓形”变化。

4 结论

（1）MJS工法大面积土体加固施工引起的下卧地铁隧道变形总体较小，各测点变形值均在设计要求范围内。

（2）MJS工法施工期间，MJS工法施工范围内的下卧地铁隧道为上抬变形和净空压缩，施工范围外的下卧地铁隧道为下沉变形和净空拉伸，地铁隧道沿其纵向变形呈“弓形”变化。

（3）采取MJS工法群桩跳打施工方法，有益于减少对下卧地铁隧道变形的影响。

【参 考 文 献】

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