MJS垂直加固技术在盾构区间端头加固中的应用

王慧

（山东省人民防空建筑设计院有限责任公司，山东 济南 250000）

随着城市轨道交通的发展，盾构施工应用越来越广泛。盾构始发与接收是盾构施工过程中工程风险最大的环节之一，特别是在盾构进出洞施工过程中，最容易发生工程事故，并且多是较为严重的事故。端头加固是确保盾构顺利始发、安全到达的关键工序，采用合理的端头土体加固施工工法，其加固效果尤为重要。当现场不具备基坑内水平加固及传统地面高压旋喷桩加固时，采用MJS技术是较好的加固方法。

1 工程概况

广州市轨道交通十八和二十二号线石榴岗站至琶洲西区站盾构区间南起石榴岗站，线路出石榴岗站后向北行进。琶洲西区站小里程提供盾构始发条件，盾构端头始发位置临近新港东路，地面交通繁忙且地面管线复杂。始发端地层自上而下分别为：人工填土层（主要为杂填土和素填土）、海陆交互相层（淤泥、淤泥质土、淤泥质粉细砂及粉细砂、淤泥质中粗砂）、冲积-洪积砂层（粉细砂层、中粗砂层、砾砂层）、冲积-洪积土层、岩石强风化带（砾岩、含砾砂岩强风化带、泥质粉砂岩强风化带）、岩石中等风化带（砾岩、含砾砂岩中风化带、泥质粉砂岩强风化带）、岩石微等风化带（砾岩、含砾砂岩微风化带、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩微风化带）。盾构施工过程中易对周围建筑、道路及管线造成一定影响，需要对地层进行加固。

2 端头加固方案比选

（1）传统高压旋喷桩桩径较小，欲全范围加固，桩数较多，同时，管线底部地层无法进行加固处理，且难以控制地内压力变化，对浅埋管线有一定影响，故传统高压旋喷桩加固方案不适用于石榴岗站至琶洲西区站盾构区间始发端头地层加固施工。

（2）MJS垂直加固技术工期较短，可与基坑开挖同步进行，同时可对管线底部地层进行倾斜加固，并具备地内压力监控及沉降控制能力，对地下管线不造成影响，故MJS垂直加固方案适用于石榴岗站至琶洲西区站盾构区间始发端头地层加固施工。

3 MJS垂直加固施工工艺

3.1 工艺流程

MJS桩的施做主要使用全液压可旋转式地基改良设备，可进行最大360°全方位喷射成桩，喷射压力最大可达40MPa，通过调整喷射的角度和压力，控制成桩的形状和直径。MJS桩施工流程见图1。

3.2 成孔施工措施

3.2.1 桩位测量放点

施工前，采用测量仪放点定出桩心位置，明确桩位位置及桩位标高，确保施工精度准确无误。

表1 端头加固方案比选汇总表

3.2.2 引孔作业

引孔是辅助成孔的一道重要工序，即能加快成孔钻进的施工效率，同时也降低设备对土体的扰动性。倾斜引孔时，严格对桩体倾斜角度进行把控，使用电子数显角度尺对其校核，确保桩体始发角度无误。

以下为引孔过程的注意事项：（1）引孔作业需与MJS实桩喷浆错开施工，避免受成桩喷浆影响，造成孔口翻浆或塌孔；（2）引孔下套管深度不得超过实桩顶部，避免喷浆时高压将其击碎，影响成桩质量；（3）引孔下套管时，需确保堵封管缝隙间的密实性，防止后续施工发生套管松动现象；（4）引孔施工不能完成引孔个数过多，容易发生塌孔与受成桩影响发生孔口翻浆现象；（5）引孔作业时，遇复杂地层无法钻进或地下有空洞，采取灌注水泥浆液（有必须时添加水玻璃）改良地基，使其具备引孔施工条件。

3.2.3 机架定位

定位时测量仪放点定出桩心在平面上（地面）对应位置，将主机机架上的钻头与桩心位置对应，调整主机与桩体的平面位置相匹配。倾斜桩定位时，应按设计倾斜角度调整好机架角度，采用角度尺复核机架倾角是否准确，直至倾斜角度符合设计要求。

图2 机架定位现场图

3.2.4 MJS 多孔管钻入

调试设备的各项性能达标，复核钻杆与桩位垂直度，确保钻进的始发角度准确无误。

在施工过程中，为了减少顶进的阻力，在钻头前端喷射削孔水辅助钻杆钻入施工，在施工过程中，如遇土层地内压力过大的情况下，应适当打开倒吸阀门，对地内压力进行泄压处理，确保施工范围内地面沉降稳定，不造成地面隆起。成孔施工时，每顶进3m（或1.5m）后均停止削孔水喷入和关闭排泥阀门，然后进行水龙头拆卸及再接驳一根3m（或1.5m）多孔管的施工，直至顶进到设计深度。

3.2.5 成孔精度

在MJS桩施工中的成孔精度通过采用独特的合金钻头和主机的水准仪实现。合金钻头前端呈圆形中间有十字突出的部分均镶有合金粒，钻头中心有一出水口，在钻进过程中后台设备区削孔高压泵以不同压力将辅助浆液向钻头前方喷嘴喷出辅助成孔。在垂直桩施工中通过观察主机的水准仪来控制偏斜，方便操作人员有针对性的进行纠偏，确保成孔精度。

在倾斜施工过程中，不定时采用电子数显角度尺对设备及钻杆进行校核，通过观察倾斜角度结合操作方式，及时有效进行姿态纠偏控制。

3.3 成桩施工措施

成孔施工完成后，通过安装在钻头侧面的特殊喷嘴，用高压泵等高压发生装置，以不大于40MPa（为保证地内压控制合理范围内，施工过程中根据地层调整压力）的压力将硬化材料从喷嘴喷射出去，并一边将多孔管抽回。由于高压喷射流具有强大的切削能力，因此，喷射的浆液一边切削四边土体，土体在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例及质量大小有规律地重新排列，浆液凝固后，便在土中形成设计形状的加固体。

图3 成桩施工示意图

3.4 封孔施工措施

MJS成桩施工完成后，将钻杆前端装置的钻头部分抽出，对钻杆前端装置进行检修。

卸下削孔水龙头法兰盘的注浆高压管放入孔内，连接注浆泵，向孔内注浆，充分填充孔洞空间。

3.5 桩体检测

MJS垂直旋喷桩完成后应采用取芯等手段检测加固效果，全方位高压喷射注浆成桩质量验收应在施工结束28d后进行。应对旋喷桩的加固体进行检钻芯取样验，检测数量不得小于3%且不得少于4根。

3.6 效果验证

目前，石榴岗站至琶洲西区站盾构区间左、右线盾构机均已始发，且均通过了端头加固范围，监测数据无异常。

4 结语

MJS垂直加固技术作为盾构端头加固的一种新方式，成功地应用于复杂地质条件下的盾构端头加固，确保盾构顺利始发。MJS加固技术通过超高压（40MPa）及地内倒吸技术，使地面沉降得到了有效的控制，对浅埋管线及周边建筑物的保护效果显著，且桩体各项性能指标优良，地层加固效果明显。同时MJS桩径可达到2.2m，远大于传统高压旋喷桩桩径，可大大缩减施工桩数，缩减施工工期。MJS加固技术可应用于盾构端头加固、建筑物地基隔离、承载性地基地质改良、下穿隧道地质隔离加固等加固工程，具有较好的推广价值。