軟土中超長高壓旋噴MJS工法樁加固應(yīng)用研究

孔偉陽，朱正旺，馬 超

(1.南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院，江蘇 南京 211156；2.中交二航局第三工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212004)

0 前 言

在土體加固技術(shù)中高壓旋噴樁以其加固體質(zhì)量高、成形靈活及適用地層廣等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。常規(guī)高壓旋噴樁通過氣升作用排泥，隨著土體加固深度加大，氣升作用隨之減弱，進而深部排泥困難，地內(nèi)壓力增大，使深部噴嘴堵塞，導(dǎo)致噴射效率降低。較高的地內(nèi)壓力會引起地面隆起、鄰近地下構(gòu)筑物變形等破壞。MJS工法[1-2]是一種新型高壓旋噴工藝，采用獨特多孔管技術(shù)，在繼承常規(guī)高壓旋噴樁優(yōu)點的同時，實現(xiàn)強制排泥及對地內(nèi)壓力監(jiān)測，保持地內(nèi)泥漿壓力的穩(wěn)定，從而減少了對周圍環(huán)境的影響。

小田等[3]利用MJS工法對海底管道進行垂直加固，有效解決了海底管道在地震中的沉降問題。葉琪等[4]通過MJS工法樁應(yīng)用實例，提出了一套適合寧波軟土地區(qū)的施工和設(shè)計參數(shù)，并分析了該工法施工對臨近既有建筑物的影響。趙香山等[5]通過數(shù)值方法模擬了MJS工法樁對周圍環(huán)境的影響，得到了合理的設(shè)定控制壓力和凈注入量，可減小對周圍土體的擾動和位移。徐寶康[6]通過對MJS工法樁施工過程中現(xiàn)場數(shù)據(jù)的監(jiān)測，得出該工法對土體加固效果顯著，同時能減小土體擾動。

本文依托廣東某城市軌道交通二號線MJS工法樁加固應(yīng)用實例，對MJS工法樁的工作性狀、成樁質(zhì)量進行了分析，促進其在深層地基改良中的應(yīng)用。

1 工程概況

廣東省某城市軌道交通二號線一期工程，在某段盾構(gòu)機掘進過程中出現(xiàn)不同程度的盾尾漏漿現(xiàn)象，雖通過及時的應(yīng)急堵漏處理，未出現(xiàn)較嚴重的后果，但是根據(jù)滲漏情況，判斷盾構(gòu)機盾尾刷可能存在不同程度的受損，且根據(jù)左線盾構(gòu)后續(xù)將下穿澳邊涌和側(cè)穿110 kV紫管莊線16號高壓鐵塔的施工條件，為了充分防止因盾尾刷受損導(dǎo)致盾尾泄漏從而引起地面沉降的風(fēng)險，現(xiàn)擬定在盾構(gòu)機前方5 m位置進行預(yù)加固，然后盾構(gòu)機掘進至加固體內(nèi)進行盾尾刷更換工作。

預(yù)加固土體范圍為包裹隧道上下左右各2 m，縱向長度3 m，盾構(gòu)機擬停機刀盤處覆土厚度18.9 m，盾構(gòu)機所屬地層為淤泥質(zhì)粉土、粉砂。表1為掘進段土體物理力學(xué)指標，圖1為加固平面圖。

表1 土體物理力學(xué)指標

圖1 加固平面圖

2 方案比選

常用地基加固的方法有凍結(jié)法、三軸攪拌樁、常規(guī)高壓旋噴樁等，同時項目部根據(jù)類似工程的經(jīng)驗，引入MJS工法樁參與比選，表2為地基加固方案比選。

表2 地基加固方案比選

本次需加固深度為28 m，施工區(qū)域位于高壓線下方，空間有限，且涉及的管線有3處，對周邊環(huán)境擾動要求高，其次加固所屬地層為淤泥質(zhì)粉土、粉砂，靠近岸邊涌水系豐富，因此，經(jīng)過比選后設(shè)計采用MJS工法樁對地層進行加固。

地面加固工程中MJS工法樁承擔(dān)土體加固以及防止水土滲漏的作用。設(shè)計樁徑2 m，咬合0.6 m，深至隧道下2 m，采用P·O.42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比1.0。施工過程中對地表進行監(jiān)測，地表沉降監(jiān)測共布置6個點位，沿需加固土體范圍的四周對稱布設(shè)，距離加固土體邊緣6 m，監(jiān)測點的深度為2 m。加固后的土體進行抽芯檢測，無側(cè)限抗壓強度不小于1.0 MPa，滲透系數(shù)≤1×10-6cm/s，MJS工法技術(shù)參數(shù)如表3所示。

表3 MJS工法技術(shù)參數(shù)

根據(jù)試樁結(jié)果得出，完成每根樁大約共需要8.5 h，其中引孔及下鉆至設(shè)計深度約2.5 h，旋噴提升完成大約需5.5 h，鉆桿拆卸及保養(yǎng)0.5 h。由此可見，旋噴提升所占時間最多，約占總時間的65%。

3 MJS工法樁應(yīng)用效果分析

3.1 MJS工法樁對周邊土體變形分析

通過對MJS工法樁施工過程中周邊土體監(jiān)測點情況進行匯總分析，結(jié)果表明，MJS工法在開始噴漿施工過程中，短時間內(nèi)，由于地內(nèi)孔隙水壓力聚集來不及消散，有效應(yīng)力減小，導(dǎo)致地表監(jiān)測處土體最大隆起量為3.8 mm，監(jiān)測7 d后隨著孔隙水壓力的消散，隆起量降為2.1 mm并保持穩(wěn)定。

3.2 MJS工法成樁質(zhì)量分析

當?shù)竭_齡期28 d后，采用取芯法對成樁的完整性、無側(cè)限抗壓強度、滲透系數(shù)進行檢驗，取芯數(shù)量不少于總樁數(shù)的2%，且不少于2根，檢測完成后灌注水泥砂漿進行封孔?，F(xiàn)對樁與樁咬合中心部位進行鉆孔取樣，如圖2所示，MJS工法施工芯樣呈柱狀，與未加固部位相比，加固段芯樣較為完整、堅硬，說明攪拌較均勻、固結(jié)較好，其次加固段芯樣色澤偏白，說明其水泥摻量合理。

圖2 MJS工法樁芯樣圖

對取芯的芯樣分別在20 m、25 m及29 m的深度進行檢測，檢測結(jié)果如表4所示，在成樁28 d后其無側(cè)限抗壓強度為4.8～6.7 MPa遠大于設(shè)計值1 MPa，滲透系數(shù)為1.32～2.69×10-7cm/s遠小于設(shè)計值1×10-7cm/s，故成樁質(zhì)量滿足要求。

表4 MJS樁體力學(xué)性能及滲透系數(shù)

圖3為芯樣抗壓強度及滲透系數(shù)隨取土深度的關(guān)系曲線。從圖中可看出，芯樣抗壓強度隨取土深度的增加呈逐漸減小的趨勢；滲透系數(shù)則隨取土深度的增加而增大。由于加固地層為淤泥質(zhì)粉土、粉砂，可見，隨著加固深度的增加MJS工法的成樁質(zhì)量受到限制。

圖3 抗壓強度及滲透系數(shù)隨深度的變化曲線

4 結(jié) 論

1)MJS工法施工芯樣呈柱狀，與未加固部位相比，加固段芯樣較為完整、堅硬，說明攪拌較均勻、固結(jié)較好，其次加固段芯樣色澤偏白，說明其水泥摻量合理，施工質(zhì)量較好。

2)MJS工法樁在噴漿施工過程中，由于地內(nèi)孔隙水壓力聚集來不及消散，有效應(yīng)力減小，導(dǎo)致地表監(jiān)測處土體最大隆起量為3.8 mm，監(jiān)測7 d后隨著孔隙水壓力的消散，隆起量降為2.1 mm并保持穩(wěn)定?？芍谲浲林胁捎肕JS 工法進行加固施工對周圍環(huán)境的影響較小。

3)MJS工法樁的抗壓強度隨加固深度的增加呈逐漸遞減的趨勢；滲透系數(shù)則隨加固深度的增加而增大，由此可見，在軟土中，隨著加固深度的增加MJS工法的成樁質(zhì)量受到限制。

[ID：013708]