MJS工法应用案例 张天宇
【摘要】以某软土地区深基坑狭小空间采用MJS工法桩作为止水帷幕为依托，分析MJS工法桩的施工特点、工艺原理、适用范围及施工效果。研究结果表明，在软土地区深基坑采用MJS工法桩作为止水帷幕，特别是在空间受限区域施工具有良好的适用性和止水效果。
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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。
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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。
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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，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1800mm，设计最大深度达34m。
MJS工法桩直径1800mm，相邻两桩中心间距1300mm，搭接尺寸500 mm；桩中心距离支护桩外径500mm，桩长34m，标高范围为-3.357～-37.357 m。见图3。
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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9 2，最大厚度达9.2m，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。
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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。
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，引孔深度35m，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10cm的杉木杆作骨架，外附宽20cm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25t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1粉质黏土层，钻杆可以正常下钻。见图5。
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。
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。
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9 2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。
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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。
近几年水泥土搅拌桩施工工艺在传统的工法基础上有了很大的发展，TRD工法、双轮铣深层搅拌工法（CSM工法）、五轴水泥土搅拌桩、六轴水泥土搅拌桩等施工工艺的出现使型钢水泥土复合搅拌桩支护结构的使用范围更加广泛，施工效率也大大增加。
TRD工法（Trench－Cutting& Re-mixing Deep Wall Method）是将满足设计深度的附有切割链条以及刀头的切割箱插入地下，在进行纵向切割横向推进成槽的同时，向地基内部注入水泥浆以达到与原状地基的充分混合搅拌在地下形成等厚度水泥土连续墙的一种施工工艺。该工法具有适应地层广、墙体连续无接头、墙体渗透系数低等优点。
公众号：TRD工法网
双轮铣深层搅拌工法（CSM工法），是使用两组铣轮以水平轴向旋转搅拌方式、形成矩形槽段的改良土体的一种施工工艺。
公众号：CSM工法
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