上海软土地层MJS工法桩垂直加固试验研究

上海软土地层MJS工法桩垂直加固试验研究

洪成泼1赵文亮2

1温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司；2上海市基础工程集团有限公司

摘要：MJS工法为近年来引入中国的新型土体加固工法，目前国内对MJS工法参数、施工工艺还处于摸索阶段。本文以上海轨道交通项目为依托，对MJS工法进行垂直施工试验，熟悉MJS设备的安装和操作；熟悉MJS施工工艺，初步掌握上海软土地层MJS技术参数；在试验中对旋喷压力和地表沉降进行监测，对单桩施工影响进行初步评估，对施工效果进行分析和检测，对后续我国软土地层MJS工法施工具有借鉴意义。

关键词：MJS工法；加固试验；软土地层

1引言

随着上海地下空间开发的不断深入，以轨道交通为标志的浅中层地下空间资源正不断被消耗，密集化和深层化地下空间开发利用已经成为解决目前困境的两种途径[1][2][3]。以高压旋喷为代表的传统土体加固工艺对环境影响大，加固深度浅，已经无法满足21世纪上海对地下空间开发的需求。MJS工法改良了传统土体加固工艺在环境影响及加固深度等方面的不足，采用独特的多孔管排泥及地内压力监测技术，使其具备大直径旋喷加固施工、大深度地基改良及环境影响小等优点[4][5]。但MJS工法为08年从日本引入中国的新型工法，虽然在上海等一线城市得到应用[6][7][8][9]，但目前仍处于施工参数及工艺的摸索阶段，本文试验对探索MJS工法在上海软土地层的应用具有重要意义。

2试验概况

MJS工法垂直加固试验场地为上海某轨道交通浅基坑，试桩1根，试桩长度30m，试桩桩径为2400mm。地表深层沉降点共布置6点，土体侧向位移布置2处，测斜管布置深度30m，位置分别距离MJS工法桩试桩2m及6m处。试桩场地地质及土层参数如图2.1及表2.1所示。

图2.1MJS工法垂直试验剖面图

表2.1土层参数表

3试验参数

MJS垂直试桩参数如表3.1所示：

表3.1MJS工法试验参数表

设备及材料

试验用的设备如表4.1所示，试验材料为P.O42.5级散装水泥。

表4.1试验设备表

5试验步骤及过程

试验施工步骤如图5.1所示。

图5.1MJS施工流程图

试验过程如图5.2所示，试验共进行了26.5小时，其中引孔及下钻杆4小时，喷浆20小时，钻杆拆卸及保养2.5小时。从图5.2可以看出，除了MJS喷浆成桩时间外，引孔、拆卸钻杆、保养等时间约占到总时间时间的25%。

图5.2MJS工法垂直试验

6MJS工法桩桩径及加固体质量

如图6.1所示MJS工法桩在地下1.5m的层粉质粘土中，最大成桩直径为2600mm，达到试验桩径。

图6.1MJS垂直成桩效果图6.2MJS工法加固体

对MJS桩体进行取芯，如图6.2所示加固体取芯较为完整。对取芯的水泥土在5米、15米及25米位置进行抗压、抗折以及渗透性检测，检测结果如表6.1所示，桩体28天无侧限抗压强度＞5Mpa，抗折强度大于1.1MPa，渗透系数≤8.7×10-9。

表6.1MJS桩体力学性能及渗透系数

7MJS工法桩实测数据分析

7.1土体测斜位移

如图7.1所示TX1为距离MJS工法桩2m位置测斜孔，当MJS完成50%时候，测斜位移最大位置地下13m粉质粘土中，最大位移量4mm。MJS施工完成时，测斜位移最大位置为地下6m淤泥质粘土，最大位移量为6mm，可见MJS工法施工并非对环境没有任何影响，虽然主动排泥可以使地内压力不会聚集，但MJS喷浆过程中高压浆会使周边土体孔隙水压力增大，而使周边土体侧向位移量增加。

从图7.2也可以看出MJS施工完成后挤土效应主要作用在3-12m淤泥质粘土中，由于淤泥质土渗透性能差，排水受阻导致土体周边超孔隙水压力不易消散，因此挤土作用相对明显，使得该范围内的土体位移相对变大，粉质粘土中超静孔隙水压力消散相对较快，因此MJS施工完成后，随着孔隙水压力的消散，土体侧移量开始减小。

距离MJS工法6m位置测斜孔，土体测斜变形与TX1类似，只是土体位移量相对较小，最大值为3.89mm。随着孔隙水压力的消散，土体侧移量开始减小。

图7.1TX1测斜数据图7.2TX2测斜数据

对MJS工法桩试桩过程中周边地表点监测点情况进行汇总，如图7.3所示，MJS工法单桩喷浆试验在喷浆过程中，由于地内孔隙水压力聚集，导致地表孔口边最大隆起量为4mm，试验一周后随着孔隙水压力的消散隆起量降为2mm并稳定。

图7.3监测点曲线图

7.2试验结论

（1）MJS工法垂直加固在上海软土地层中垂直加固深度可施工30m，加固桩径≥2400mm，浅表层桩径最大可达到2.6m。桩体28天无侧限抗压强度＞5Mpa，抗折强度大于1.1MPa，渗透系数≤8.7×10-9。

（2）MJS工法在引孔、拆卸钻杆及保养时间耗费较长，MJS垂直法加固功效仅75%。

（3）MJS工法主动排泥可以使地内压力不会聚集，因此加固施工对周边环境影响有限。但MJS喷浆过程中高压浆会使周边土体孔隙水压力增大，而使周边土体侧向位移量增加。特别是上海淤泥质土，对孔压增加比较敏感，导致位移量增大。

（4）随着孔隙水压力的缓慢消散，MJS对周边环境的影响慢慢变小，土体变形量≤5mm。

参考文献：

[1]侯学渊，束昱，王璇.上海城市地下空间的发展与展望[J].地下空间与工程学报，1998，12（5）：257-264.

[2]俞明健，郭东军.地下空间开发利用与城市交通—上海CBD核心区地下井字形通道[J].地下空间与工程学报，2006，2（b07）：1227-1230.

[3]竹之下，朋章，加嶋.透水平施工高圧噴射工法の概要と施工例--MJS工法[J].Foundationengineering&equipmentmonthly，2009，37（5）：75-78.

[4]武彦等.MJS工法とそれに伴う地盤変位の実測例（特集最近の基礎工事用機械）--（地盤改良機械）[J]Constructionmachineryandequipment，2007，43（11）：10-15.

[5]何拥军.全方位高压旋喷注浆工法的工程试验[J].地下工程与隧道，2010（1）：24-28.

[6]张晶磊.MJS工法在顶管工作井支护结构上的应用与研究[J].中国市政工程，2015（3）：106-108.

[7]李兴国，高亮，王凯，安文.MJS工法在紧邻地铁工程中的应用[J].建筑施工，2016，38（2）：131-133.