MJS工法桩在已破坏软土地区的应用

MJS工法桩在已破坏软土地区的应用

贡卫国

哈尔滨排水集团有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150010

摘  要：随着深基坑在工程上出现不同频率愈来愈高，深基坑支护施工技术发展面临的问题—尤其是软土地区城市地下水位的控制管理问题研究日益凸显。首先介绍了传统基坑支护方式的适用范围、优缺点，并与MJS法桩进行了比较，得出了MJS法桩作为软土地区深基坑防渗止水方案的优越性，分析了 MJS法桩的施工工艺、特点及效果，保证了深基坑及周边环境的安全。最后，结合工程实践，发现MJS施工法桩作为止水帷幕在软土地基地区深基坑支护中具有良好的技术适用性和止水防渗效果。

关键词：MJS工法桩；基坑支护；基坑止水防渗；

1引言

随着我国基本建设的发展，特别是超大、超深基坑经常会在各类工程中出现。为降低深基坑对周围环境的影响，避免基坑降水造成地表大面积沉降，切断承压水层与深基坑的水力联系，满足深基坑工程控制高地下水位的要求，目前工程经常采用的止水方法有：止水挤密桩、水泥土搅拌咬合桩、地下连续墙等形式。水泥土搅拌咬合桩无法满足隔断超过30m的承压水层，对于高水位的紧密砂层或软土中采用常规的钻孔灌注桩止水帷幕施工存在较大困难。经常会采用地下连续墙施工。但地下连续墙又存在施工场地要求高、造价高，工期长等缺点，为解决软岩中施工水泥土搅拌桩的难题。MJS工法桩施工应运而生,该方法由于施工角度灵活、成桩质量好、桩径大、泥浆污染少、减少环境影响、施工场地要求低、桩深有保证、等特点完全能满足现场要求。本文介绍了MJS工法在软土地区应用的工程实例，为今后的提供借鉴与参考。

2 项目概况

2.1 工程概况

本项目为哈尔滨市松拖泵站改扩建项目，项目位于河山街1号，西侧为 8层已有建筑，天然地基，在建积水池外廓线距已有建筑距离约8.4m；南邻7层已有建筑，天然地基，集水池外轮廓线距最近建筑7.2m，北邻顾乡公园，集水池外轮廓线距用地红线最近约2.1m。

该项目基坑设计深度6.95~8.75m。原基坑支护设计采用两道止水帷幕加钢筋混凝土灌注桩,基坑内布设两道支撑。在完成钢筋混凝土支护桩128根后，由于地质条件及上层滞水等原因，基坑周边土体产生不同程度的位移沉降，且已施工灌注桩混凝土充盈系数非常大(实际最大值达1.56)，为保证基坑周边道路及建（构）筑物安全，并为下一步基坑支护方案调整做准备，施工方对已施工灌注桩影响范围进行了瑞雷面波测试工作，结果表明：①基坑北侧充盈混凝土对维护桩外0.65m直径范围内土层有一定影响，但是对0.9m以外土层基本没有影响，②东、南、西充盈混凝土对维护桩外侧0.6m以外土层，基本没有影响。

2.2工程地质条件

根据原位测试、室内土工试验和野外钻探记录结果，对所揭露的地层按照岩土成因、结构、性质综合划分为5个主层，4个亚层。

2.3水文地质条件

经勘查该地区地下水为第四纪松散层孔隙潜水。场区地下水与阿什河联系密切，以蒸发和侧向径流排泄为主，水位和水量随季节性变化，年地下水位变化幅度在2.0～3.0m左右。勘察期间水位埋深3.00～4.50m，静止水位埋深2.70m～3.80m米。 

3 支护方案对比与选型

3.1 基坑支护面临的问题及可选方案

该项基坑工程具有如下特点：

1）开挖设计深度6.95~8.75m，开挖影响范围大。

2）基坑距离已有建筑较近，南侧地下室外轮廓线距离用地红线约2.0m，北侧距用地红线最近约为2.1m。可操作空间狭小。

3）基坑土层砂质较多,渗透系数较大，土质较差。

基于以上特点，并根据已实施的基坑支护经验，类似软土地区支护类型可选用钻孔灌注桩加支撑、TRD工法桩、地下连续墙、MJS工法桩等。

3.2 地下连续墙

地下连续墙适用于基坑开挖深度大于10m或建在软弱地基及砂土地基上的结构，通常与内支撑系统共同形成基坑支护结构。当支护结构有较严格的防水及变形要求时，可采用此种支护形式。地连墙整体刚度大，支护结构变形小，止水防渗性能良好，土石方开挖量较小；对邻近建筑及周边设备影响较小，有效减轻对周边环境的不良影响。但与此同时，地连墙接头处质量难以控制，易形成结构薄弱点，对施工工艺要求较高。此外，地下连续墙的支护形式还存在泥浆存储和造浆场地较大，施工造价高、施工周期长的缺点。

3.3钻孔灌注桩

采用钻孔灌注桩按某种队列形式组成的基坑支护结构，一般顶部设置冠梁或围檩，使灌注桩之间形成一个整体支结构。一般在软弱土层中适用开挖深度较浅（一般不大于5m）。

钻孔灌注桩对各土层适应性强；造价相对较低；桩身强度高，刚性大，稳定性好，变形小。成孔按要求可选择性较大。

缺点是工程造价相对较高，施工工期较长，需等待桩身和内支撑系统达到一定强度后才能进行土石方开挖，桩间需做加固措施；桩间缝隙在高水位的砂土地区容易造成水土流失，需根据现场土质情况调整方案，采用注浆、旋喷桩、水泥搅拌桩等止水措施。

本项目拟建物基坑支护设计深度已超过钻孔灌注桩在软弱土层中的适用深度，并且在本项目施工过程中，由于地质条件及上层滞水的原因，致使基坑周边土体产生不同程度的位移沉降，故钻孔灌注桩加内支撑的支护形式也不适用本项目。

3.4 MJS工法

MJS工法是在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用了独特的多孔管和前端造成装置，通过孔内强制排浆和地内压力监测，控制排浆量降低地内压力控制成桩直径的一种基坑支护方法。

已实施的钻孔灌注桩加内支撑方案使得基坑周边土体在施工过程中产生不同程度的沉降位移，并且，拟建工程场地条件相对较为复杂，场地土层渗透性较强，周边紧邻既有建筑及道路，前期施工还造成坑外道路沉降。

MJS工法桩相比地下连续墙和钻孔灌注桩，具有对地内压力精准可控，成桩直径大，机械化程度高，对转速、提升速度等均可全程监控，对深地基改良处理质量可靠，对既有建筑物影响小，减少废浆对周边土壤与水体的污染。

综上，在类似本项目的施工受限区域，MJS工法桩具有良好的适用性和止水效果，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，具有地下连续墙和钻孔灌注桩等传统支护形式所不具备的优势。［11］

本工程的MJS工法桩施工方案如下：在未施工的桩位间采用摆喷角度180°的MJS工法桩内插型钢支护，已施工的围护桩间采用摆喷角度60°的MJS工法喷桩止水，并设置两道内支撑支护，其中第一道为钢筋混凝土支撑，另一道为钢管支撑，在基坑深度8.75m位置处做坑内加固。

基坑降水方案：基坑采用MJS（RJP）工法摆喷桩全封闭止水，MJS（RJP）工法摆喷桩有效桩长14~17米。

基坑降水采用大口无砂管井降水，坑内设21口降水井，土方开挖前观测降水井水位应在开挖面以下1.0m，降水井孔径800mm，管径500mm，井深13.5~14.7m；周围设置9眼观测井，井深12m。

施工顺序：

（1）施工支护桩、降水井，MJS（RJP）工法摆喷桩并提前降水。

（2）地下水高度满足要求后，方可进行土方开挖。

（3）对放坡坡面进行护面处理，防止雨水冲刷坡面。

（4）开挖至坑底标高后，立即施工基础垫层。

（5）继续向上施工主体结构。

基坑工程监测内容：

1）围护结构深层水平位移；

2）围护结构顶部(坡顶)水平位移、沉降；

3）土深层竖向位移、侧向位移；

4）坑内外地下水位；

5）坑外地表沉降；

6）周边建筑物及管线变形；

7）支撑轴力；

8）坑底隆起。

对基坑加强监测，变形达到预警值，要及时制定加固措施；当坡体有失稳迹象时，具备加大放坡条件地段采取卸土加大放坡措施，不具备条件地段采取打设钢板桩加固措施。

4 所选方案数值模拟及结果

本工程所选方案中共设置了两道内支撑支护（第一道为钢筋混凝土支撑，第二道为钢管支撑），并在基坑内部深8.75米处采取加固措施。在进行数值模拟时，将西侧8层建筑转化为120kPa的均布荷载施加于模型西侧，如图2所示；将南侧7层建筑转化为105kPa的均布荷载施加于模型南侧，如图3所示。

图2 南临7层建筑H型钢桩图示

图3南临7层建筑H型钢桩图示

经数据分析由表4可知，基坑支护的最大水平位移为15.6mm，整体稳定安全系数及抗倾覆安全系数均大于1.25满足规范要求。最小安全系数基坑南侧最大地表沉降为9.8mm，发生在距支护4.51m处，不会对南侧7层楼房产生危害；基坑西侧最大地表沉降为8.9mm，发生在距支护4.61m处，不会对西侧8层楼房产生危害；基坑北侧最大地表沉降为18.7mm，发生在距支护4.91m处，不会对北侧用地红线内范围产生危害，各侧最大地表沉降如图5所示。

表4基坑各位置受力计算结果

5  结论

(1)本工程基坑开挖深，周边环境较复杂，对邻近的已有建筑物保护要求高，基坑支护设计安全等级高。

(2)根据哈尔滨市松拖泵站改扩建项目说明MJS工法在施工空间受限的软土地区，具有良好的适用性和止水效果，同时，MJS工法桩喷旋角度可控，施工过程中可同步监测，对周边土体及建筑物影响很小。

(3)工程采用基坑支护结构设计及降水控制措施得当，基坑开挖未对两侧已有建筑物等周边环境产生影响。

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责任作者简介：贡卫国(1970 -)，男，哈尔滨人，主要从事施工技术与管理.

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