长江漫滩地区三轴搅拌桩与MJS工法桩施工影响的现场实验研究

长江漫滩地区三轴搅拌桩与MJS工法桩施工影响的现场实验研究

庞景宝、谢翊、鲍闯、邢文康、曹天航、江博文

中建八局第三建设有限公司  江苏南京  210046

摘要：文章结合南京地铁九号线下关站地下连续墙槽壁加固工程实例，分析对比三轴搅拌桩与MJS工法桩两种工法在施工过程中对周围地表及地下管线的影响，总结了地表及地下管线的沉降规律，提出了应对措施，供同类工程参考。

关键词：长江漫滩地区；三轴搅拌桩；MJS工法桩；沉降规律

1 引言

地下连续墙由于其抗渗性好、强度高、适宜城市施工等优点而得到了广泛应用，而长江漫滩地区地区由于其土体强度低、压缩性高、地质条件差等特点，造成在该地区进行地下连续墙成槽施工时槽孔坍塌风险加剧的问题。为保证成槽施工顺利进行，需对槽壁土体进行加固，以改善其性质。常用的深层水泥土搅拌桩是以水泥为固化剂的主剂，通过专门的深层搅拌机械，将固化剂和被加固地基土强制拌和，通过水化反应等使之硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体①；而MJS工法(Metro Jet System)又称全方位高压喷射工法，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，从而实现孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，从而达到出色的地基加固效果②。

2 研究方法

本文以南京地铁9号线下关站为背景，针对长江漫滩地区的槽壁加固方式， 设计试验方案对地下管线和地表进行沉降监测，根据监测数据总结了周围地表及地下管线的沉降原因和沉降规律，并制定相应的应对措施。

3 实证研究

3.1 工程概况

南京地铁9号线下关站为13m岛式站台，地下三层三跨矩形框架结构，标准段外包宽度21.9m，主体结构外包总体长度为150m，车站底板埋深24.8m~26.3m。下关站地貌单元属长江漫滩平原，近地表主要由全新统(Q4)人工填土及软塑～流塑状的（淤泥质）粉质黏土等组成。区域地质条件复杂，填土、淤泥质粉质粘土、饱和砂土等不良地质条件广泛分布。根据现场地质情况、工程特点等因素，本文取车站西侧地连墙槽壁加固区域作为研究对象，对基坑周围的地表及地下管线进行试验研究。

3.2 监测点布置

3.2.1 地下管线监测点

基坑周边管线情况较为复杂，为真实反映三轴搅拌桩及MJS工法桩施工研究区域管线沉降情况，三轴搅拌桩研究区域：在燃气、给水、弱电、雨污管线上各布设4个监测点，编号位GXCX-Y（X表示管线，按顺序取1-4；Y表示监测点顺序号，下同）；MJS工法桩研究区域：在给水、燃气管线上各布设10个监测点，编号为GXCX-Y（X按顺序取6，7）。其中布置在燃气、给水管线上监测点为直接监测点，其余管线上为间接监测点。表3.2-1详细展示了四种研究管线的基本信息。

表3.2-1 地下管线基本信息

3.2.2 地表沉降监测点

在三轴搅拌桩研究区域基坑围护外侧地表上布设2组地表沉降监测剖面，每组地表沉降监测剖面布设2个监测点，编号为DBm-n（m表示剖面编号、n表示监测点顺序号）；在MJS工法桩研究区域基坑围护外侧地表上布设6个地表沉降监测点。

3.3 监测成果

本章以地下管线竖向位移和地表沉降作为监测指标，按照施工时间对相关指标进行监测和比较。由于篇幅限制，只列出各地下管线竖向位移和地表沉降随时间变化情况的极值。

3.3.1 三轴搅拌桩

在三轴搅拌桩槽壁加固方式下，地下管线竖向位移随施工进程不断增大，在加固完成时达到峰值；其中，给水管线竖向位移变化最为显著，累计变化量高达33.68mm，超出监控值约11.2%，日均变化速率为2.41mm/d，超出监控值约12.1%；其余管线的累计变化量和日均变化量均未超出监控值范围。

表3.3-1 地下管线竖向位移变化情况表

在三轴搅拌桩槽壁加固方式下，地表沉降随施工进程不断累积，在加固完成时达到最大值；其中，3号剖面的地表沉降变化最为显著，累计变化量为21.79mm，日均变化速率为1.56mm/d，所有监测点的地表沉降累计变化量和日均变化量均未超出监控值范围。

表3.3-2 地表沉降变化情况表

3.3.2 MJS工法桩

由表3.3-3可知，在MJS工法桩槽壁加固方式下，给水管线竖向位移变化最为显著，累计变化量为6.01mm，日均变化速率为0.29mm/d，所有管线沉降变化均未超出监控值范围。

表3.3-3 地下管线竖向位移变化情况表

在MJS工法桩槽壁加固方式下，地表沉降随施工进程不断累积，在加固完成时达到最大值；其中，5号剖面的地表沉降变化最为显著，累计变化量为7.55mm，日均变化速率为0.36mm/d，所有监测点的地表沉降累计变化量和日均变化量均未超出监控值范围。

表3.3-4 地表沉降变化情况表

4 对比分析

表4-1 不同工法监测数据对比

通过表4-1的对比可知，相较于采用MJS工法桩进行槽壁加固，三轴搅拌桩在加固阶段会显著造成更大的地下管线位移和地表沉降。其中，三轴加固法中地下管线沉降超出监测控制值约11.2%，日均变化高达2.4mm/d。由于工程所处位置为长江漫滩地区，土体强度低，压缩性高，地质条件差，导致管线沉降过大，在施工过程中需引起特别关注；而对比MJS加固方式，在整个施工过程中，管线竖向位移均小于10mm，日均变化在0.3mm/d以内，且沉降变化较为平缓，沉降积累较为缓慢，表明该方式对管线沉降影响较小。针对地表沉降而言，三轴搅拌桩加固法同样体现较大的变化趋势，累计沉降量高达21.79mm，远高于MJS工法桩的7.55mm；从监测数据可以发现三轴搅拌桩的地表沉降的速率相比于MJS法更为明显。但由于在用MJS工法桩施工前其他的施工工序对地表沉降已经造成一定影响，所以最终沉降量MJS工法要略大于三轴搅拌桩。仅考虑槽壁加固施工阶段的累计变化，MJS工法桩在管线位移和地表沉降方面均表现出更优异的控制效果。

5 结论

本文结合南京地铁九号线下关站地下连续墙槽壁加固工程实例，介绍了三轴搅拌桩与MJS工法桩加固施工流程、工艺参数及质控措施等；分析了两种槽壁加固方式在施工过程中对周围地表及地下管线的影响，以及管线位置对管线沉降的影响，可供类似项目参考。三轴搅拌桩施工会造成较大管线和地表沉降变形，其变形量直接影响后续施工的安全性，必须采取必要质控措施来确保深层三轴搅拌桩成桩质量：（1）确保桩位准确，测量放线由专业测量人员负责测量放线及桩位的定位；（2）控制浆液水灰比、浆液比重等参数，确保浆液配比的正确性，施工前确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间；（3）灰浆搅拌应均匀并进行过滤，喷浆过程中浆液应连续搅动，防止水泥沉淀；（4）施工时用流量泵控制输浆速度，严格控制搅拌时的下沉和提升速度，确保桩身强度和均匀性，确保注浆泵出口压力保持稳定；（5）严格控制喷浆提升速度的均匀性，保证搅拌均匀。

参考文献

[1]刘建国,杨云飞,朱军等.三轴深层搅拌桩加固南京地铁车站槽壁应用研究[J].安徽建筑,2019,26(10):155-158.

[2]张志勇,李淑海,孙浩.MJS工法及其在上海某地铁工程超深地基加固中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2012,39(07):41-45.

[3]葛照国.长江漫滩地区基坑施工对周边地表沉降及地下管线影响的现场试验研究[J].现代隧道技术,2014,51(05):205-209.