MJS工法桩对地下连续墙加固及止水效果分析与研究

1 工程概况

1.1 基本情况

武汉国际博览中心联络区间工程位于湖北省武汉市汉阳区，联络线区间基坑位于国际博览中心西南侧，邻近16号线（汉南线）国博中心南站和12号线国博中心南站，西侧为国博大道，南侧为四新南路，东北侧为国博中心。国博大道为50 m宽的规划道路，四新南路为40 m宽的规划道路。基坑位置及周边情况如图1所示。

图1 基坑位置及周边情况

联络线区间里程范围为LDK 0+209.587~ LDK 0+334.088，地下区间全长124.501 m。联络线区间北侧接16号线（汉南线）国博中心南站，地下两层车站，已开通运营；联络线区间南侧接12号线国博中心南站，地下3层车站，已施工完成。目前联络线范围为一片空地，周边无其他建构筑物，无地下管线。联络线区间LDK 0+255.487~LDK 0+334.087里程范围位于国博线网控制中心地下室范围，国博线网控制中心地下室与联络线区间同期建设，国博线网控制中心地下室先施工，联络线后施工。

联络线区间采用单层单跨箱形框架结构，其中LDK 0+255.487~LDK 0+334.087里程范围（78.6 m）位于国博线网中心地下室底板结构下方，与地下室底板采用完全脱开设计（图2）。

图2 联络线与地铁车站连接示意

1.2 水文地质情况

本场地土类型：（1–1）杂填土、（2）填土、（3–1）粘土、（3–4）淤泥质粘土夹粉土、（3–5a）粉质粘土夹粉土、（3–5）粉质粘土、粉土、粉砂互层、（7–1a）含粘土质砾卵石、（7–2）粉质粘土。

本项目与长江距离约580 m，本场地孔隙承压水受长江水影响明显，孔隙承压水位在自然地面下3.5 m，相当于绝对标高19.280 m。场地土层物理力学参数见表1。

表1 场地土层物理力学参数

1.3 围护结构形式

1.3.1 围护结构设计标准

基坑从开挖至主体结构施工完成，有效使用期限宜不超过1年。本工程重要性等级为一级，相关稳定性系数同时考虑JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》及DB42/T 159—2024《基坑工程技术规程》，并进行包络设计。根据DB42/T 159—2024《基坑工程技术规程》，本基坑重要性等级为一级，重要性系数为1.0。相关安全系数的控制标准为：支护结构设计分项系数取1.35，临时支护结构调整系数1.0。

土压力计算原则：根据DB 42/T 159—2024《基坑工程技术规程》相关规定，对粘性土和粉土采用总应力法，对砂土、卵砾层采用有效应力法。

1.3.2 围护结构形式

联络区间基坑开挖深度27.13 m，开挖宽度6.0~7.8 m，围护结构采用1 200  mm地下连续墙，地下连续墙共计16幅，地下连续墙底标高–18.270 m。基坑内共设置6道支撑，第1道和第4道支撑为混凝土支撑，第2、3、5、6道支撑为钢支撑，地面至基底以下10 m采用  850 mm@600 mm加固，墙缝采用MJS止水加固。

2 MJS工法桩施工工艺

2.1 MJS工法桩

本次地下连续墙的墙缝采用MJS止水加固，MJS桩径2 000 mm，水泥掺量40 %，采用P·O 42.5普通硅酸盐水泥，与围护结构搭接厚度200 mm，桩底位于基坑底6 m，共计17根。MJS桩水平布置如图3所示。

图3 水平MJS桩位布置示意

2.1.1 对环境无污染

传统工法需要设置沉淀池，对施工现场有一定污染，泥浆管采用专用泥浆管，MJS工法桩在施工中不会对环境产生污染。

2.1.2 桩径大，成桩质量好

砂浆喷射初始压力达到40 MPa，流量90~130 L/（min/MPa），使用单嘴喷射，平均提升速度2.5~3.3 cm/min，喷射流能力大，作业时间长，对地压力可以随时调整，MJS工法可以使桩径变大，桩径可达2~2.8 m，桩身均匀质量好。

2.1.3 加固深度大

施工深度最大可以达到100 m，桩机前端配置地内压力传感器及多孔管，喷射条件可达到最佳状态，因此MJS工法桩施工较深。

2.2 施工参数设计及检测指标

MJS桩加固参数见表2。

表2 MJS工法桩加固参数

MJS旋喷桩施工完成后采用取芯的方法监测加固效果，采用地面钻芯取芯，检查完整性，检测指标见表3。

表3 MJS工法桩检测参数

2.3 MJS工法桩施工

（1）连接仪器线路，将数据线、管线与电源连接，在连接管线时，确保管线保持在密封状态，排除管内空气。

（2）进行设备检查，空压机以及桩机主机、泥浆搅拌部件、高压泵可以正常工作，主机应安放在合适区域，桩机架设稳固后对仪器进行校零。

（3）将桩机钻杆下放，下放深度至设计深度，如果钻杆在下降过程中遇到困难，则需要进行削孔，削孔内提前充满水，利用水的冲击力进行削孔钻进。

（4）钻头和钻杆进行对接，对接时应该检查密封圈密实与否，并检查密封圈是否有损坏的情况，确保场地压力处于正常范围。

（5）继续钻进，将钻头钻进至设计深度，重复步骤3及步骤4操作。MJS工法桩施工原理如图4所示。

图4 MJS工法桩施工原理

（6）桩机钻头钻进至设计深度时，对仪器进行校零，使钻头动力“0”刻度，钻杆及喷嘴在一条直线上，对仪器各个工艺参数进行设置，设置参数包含回转数、钻杆摇摆角度、引拔速度等，设置完毕后对仪器改良。

（7）进行喷射，确认设备排浆正常，将设备排泥阀门打开，开启空气压缩机和高压水泥泵，喷射液体为水，向上喷射50 cm，将压力值调整为10 MPa，然后将喷射液体由水换成水泥浆，将钻杆再次下放至设计深度，向上喷射进行改良喷射。

（8）应该循序渐进调节高压水泥泵压力值，不可一次性调整太高，逐步增加压力，直到压力达到指定压力，对地内压力进行确认，压力正常后开始提升钻管，将水换成水泥浆液体时，压力会逐步增加，当压力达到突变时对压力进行调节。

（9）钻杆钻进过程中，应监测地内压力，当压力超出范围时，应及时调整排浆阀的大小，使地内压力保持在安全范围内。

（10）钻杆钻进一段时间后，对钻杆分拆，拆卸前需要将水泥浆切成水，然后再进行拆卸，观察水泥浆泵的压力，当压力减少下降、水流到达喷嘴位置时，关闭倒吸水流、倒吸空气、主空气及水泥浆泵。

（11）当进行钻杆拆卸时，对密封圈进行检查，同时保证数据线完好没有损坏，地内压力值是否正常，如果压力值在安全范围外，应该及时排除，然后再进行喷浆，钻杆拆下后对钻杆进行清洗和保养。

3 成桩结果与分析

在试桩完成7 d后，采用钻芯法对MJS桩进行取样，检测其加固效果，采用地面钻孔取芯，检测28 d无侧限抗压强度，分3组进行取样，本项目紧邻12号线基坑，对周边环境要求极为严格，28 d单轴抗压强度大于1.0 MPa为设计标准值，渗透系数标准值为1×10^–6cm/s，基坑开挖深度22.98 m，沿着深度范围取3个样点进行检测，试桩选取深度段为：第1组4.56~5.05 m；第2组7.25~10.50 m；第3组12.50~15.00 m；第4组17.50~20.50 m；第5组21.05~22.50 m。

钻芯取样第5组渗透系数为0.98×10^–6，为试验中的最大值，随着深度的增加，渗透系数也有所提高，渗透系数最大值小于1×10^–6cm/s，结果满足设计要求。

4 结束语

依托武汉国际博览中心联络区间基坑支护，MJS桩对地下连续墙墙缝进行止水加固，利用钻芯取样法对试桩进行桩身质量检测，得出以下结论。

（1）对试桩进行试验可以得知，在21.05~22.50 m处取桩，无侧限抗压强度值为1.13 MPa，大于设计标准值1.0 MPa，满足设计要求，MJS桩有一定的加固作用。

（2）通过钻芯取样渗透系数最大值为0.98×10^–6 cm/s，小于设计标准值1×10^–6 cm/s，符合设计要求，对地下连续墙墙缝止水较好，MJS工法桩有良好的止水作用，满足本项目止水的需要。

（3）多角度喷射。MJS工法即全方位超高压喷射工法，可以从任意角度进行钻孔喷射，除了可以水平施工，MJS工法桩在施工中可以垂直喷射。

（4）排泥方法先进。MJS在排泥方面与传统工法不同，传统工法排泥仅利用气体上升作用，达到自然排泥的作用，会导致孔内压力逐渐变大，最后发生地表土体隆起现象；MJS工法桩可进行主动排泥，孔内压力可达到稳定的状态，降低对土层的破坏。