软土地区地铁深基坑低扰动下穿桥梁施工关键技术

1  工程概况

苏州地铁6号线徐家浜站位于庄先湾路与东环路的交叉路口。车站位于路口高架桥下方呈东西向敷设为地下2层岛式车站。车站全长152.6 m，宽20.7 m，车站站台宽12 m，站台中心里程处底板埋深为16.7 m，共设置4个出入口、2个风亭。车站上方为东环路高架桥，车站南侧Z52墩柱下桩基距离车站围护结构最小水平距离为4.7 m，施工距离近且部分桩位于高架桥下，净空低至6.3 m，施工难度大。

1.1  地下水分布情况

由地勘报告显示，地下水主要分为潜水、微承压水两类，分布情况见表1。

表1  地下水类型与含水地层

1.2  工程难点

在苏州市富水软土地区，地铁明挖车站传统的围护结构工艺宜选择地下连续墙，因其刚度大、止水性好、具备“两墙合一”的特点，被广泛应用。但如果设计施工在高架桥或高压线等空间受限的情况下则无法实施。传统止水帷幕施工一般采用水泥土搅拌桩、旋喷桩等工法，难以满足低净空条件下施工和毗邻建（构）筑物对低扰动的要求。

此外，工程水文地质复杂，车站区域地下水丰富，类型主要为松散岩类孔隙水，稳定埋深一般为自然地面下1.0 m左右，土层主要为粉质粘土，局部夹杂粉砂层。土体饱和度大但渗透系数小，在降水施工的同时，还要保证周边构筑物沉降和位移控制。

2  穿越段围护结构应用分析

高架桥横跨地铁车站基坑范围内围护结构采用钻孔灌注桩+MJS工法桩止水帷幕的支护形式。高架桥范围外围护结构采用地下连续墙，施工工艺与常规施工工艺无异。

基坑开挖深度12 m，坑内除部分区域外采用满堂加固。钻孔灌注桩桩长28 m、直径0.8 m、间距0.95 m；外部采用MJS桩止水，桩长27 m。根据MJS工法桩与本工程地质适用性，设计桩径2.4 m，搭接0.8 m，间距1.6 m。

与传统的高压喷射注浆工艺相比，MJS工法设备在前端装配了造成装置和配套设计的压浆管。该压浆管为多孔型设计，并配备喷浆孔、气孔和吸浆孔。通过孔洞加压排浆并且进行实时压力监测，控制排出浆液量及地内土体压力，上方的吸浆孔可将少量浆液、水和空气吸走，达到泄压但不影响成桩质量的目的。这种构造降低了对周围建（构）筑物的影响。

MJS工法可以全角度、全方位进行土体加固和止水帷幕施工。基于其独有的排浆方式适用于对富水土层在内的特殊地质进行水平施工，并且可以保证施工安全和质量。MJS工法桩原理如图1所示。

图1  MJS工法桩原理示意

因此在高架和周边建筑范围内主体围护桩外侧采用MJS工法桩止水帷幕，既可以满足高架桥下低净空施工的不利因素，又可以利用MJS工法桩进行实时监控、调整土内压力的工艺特性对桥墩及周边建筑的扰动，使扰动降至最低。

3  施工参数

MJS工法桩工艺参数见表2，MJS设备见表3。

表2  MJS工法桩工艺参数

表3  MJS设备

4  工艺流程

4.1  钻孔灌注桩分节施工技术

在高架桥下低净空情况现场无法进行钢筋笼整体下放。方案采用钢筋笼分节分段制作，每段钢筋笼体长2.5~3.0 m，每节钢筋笼下放前在孔口位置进行临时固定，与上节钢筋笼完成对接工作，两节钢筋笼的主筋连接采用直螺纹套筒机械连接方式。

直螺纹套筒机械连接钢筋笼主筋方法：将3根主筋放入预制卡具的3个槽内，端头与挡板下方的3个套筒杆标对位，拧好连接套筒。对3段主筋上的预留部位焊上箍筋，其作用是增强钢筋笼整体刚度。立起本段钢筋笼并进行固定，按从下到上顺序安装临时横杆，使其穿过节段笼体的主筋。将已受力架设在横杆上的钢筋笼剩余主筋旋入配套的套筒杆内，再对主筋与加劲箍施焊，保证焊接质量。之后抽出临时横杆，安装箍筋。

钢筋笼分节长3 m，纵筋在分节处采用I级接头连接，接头分为剥肋不套丝部分和剥肋套丝部分。安装时先将套筒旋至剥肋不套丝部分，对紧钢筋，使钢筋同轴，然后旋下套筒进行有效连接。因分节处钢筋剥肋为2倍以上的套筒长度，钢筋削弱较大，所以应对剥肋段纵筋进行镦粗。接头连接方式如图2所示。

图2  钢筋笼连接节点示意

在钢筋笼吊装过程中，为了保证笼体整体稳定性，防止吊装过程中钢筋笼发生变形，方案采用临时加固措施，提升钢筋笼整体刚度。经过测量放线，使笼体竖直对准孔位，此外还应对其垂直度进行复测。

钢筋骨架入孔后应慢吊慢放，严格控制笼体对中，防止碰触孔壁造成孔壁土体脱落。当每节钢筋笼骨架沉入下一节加劲筋位置时，将钢筋笼用H型钢临时支撑在孔口。下一节骨架吊装就位后，要保证上下节钢筋笼截面圆心对中重合。钢筋笼主筋连接完成后，稍微起吊转换钢筋笼受力后，抽出临时支撑，用H型钢即可下放钢筋笼体。重复上述工序，完成整条钢筋笼的安装就位。

4.2  MJS工法桩施工技术

利用MJS工法施作止水帷幕、加固土体施工第一阶段是削孔作业：削孔时配备三叶钻头及金刚石钻头的钻头装置和前端造成装置连接，顶出多孔注浆管，用钻头破除土内障碍后进行削孔，直至设计要求深度。若土层较硬，可在成孔过程采用破岩钻机先钻孔至设计深度，预先成孔后再采用多层形式的双孔管。第二阶段为喷射阶段，首先要确保MJS设备的电源、各路管线、数据设备、钻头等和地内压力监测显示器连接，确保钻头在无荷载的情况下清零，管线连接确保密封没有空气。钻头底部侧面设置有特殊喷嘴，开启高压水泥泵和主空气空压机，以40 MPa左右的注浆压力将水泥浆液及压缩空气从喷嘴喷射出，同步将多孔管收回，反复搅拌成桩。

5  结论

本工程MJS工法桩施工时不断进行实时监测，控制周边土体和周边建（构）筑物的变形、位移和沉降，严格控制地内压力及提升步距，保证既有桥梁的稳定。MJS工法桩在低净空条件下施工切实可行，止水效果明显，无渗漏水现象。主要表现为此工法能够很好地控制周边环境地面位移和土体沉降，在软土地区呈现良好的适应性；在施工环境净空不足时完全可行，且能够满足止水和加固土体的要求；摆喷压力稳定，可通过调节排浆量实时控制地内压力，防止对既有建筑的基础造成破坏，安全可靠。