MJS工法在既有地铁隧道保护中的应用

MJS工法在既有地铁隧道保护中的应用

赵旭东

中铁上海工程局集团有限公司

摘要：本文以杭州地铁抛石清障工程临近既有地铁隧道施工前采用MJS工法进行保护为例，详细对MJS工法的施工设备、施工工艺、施工异常情况处理措施等进行阐述。实践证明，该方法具有施工扰动小，施工效果可靠等诸多优点，比传统的工法具有更好的优越性，值得类似工程借鉴和应用。

关键词：MJS工法、地铁隧道保护、临近地铁、变形控制

1引言

随着城市轨道交通建设飞速发展，地铁隧道运营里程不断突破，在紧邻地铁隧道处施工，隧道的结构变形控制是地铁保护的一大难题。本工程与既有地铁1号线竖向间距仅3.1m，因此，对地铁隧道的保护是施工的重点和难点。本工程在既有地铁隧道上方使用了MSJ工法，大大减小了施工对地铁隧道的影响。通过总结该工程对MJS的运用经验，希望能为MSJ的运用提供一些参考，使其得到进一步推广。

2工程概况

艮山东路站～客运中心站区间盾构自艮山东路站始发，在掘进140m后上跨既有地铁1号线，而后与地铁1号线并行掘进，最后在客运中心站接收，拟建隧道与既有线竖向最小净距3.1m。区间地层为全断面富水粉砂层，其中在上跨1号线范围内存在大量抛石，采用套筒钻机在盾构掘进前进行清除，为了确保抛石清障施工期间既有地铁隧道安全，采用了MSJ工法进行地铁保护。

3 MJS工法施工设备介绍

MJS施工设备包括前端设备：主机、钻杆、前置装置，后台设备：高压注浆泵、高压水泵等配套设备。

3.1主机

主机主要由动力系统、夹持装置、控制系统组成，主要功能是为钻杆提供动力，控制钻杆喷射角度和升降速度。现阶段MJS主机一般使用日本进口设备，主要型号有MJS-100CVH、MJS-65CVH、MJS-40CVH、MJS-40min，其主要区别是施工的桩深及设备的尺寸不同，MJS-100CVH型主机主要用于超过40m的超深桩施工，MJS-65CVH、MJS-40CVH主要用于常规桩施工，MJS-40min主要用于隧道内、地下室等有限空间内施工。水平桩施工时需要将夹持装置与动力装置分离。本工程采用的是MJS-65CVH设备，均为垂直桩施工。

3.2钻杆

MJS钻杆由排泥管、高压泥浆管路、备用管、倒吸空气管路2路、主空气管、油压接头、压力传感器线路管、切削喷水管和连接螺栓孔集成组成。钻杆的尺寸一般为φ90（外径）×0.5m（长度）、φ142×1.5m、φ165×1.5m，φ90×0.5m型钻杆主要配套MJS-40min型主机用于有限空间内施工，φ165×1.5m型钻杆主要配套MJS-100CVH型主机用于超深桩施工，φ142×1.5m型钻杆主要配套MJS-40CVH、MJS-65CVH型主机用于常规桩施工。钻杆对管孔的密封、管材的强度和韧性要求高，本工程采用的是φ142×1.5m型日本进口钻杆。

3.3前置装置

前置装置主要由排泥阀门、压力传感器、喷浆喷嘴、钻头组成。排泥阀门由微型液压千斤顶控制，可根据压力控制阀门大小；压力传感器位于排泥阀门背部，量程一般为0～1.5MPa，需定期进行校准；喷浆喷嘴规格一般为φ2.8mm（桩径2.8m以下）、φ3.6mm（2.8m～3.2m桩径）、φ4.2mm（3.2m以上桩径），喷嘴的精度对成桩质量影响较大，需定期检测、更换；钻头主要用于切削土体，位于喷嘴下方，一般长度为400mm～500mm。本工程采用的前置装置为日本进口设备，喷嘴型号为φ2.8mm，钻头长度为500m。

3.4高压注浆泵

高压注浆泵的主要功能是提供高压浆液喷射流和废浆强吸。该设备对注浆压力稳定性和抗磨损要求高，国产设备故障率较高，一般采用日本进口，主要型号为GF-200SV（40m以内常规桩施工）、GF-320SV（40m以上超深桩施工）。该设备具有额定压力高（40MPa）、流量大（120～180L/min）、稳定性好等优点，并且采用变频控制方式，可分级调节电机转速。本工程采用的是两台GF-200SV型高压注浆泵。

3.5高压水泵

高压水泵主要功能是为倒吸浆提供压力。要求设备压力可达到30MPa，并具有分级调控功能。本工程采用的是GF-75SV型高压水泵。

4 MJS工法施工过程

4.1MJS工法桩位布置

①作为加固拟建9号线隧道与既有地铁1号线中间土体之用，加固范围平面为既有地铁1号线隧道外500mm，桩径2.8m，梅花形布置，桩间搭接400mm。

②为防止MJS工法桩机钻杆对既有隧道造成破坏，桩底与既有隧道竖向间距≥1m。

4.2MJS工法施工工艺

（1）MJS施工顺序

MJS施工采用跳桩施工，无条件跳桩施工时，相邻桩体同一截面施工间隔时间大于24小时，保证桩体达到初凝。

（2）单桩施工工艺流程

MJS单桩施工与旋喷桩类似（除倒吸工序外），具体如下：

①桩位放样

根据桩中心设计要求，确定MJS桩位置，并放样。

②设备就位及引孔

采用地质钻机进行引孔，对地面进行找平，保证平整度，钻机就位后对桩机进行调平、对中，调整桩机垂直度。引孔深度大于设计桩深的0.5m（喷嘴至钻头距离)。钻进引孔过程中，详细记录钻杆数量，控制钻孔垂直度在±1/200，若遇障碍物降低钻速，加大泵量，反复切削。

③MJS桩机主机设置、就位

连接电源、数据线和各路管线、钻头和地内压力监测显示器，确认在钻头无荷载的情况下清零，管线连接确保密封。通过打水试验，确保管路通畅。检查设备的运行情况，确保主机、高压注浆泵、高压水泵、空压机、泥浆搅拌系统、MJS管理装置等都处于正常工作状态后进行主机就位，机架放置平稳后开始校零。

④钻杆下放，在引孔内将钻杆下放至设计深度，如果在钻杆下放过程中下放困难，打开削孔水进行削孔。

⑤对接钻杆和钻头，对接时，认真检查密封圈情况，看是否缺失或损坏，地内压力是否显示正常。

⑥重复步骤4和步骤5，直至钻头到达预定深度，钻杆到位。

⑦钻头到达预定深度后，开始校零，使动力头“0”刻度、喷嘴、钻杆上白线处于同一条直线，然后设定各工艺参数，包括摇摆角度、提升速度、回转数等。

⑧定位喷射，先打开倒吸水流和倒吸空气，在确认排泥通道正常时，打开排泥阀门，开启高压注浆泵和主空气空压机。为保证桩底端的施工质量，首先用浆液向上喷射50cm，压力为10-20MPa，待地内压力回归正常时停止，钻杆重新下放到位后开始向上喷射改良。

⑨在施工过程中，如遇较硬土质，压力过高，排浆不畅时，可以将钻杆来回升降，一般升降距离为70cm（排泥阀门与浆液喷射孔距离），同时后台将浆液切换为水，稀释土体，待压力恢复正常后重新提升。

⑩在开启高压水泥浆时，压力不可太高，应逐渐增压，直到达指定压力，在达到指定压力并确认地内压力正常后，才可开始提升。水切换成水泥浆时，压力会自动上升，压力有突变时方可调节压力。

4.3MJS施工中遇到的异常情况及解决措施

①喷射流压力突然下降时，应检查各管路泄露情况，必要时拔出钻杆，检查密封性能。

②地内压力稍有下降，可能是注浆管被击穿或地层有空洞，应拔出钻杆进行检查。

③当注浆泵压力正常的情况下，泵的转速明显低于正常值时，可能是喷嘴堵塞，应拔出钻杆疏通喷嘴。

④当出现冒浆不连续或不冒浆时，可能是地下有空洞，应不提升钻杆继续喷浆直至冒浆为止。

5 MJS工法施工成效

MJS加固施工及后需抛石机械清障施工期间对既有地铁1号线隧道进行自动化监测，得到的最大累变形量为道床沉降4.5mm，满足设计及地铁保护要求。

6结语

综上所述，在临近既有地铁隧道施工时，采用MJS工法作为加固保护措施是可行的，并在实际工程中得到了验证，对今后类似的工程施工有了借鉴作用，在实施过程中还需注意以下几点：

（1）本工程无法对MJS桩进行实体检测，不能确定其实际桩径是否能够达到2.8m。桩位布置中，砂层的成桩质量最好，建议按照2.6m~3.1m直径布置，在淤泥、黏性土建议按照2m~2.2m直径布置，如果布置在防水要求较高的位置，建议桩径保守考虑。

（2）MJS钻杆前端喷浆口距离钻杆最前端约400～500mm（不同型号有所差异），不论是垂直加固还是水平加固都要考虑到这一盲区，防止钻杆破坏既有隧道。

参考文献

[1]李兴国，高亮，王凯，安文.MJS工法在紧邻地铁工程中的应用 [J].地基基础