应用MJS工法作地下连续墙槽壁加固的探索
2017-05-24尹宇杰
1 工程结构及地质条件
1.1 工程结构
本工程系上海某大型地块综合开发项目，基坑紧邻运营中轨道交通地铁车站的附属结构。围护结构为地下连续墙，厚 1.2 m、深 50 m。其内外两侧采用Φ850 mm 三轴搅拌桩作槽壁加固，槽壁加固和地下连续墙之间的净距离为 100 mm。既有轨交车站附属结构的围护结构为Φ850 mm SMW (新型水泥土搅拌桩墙)工法桩，深 23 m，其中内插的 H 型钢已拔除。三轴槽壁加固平面布孔位置见图1。
图1 三轴槽壁加固平面布孔图
从图1 可以看出，车站附属结构的围护结构外侧与本工程地下连续墙外侧的理论净距离为 1.2 m，与本工程槽壁加固外侧的理论净距离为 0.25 m。考虑到车站附属结构的围护在施工时可能经过外放，而本工程地下连续墙在施工时也要考虑外放，因此新老围护结构的净距离可能不足 0.15 m。
1.2 地质条件
勘察结果表明，拟建场地南侧均位于古河道分布区。古河道区域地质情况较复杂：②3层灰色砂质粉土，力学性差，易坍方、易液化，且层厚达 13 m；第 ⑤ 层厚度较厚，第 ⑥ 层缺失，第 ⑦ 层上部受切割，层顶起伏较大。具体地质情况如表1 所示。
2 坑外侧槽壁加固形式调整
本工程的坑外侧槽壁加固距离既有轨交车站附属结构的围护净距离可能不足 0.15 m，且原来的 SMW 工法桩已经存在了近 3 年时间，被加固土体的抗压强度已经很高。再考虑到施工时的垂直度偏差，有极大可能会影响到本工程坑外侧三轴搅拌桩槽壁加固的施工，使其向本工程基坑方向偏斜，从而影响到本工程围护结构地下连续墙的施工。本工程场地内有 ②3层灰色砂质粉土，力学性能差，易坍方、易液化，且层厚达 13 m。因此，槽壁加固非但不能减免，还要保证施工质量，以保障地下连续墙的质量。
表1 土层分布及其具体特征
鉴于这种情况，尝试采用 MJS (全方位高压喷射)工法，以半摆喷的形式在坑外侧作槽壁加固。槽壁加固的桩Φ2 600 mm，中心距 1 700 mm，深 48 m，摆动喷浆范围为 180°。MJS 做槽壁加固的平面布孔位置详见图2。
图2 MJS 做槽壁加固平面布孔位置图
3 MJS 工法布孔形式及施工参数
3.1 布孔形式
为避免 MJS 工法施工的水泥浆液喷入到地下连续墙槽段内，同时又考虑到 MJS 工法引孔的垂直度偏差，因此平面布孔时孔中心距离地下连续墙外边为 150 mm，孔中心距 1 700 mm。如图3 所示，MJS 工法的有效加固厚度为984 mm，大于原设计方案φ850 mm 三轴搅拌桩槽壁加固的厚度。
图3 MJS 工法布孔大样图
3.2 施工参数
本工程采用 MJS 工法的施工参数详见表2。
表2 MJS 工法施工参数表
3.3 摆喷角度的控制
为完成半摆喷的设计意图，同时又要控制好水泥浆液不喷入到地墙槽段内，须严格控制摆喷的角度。通过 MJS-40VH 设备本身的电脑控制台，可以任意设定法线两侧摆动的角度，由电脑精确控制，在设定的角度范围内来回摆动，并同步喷浆，详见图4。
图4 电脑控制台角度设定示意图
4 槽壁加固效果分析
4.1 地下连续墙成槽垂直度
对 MJS 工法做槽壁加固范围内的3幅地下连续墙进行超声波垂直度检测。采用 UDM100 超声波检测记录仪进行检测。槽段垂直度偏差情况分别如图5、图6、图7 所示。
图5 第 1 幅地下连续墙槽段垂直度偏差图
图6 第 2 幅地下连续墙槽段垂直度偏差图
图7 第 3 幅地下连续墙槽段垂直度偏差图
从图5、图6、图7 可以看出，3 幅地下连续墙均有一定程度向基坑内侧方向倾斜，但总体垂直度基本能满足设计和规范＜1/300 偏差的要求。
4.2 钻芯取样28 d无侧限抗压强度
在相当于基坑开挖深度范围 (23 m) 内，竖向分 3 点深度进行钻芯取样，28 d 无侧限抗压强度如表3 所示。
表3 钻芯取样 28 d 无侧限抗压强度
4.3 钻芯取样 28 d 渗透试验结果
在相当于基坑开挖深度范围(23 m)内，竖向分 3 点深度进行钻芯取样，28 d 渗透试验结果如表4 所示。
表4 钻芯取样 28 d 渗透试验结果
5 结 语
(1) MJS 工法在自身引孔及成桩过程中存在垂直度偏差。
(2) MJS 工法喷浆成桩过程中，由于浆液在喷嘴处有扩散角，最后成桩的范围超过 180°，可能存在部分水泥浆液流入地墙成槽范围内。
(3) MJS 工法水泥掺量较大，达到 40%，且后期钻芯取样 28 d 无侧限抗压强度值明显高于普通三轴搅拌桩。此外，地墙槽段内外侧被加固土体的强度差异，也可能导致成槽内倾。
综上所述，在本工程的应用中采用 MJS 工法作为槽壁加固能够满足设计和规范的垂直度偏差、抗压强度和抗渗性要求。在今后类似工程中，应特别注意控制成桩范围以及水泥掺量等问题。
