MJS工法在城市基坑围护中的应用

王道富

云南中林地质勘察设计有限公司 云南 昆明 650000

1.MJS工法概述

MJS工法，即全方位超高压喷射注浆法。由于其独特的优势和工程需要应用到倾斜和垂直施工过程中。MJS工法在国外已有较广泛的应用，它采用位于高压喷水枪端头的强制排泥装置使地基内压力得到合理的控制，减小施工过程中的挤土效应，降低施工对周围构筑物及地面的影响。

图1 ：MJS工艺原理

MJS工法的注浆管由高压泥浆管、高压清水管、压缩空气管及返浆管等多根管组成。除负压吸泥管外，其它管道均与喷嘴连接，高压水管与负压吸泥管在头部连接在一起。当MJS工法作业时，硬化材料及压缩空气分别从喷嘴喷出，此时钻杆作旋转或一定角度的摆动切削土体，硬化材料与土体颗粒混合后可形成加固体。与此同时，高压水喷嘴同时进水，并高速回流，在出浆管口形成真空，从而把水泥浆置换出来的废浆从出浆管排出。MJS工法的强制排浆装置，使地基内压力得到合理的控制，有效减小挤土效应。

与其他传统的喷射注浆方法相比，MJS工法具有如下几个特点

1）排浆方式不同：MJS工法配备专用排浆管，采用真空负压将废浆强制排出；传统注浆方法是通过注浆管与孔壁间的环状空隙排出地表。

2）对周围环境微扰动：MJS工法采用了强制排浆方法，地内压力能够及时释放，减小了对周围土体挤土效应，降低了地表变形风险。

3）可以进行多方位、多角度的施工，还适用于在地下水位以下施工。

4）MJS工法成桩直径大，加固体质量好：MJS工法能形成2.5米以上的桩径，加固体强度可以达到1.5MPa以上。

5）泥浆集中收集，有利于现场文明施工：由于采用了专用排浆管可以将废浆集中管理，施工场地干净，避免了普通喷射注浆施工中泥浆遍地流的情况。

2.工程概况

松江区中山街道SJC10014单元02A-02A地块位于上海市松江区，沪松公路东侧，荣乐东路南侧，南临育新河。该项目为城中村地块动迁安置房项目，该项目1～3#住宅为6～8层框架结构，设一层地下室。拟建场地占地面积约7991m2，总建筑面积约11419m2。

图2 ：本项目现场位置示意图

基坑东侧有多幢2～3F商业用房，距基坑边线最近的距离约13.6m，基坑边线距离最近的雨水管线约0.8m；基坑南侧为育新河，基坑边线距离该河浜最近距离约9m；基坑西侧有给水管、煤气管、雨水管、污水管。基坑边线距离最近给水管约7.4m，基坑边线距离煤气管线约8.1m，基坑西侧有4幢6F保留住宅，距离基坑边线最近约7.2m，西南角处有一幢2F建筑距基坑边线最近约6.9m，该保留建筑均为浅基础;基坑北侧基坑边线距用地红线最近距离0.8m，基坑北侧有一幢6F保留住宅，距基坑边线最近约7.2m。

基坑围护大部分区域采用三轴搅拌桩内插H型钢作围护结构，但北侧6F保留住宅及西南角2F保留建筑物，均为老建筑，基础形式为条形基础。尤其北侧6F住宅，原为三层建筑物，后期加层至6层。考虑到搅拌桩施工过程中会产生挤土效应，将北侧及西南角两处搅拌桩止水区域改为钻孔灌注桩+MJS旋喷桩形式。

3.工程地质及水文地质条件

拟建场地勘察深度范围内揭露的地基土均属第四纪松散沉积物。按其结构特征、时代成因和物理力学性质划分为6大层，详见《地基土成因类型及分布状况一览表》（表1）。

表1 ：地基土成因类型及分布状况一览表

场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和邻近地表水体。勘察期间实测取土孔内地下水静止水位埋深为1.10～1.20m，相应高程为2.27～2.42m。

4.MJS工法施工方案

4.1 MJS布置形式

根据设计变更要求，北侧及西南角两处保留建筑物附近的搅拌桩止水帷幕改为MJS旋喷桩止水，MJS旋喷桩设计桩径2400mm，桩间距1700mm，共布置MJS旋喷桩45根。旋喷桩加固标高-0.7～-13.1m，设计桩长12.4m。MJS布置形式见图3。

图3 ：北侧6F保留住宅附近围护结构图

4.2 MJS施工参数

据本工程设计要求、工程所在地段土层情况、施工设备性能及我单位多年施工经验，本工程MJS施工技术参数见表2：

表2 ：MJS主要施工技术参数表

4.3 施工难点及应对措施

本工程北侧及西南角两处保留建筑物均为老建筑，年代久远，基础为浅基础极易受到工程施工影响。根据本工程勘察报告，②层土为灰黄色粘土，压缩系数a0.1～0.1=0.58MPa-1，压缩模量Ea0.1～0.2=3.38MPa，属高压缩性土，地基承载力特征值为80KPa，浅基础选择该层土为持力层，地基承载力安全系数相对较小，尤其是北侧住宅为先期3F住宅，后期加层至6F。

(一)本工程MJS施工过程中存在以下难点：

1)保留建筑物距离施工区域较近，MJS旋喷桩过程中施工参数控制不当容易造成建筑物变形，造成墙体开裂。

2)MJS旋喷桩施工过程中，先采用高压泥浆射流切割破坏土层颗粒，然后水泥浆充填加固土体。MJS旋喷桩附近土体破坏后，降低了保留建筑物基础的被动土压力，可能导致地基土向MJS方向滑移，造成保留建筑物发生沉降。

3)MJS旋喷桩径较大，本工程设计桩径2400mm。即使旋喷桩施工完毕后，桩体内的水泥浆液在一定时间内也是呈液体状态，不能及时提供土体抗力。这段时间内也容易造成保留建筑物地基沉降。

(二)应对措施

1)施工前根据该项目实际情况，结合我公司施工经验，制订相应的MJS施工参数；施工过程中根据对建筑物监测反馈情况及时对既定施工参数进行调整，达到对建筑物影响最小为原则。

2)加大跳桩施工间距。通常情况下，MJS旋喷桩施工按“打一跳一”原则施工，即：按1、3、5、7、9……的顺序施工。本项目为减小施工对保留建筑物的影响，宜加大跳桩间距，拟按跳桩间距为3根，即按1、5、9、13……的顺序施工，且相邻桩施工间隔时间不小于48小时。

3)施工过程中加大对建筑物的监测频率，密切关注建筑物沉降情况，出现单次沉降量过大或累计沉降较大情况时，应及时采取措施。

5.施工过程中周边构筑物垂直沉降监测情况

西南角区域布置沉降监测点为F1和F2；北侧区域布置沉降监测点为F16、F17和F18。

西南侧自2019年7月2号开始施工，7月21号结束，根据对F1、F2两点的监测情况，总体呈现下沉趋势，但下沉量较小数值小于2mm。7月21号以后沉降变化趋于平稳，且稍有回弹，西南侧监测情况网线见图4。

图4 ：西南侧监测情况曲线

北侧施工区域自2019年7月28号施工，至8月26号全部结束，8月14号之前，主要施工桩位在F18号监测点附近，此时F18点呈现先沉后升的变化趋势，但变化数值不大，约1mm左右。8月8号至8月26号主要施工区域在F17及F16号监测点附近，在此期间F17、F16两点呈现下沉趋势，变化数值最大约1.5mm左右，北侧沉降监测典型见图5。

图5 ：北侧监测情况曲线

MJS施工过程中，附近构筑物的总体变化趋势为下沉，但下沉数值变化较小，最大数值约2mm。充分说明MJS工法是一种微扰动旋喷注浆工法。

6.小结

MJS工法是一种新型的喷射注浆工法，该工法特别适用于在粘土、粉质粘土、粉土等软土地基的加固。该工法于2008年自日本引入中国，目前已在国内，特别是沿海城市得到广泛应用。随着城市高层建筑、轨道交通、越江隧道等建设项目的不断发展，城市发展空间逐渐转入地下，基坑的施工向着深、大方向发展，导致深基坑的施工环境越来越复杂。MJS工法作为一种微扰动注浆工法，能够适应复杂的场地周边环境，能很好的控制地面位移和土体变形，必将在城市建设中得到更广泛的应用。