摘 要：本论文主要介绍了MJS在地铁工程中的应用技术，文章主要结合杭州地铁5号线中的2个应用实例对该项新技术进行论述，为工程应用提供参考。
关键词：MJS工法；地铁工程；高压喷射；超深；相关技术
引 言：杭州地铁5号线全线段工程开挖面基本处于淤泥质土，与上海、天津等其它城市软土相比，浙江淤泥质土具有“触变强度衰减快，稳定性差，变形大，形成流塑状浮力大”等特点。正是这几大特点，在工程中使得土体加固至关重要。
正文
一、地质情况浅谈
随着浙江省经济的快速发展和城市化步伐的加快，地铁车站和区间隧道、越江隧道、地下车库、地下商场、地下街道、地下仓库、地下民防工事等地下工程越来越多，基坑开挖的深度和规模不断增大，基坑工程施工所遇到的问题越来越多。城市中深基坑工程常临近既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程，虽然属于临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，且安全风险源多，稍有不慎，不仅危及基坑或隧道本身安全，而且会殃及临近的建（构）筑物，造成重大损失。
浙江东南沿海地区广泛分布着深厚的第四纪泻湖相、河谷相与滨海相等海相沉积软土，属于较为典型的天然软土，软土层一般包括淤泥质土、淤泥质粉质粘土与淤泥质粘土，其工程特性一般表现为含水量大、强度低、压缩性大、透水性差、土质不均匀、地区之间土性差异较大以及流变性明显等特点。地表下80m深度范围内，由浅至深的结构特征可归纳为“硬壳→极软→较硬→较软→硬”。在基坑工程中，淤泥质土易产生较大的塑性流动和固结沉降，砂性土易产生流砂和管涌现象，而且一旦发生，其破坏程度和影响范围都是不可估量的。
介于复杂的地质条件，往往有时常规的地质改良是无法满足现状深基坑工程或盾构工程的施工需求，原有的地基加固方法如三轴搅拌法、高压旋喷法、双轴搅拌法、压密注浆法等已较难适用，其斜角（水平）成桩、深度的限制、成桩效果及成桩范围成为主要的约束条件。自日本引进的MJS工法可以很好地解决大深度地下空间开发过程中地基加固这一难题。
二、MJS工艺原理
MJS工法又称全方位高压喷射工法，是在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用了独特的多孔管和前端造成装置，多孔管由排泥管、高压水泥浆管、倒吸水管(2个)、主空气管、倒吸空气管、排泥阀传感器控制线路管(2个)、削孔喷水管、多孔管连接螺栓孔、备用管路等组成。前端造成装置上分布有压力传感器、排泥口、喷浆口等。实现了孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，以防止地内压力过大对地面造成隆起，大幅度减少对环境的影响，而地内压力的降低也进一步保证了成桩直径，确保地基加固的效果。
其工法特点主要在下一几方面体现：
(1)可以“全方位”进行高压喷射注浆施工。MJS工法可以进行水平、倾斜、垂直各方向、任意角度的施工。特别是其特有的排浆方式，能够在富水土层情况下进行水平加固施工。
(2)成桩直径大，桩身质量好。喷射流初始压力达40MPa，流量约90～130L/min，使用单喷嘴喷射，每米喷射时间30～40min(平均提升速度2.5～3.3cm/min)，喷射流能量大，作用时间长，再加上稳定的同轴高压空气的保护和对地内压力的调整，使得MJS工法成桩直径较大，可达2～2.8m。由于直接采用水泥浆液进行喷射，其桩身质量较好。
(3)对周边环境影响小，超深施工有保证。传统高压喷射注浆工艺产生的多余泥浆是通过土体与钻杆的间隙，在地面孔口处自然排出。这样的排浆方式往往造成地层内压力偏大，导致周围地层产生较大变形、地表隆起。同时在加固深处的排泥比较困难，造成钻杆和高压喷射嘴周边的压力增大，往往导致喷射效率降低，影响加固效果及可靠性。MJS工法通过地内压力监测和强制排浆的手段，对地内压力进行调控，MJS工法前端造孔装置上设置了排泥口，排泥口开关最大可达62mm，主机上有专门装置控制排泥口的开启/关闭。施工过程中，当压力传感器测得的孔内压力较高时，可以控制排泥吸浆口的开启大小，调节泥浆排出量达到控制地内压力的目的。可以大幅度较少施工对周边环境的扰动，并保证超深施工的效果。
三、工程实例中的应用
（一）、杭州地铁5号线人民广场站换乘节点开挖中的应用
杭州地铁5号线人民广场站为2、5号线换乘站，结构类型为地下三层，标准段底板埋深25.1m，其抗突涌安全系数0.27～0.38＜1.05，不满足规范要求，基坑开挖受承压水影响，设计方案采用67m深地墙+坑内疏干承压水。2号线换乘节点处两侧封堵墙深50m，未隔断承压水。因此，新老地墙夹层处土方开挖可能存在承压水突涌的风险。
MJS工法桩加固目的：
根据设计图纸要求，原换乘节点处2号线地墙与5号线地墙间采用三重管高压旋喷加固。考虑到换乘节点处底板埋深25.1m，原设计采用常规高压旋喷桩，加固深度15.5m，则桩端深度达40.6m。按实际成桩效果分析，高压旋喷桩加固深度超过30m，成桩效果不佳无法起到隔断承压水隐患的作用，换乘节点处施工若采用高压旋喷桩加固，可能存在承压水在夹层区突涌或造成2号线车站结构受高压旋喷压力受损等一系列风险的可能。
介于以上风险，在上级领导的组织下项目部召开专家会议将原有的高压旋喷桩加固变更为更可靠的MJS工法桩加固。该项目中，一共打设MJS工法桩58根，最深点约在地面下40.6m，成桩范围在地面下25.1m～40.6m，共使用水泥高达1350t。
2号线既有地墙在地墙成槽过程中已形成槽壁不规则坍塌，为项目部在成孔工序上造成一定的施工困难。在解决引孔造成的施工困难后，旋喷施工便顺利开展。
MJS工法桩在人民广场站主体开挖期间便得到了有效的验证：基坑在开挖至底部时，加固区均处于稳定的状态无涌水涌沙等现象产生，但在2号线既有地墙凿除的过程中接缝处出现渗漏水的情况，由此可见承压水在薄弱的位置涌出而不是从加固体中涌出。
小结：
综合MJS工法在地铁5号线人民广场站的应用实例中，MJS工法虽然在引孔过程中受到施工机械的限制，但MJS工法自身是能够满足本工程较为复杂地质的需求。
（二）、杭州地铁5号线滨康路站~青年路站区间盾构下穿1号线应用
杭州地铁5号线滨康路站~青年路站区间位于杭州市滨江区和萧山区，线路沿滨康路和金城路敷设。滨青区间采用两台Φ6340mm土压平衡盾构机进行施工，均从青年路站始发，向西推进，下穿1号线湘湖站~滨康路站区间上下行隧道后在滨康路站进行接收。
下穿运营中的地铁1号线湘湖站至滨康路站区间隧道是本工程最大难点和风险点，5号线隧道和1号线隧道呈58度斜交，最小竖向净距仅为3.258m，隧道均位于淤泥质黏土地层，土层性质差，对扰动极为敏感，且已运营的地铁隧道对沉降控制要求极高，盾构施工过程中容不得半点闪失。
MJS工法桩加固目的：
穿越区域1号线隧道主要位于④1淤泥及淤泥质粉质粘土层，5号线隧道主要位于⑥1淤泥质粉质粘土层。④、⑥淤泥质土层具低强度、高压缩性，有较明显的蠕变、触变特性。这类地层对盾构施工时的扰动较为敏感，一经扰动，土体沉降难以稳定。为了减少1号线隧道周围土体受5号线盾构穿越前后施工的影响，对1号线隧道两侧及底部局部进行MJS工法加固，一方面直接将软弱土进行硬化，极大降低其变形能力，另一方面隔离和约束1号线隧道底部未加固土体，减小其变形空间，同时对工后沉降进行注浆处理时，也能提高注浆效果，有效遏制1号线隧道沉降
由于淤泥质粘土地层条件下MJS工法对既有隧道的影响还无法预测，也无先例可循，故在1号线实施MJS加固前，采取了5号线隧道边进行试桩施工，确认MJS工法是否对既有成型隧道无影响或影响较小。试桩方案如下：
在5号线青年路站西端头已建右线隧道南侧1m处施做3根Φ2.8m MJS工法桩（其中隧道同一深度进行半圆加固，隧道底以下3m进行全圆加固，亦称“扩孔桩”，有效桩长9.2m）；北侧1m处施做3根Φ2.4m半圆MJS工法桩、北侧2.8m处施做3根Φ2.4m全圆旋喷桩（有效桩长9.2m）。
试桩顺序为：N1→N3→N4→S1→S3→N2→S2→N6→N5。
试桩位置5号线隧道管片为中埋配筋，采用5.8级螺栓连接。5号线隧道埋深约10.2m，位于④1淤泥及淤泥质粉质粘土、④2淤泥质粉质粘土层，见下图。
两试桩点异同情况如下：
相同点：（1）加固范围地层均为④、⑥层土，且加固深度相近；（2）1号线和5号线试桩均采用了直径2.8m@2.0m的扩孔桩。
不同点：（1）5号线试桩没有地铁列车的运行的干扰；（2）试桩桩数少，不能跳多孔施工，相邻桩施工影响大；（3）试桩位置距加固区近，已建隧道受一定的约束作用，而实际1号线加固位置有部分桩距加固区相对较远，约束作用小。（4）加固范围1号线隧道为浅埋管片，5号线为中埋管片。
试桩结论：
1、根据在青年路站西端头场地对滨青区间右线隧道两侧进行的MJS工法桩试桩情况，以及相应的监测情况，MJS施工后隧道结构的沉降最大为-4mm左右，隧道水平位移、水平收敛能控制在±2mm以内。隧道变形、沉降基本可控，隧道无异常。
2、MJS加固桩体完整性和均匀性好，喷射直径初步判断能满足设计要求，经检测28天无侧限抗压强度可以达到1MPa。
3、5号线MJS试桩结果为后续施工提供宝贵的经验。后续施工过程中将对施工参数做进一步的优化，并制定合理的打桩顺序，控制相邻桩施工间隔时间，确保临近既有地铁隧道安全。
4、半圆的加固形式和扩孔桩加固形式对隧道的影响还需进一步试验确定。
小结：
本次5号线下穿1号线工程前期对1号线隧道两侧进行了MJS工法加固，不但加固施工对运营隧道影响较小，而且对盾构穿越施工中控制既有隧道沉降起到了良好效果。
结束语：
基于以上两个工程实例，从实施的结论来看已基本达到了工程的预期目标，虽然目前两个工程实例过于片面，未能将MJS工法的弊端从两实例中体现出。我们将继续MJS工法在施工的各项技术研究，以期共同推动MJS工法的发展。
参考文献：
1、《MJS 工法原理及在城市工程建设中的应用》 著者:王道富 出自:城市建设理论研究；
2、《全方位高压旋喷注浆工法的工程试验》 著者:何拥军 出自:地下工程与隧道；
3、《二种先进的高压喷射注浆工艺下载》 著者:张帆 出自岩土工程学报；
4、《隧道构造与施工》 著者:卢刚主编 出版社:西南交通大学出版社；
5、《地铁工程设计与施工》 著者:刘钊, 佘才高, 周振强主编 出版社:人民交通出版社。
论文作者:包亮, 陈建, 沈进
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/15
标签：隧道论文; 工法论文; 淤泥论文; 工程论文; 高压论文; 地铁论文; 盾构论文; 《工程管理前沿》2019年第9期论文;