淺談地鐵深基坑工程地連墻接縫止水MJS工藝

梁宇 呂計(jì)瑞

摘 要：哈爾濱地鐵3號(hào)線為環(huán)線，其中1/3區(qū)段位于松花江河漫灘區(qū)，該區(qū)域不僅地下水位高、砂層厚、土體滲透系數(shù)大，地下水補(bǔ)給快，而且周邊近接建構(gòu)筑物，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高，同時(shí)沿線為哈市政治、商業(yè)中心，人文環(huán)境要求嚴(yán)格。因此該區(qū)域車站深基坑工程地下連續(xù)墻施作質(zhì)量、止水效果是決定基坑安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而接縫止水加固工藝的選用尤為重要，此前哈爾濱地鐵常用工藝為雙重/三重管旋噴樁，但在已建工程實(shí)施過(guò)程中應(yīng)對(duì)涌水涌沙等險(xiǎn)情發(fā)生后的處理效果并不理想。據(jù)此3號(hào)線二期工程在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高的清真寺站、五道街站引入了MJS工藝作為墻縫加強(qiáng)止水措施，成樁效果顯著。

關(guān)鍵詞：墻縫止水；工藝對(duì)比；高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；MJS成功應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 哈爾濱地鐵富水區(qū)深基坑地連墻接縫止水措施

哈爾濱市軌道交通工程建設(shè)至今已有11個(gè)年頭，目前1號(hào)線已開(kāi)通并運(yùn)營(yíng)5年，2、3號(hào)線正在緊鑼密鼓的土建工程建設(shè)中，其中我單位城建了3號(hào)線二期工程。經(jīng)過(guò)了1號(hào)線的摸索，哈爾濱地鐵已積累了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)，在土建車站深基坑工程中，針對(duì)松花江河漫灘區(qū)車站已形成一套圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，并推廣應(yīng)用到2、3號(hào)線的建設(shè)中。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一選用地下連續(xù)墻+鋼砼/鋼管內(nèi)支撐體系，地下墻接縫統(tǒng)一為十字鋼板剛性接頭，地下3層車站墻縫外側(cè)采用三重管旋噴樁（品字樁）加強(qiáng)止水，接縫處增設(shè)鋼制袖閥管注漿措施。詳見(jiàn)圖1所示。

2 國(guó)內(nèi)常用旋噴加固工藝比較

目前，國(guó)內(nèi)常用的旋噴法加固工藝較多，有普通工法（單管法、雙管法、三管法）、RJP工法、MJS工法等。具體3種加固工法的參數(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比詳見(jiàn)表1。

3 案例分析

普通旋噴加固法在軟土地區(qū)應(yīng)用很多，象上海、天津，哈爾濱地鐵自建設(shè)以來(lái)一直借鑒這種成熟工藝選用雙管法及三管法，但針對(duì)不同地層的情況實(shí)施效果差別較大。在哈爾濱松花江一級(jí)階地區(qū)地下水位較低，多為黏性土，砂層較少，類似軟土區(qū)效果很好；在哈爾濱松花江河漫灘區(qū)20 m以內(nèi)施作效果較好，但超過(guò)20 m后效果較差，不成樁現(xiàn)象較多。

經(jīng)總結(jié)分析，松花江河漫灘區(qū)20 m以下區(qū)域90 %為中粗砂、層厚大、滲透系數(shù)大，且為承壓水、水頭高，與松花江聯(lián)系密切、水流速度快、補(bǔ)給快，故無(wú)論單液漿或雙液漿，易隨噴射隨被水沖散，無(wú)法快速凝固，與軟土地區(qū)截然不同。

4 MJS工藝的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用背景

哈爾濱地鐵3號(hào)線二期工程穿越道外老城區(qū)，該區(qū)域均位于松花江河漫灘區(qū)，不僅水文地質(zhì)條件差，而且周邊近接老舊建構(gòu)筑物，多為巴洛克式歷史保護(hù)建筑，變形、沉降要求嚴(yán)格，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高。

清真寺站、五道街站均位于此高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中，且都為地下3層盾構(gòu)過(guò)站車站，基坑埋深約26 m，周邊場(chǎng)地狹小，建筑物及管線眾多，一、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源共15余處，為哈爾濱地鐵城建以來(lái)風(fēng)險(xiǎn)最高的2座車站。此兩站深基坑施工期間不容有失，特別是地連墻接縫處一旦發(fā)生涌水涌砂險(xiǎn)情、后果不可想象。實(shí)踐證明哈爾濱松花江河漫灘富水砂層區(qū)超過(guò)20 m深旋噴樁成樁效果不理想、樁體連續(xù)性不好、局部不能形成有效加固體或加固體不密實(shí)，因此我單位經(jīng)過(guò)深入研究分析后，決定清真寺站及五道街站采用MJS工法進(jìn)行地下墻接縫止水，以便有效彌補(bǔ)地墻接縫缺陷，避免出現(xiàn)涌水涌砂事故。MJS方案與常規(guī)品字形三重管旋噴樁方案對(duì)比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

4.1.1 MJS成樁深度深

可以“全方位”進(jìn)行高壓噴射注漿施工及超深施工。目前上海地區(qū)垂直施工已達(dá)60 m。傳統(tǒng)高壓旋噴在該工程水文地質(zhì)的環(huán)境下有效成樁深度約為20 m～25 m。

4.1.2 MJS成樁直徑大、成樁質(zhì)量高

MJS成樁直徑較大1.8 m～3 m，成樁質(zhì)量品質(zhì)均勻，且樁身質(zhì)量較好，強(qiáng)度指標(biāo)大于1.2 MPa。傳統(tǒng)高壓旋噴成樁直徑僅為0.8 m～1.5 m。

4.1.3 MJS成樁截面形式靈活

MJS超高壓漿液與同軸空氣采用定向噴射或在一個(gè)限定的角度范圍內(nèi)“擺噴”，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90°～360°，形成不同形狀的加固體。傳統(tǒng)高壓旋噴成樁截面為圓形。

4.1.4 MJS施工對(duì)附近建筑物的影響小

MJS工法通過(guò)地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)和強(qiáng)制排漿的手段，對(duì)地內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)控，可以大幅度減少施工對(duì)周邊環(huán)境的擾動(dòng)。傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝產(chǎn)生的多余泥漿是通過(guò)土體與鉆桿的間隙，在地面孔口處自然排出，這樣的排漿方式往往造成地層內(nèi)壓力偏大，導(dǎo)致周圍地層產(chǎn)生較大變形、地表隆起。

4.2 應(yīng)用效果

（1）清真寺站、五道街站地連墻接縫MJS實(shí)施方案如下：每個(gè)接縫設(shè)置1根Φ2000MJS樁，樁中心偏移地連墻外邊線700 mm，采用180°噴射，形成半圓形樁體；引孔深度39 m，樁體噴射范圍為地下7～39 m（樁長(zhǎng)37 m）。

（2）成樁效果：經(jīng)有資質(zhì)的檢測(cè)單位取芯檢測(cè)：37 m深處加固體抗壓強(qiáng)度為3.2 MPa>1.0 MPa（設(shè)計(jì)要求），滲透系數(shù)為9.15×10-8 <1×10-7cm/s（設(shè)計(jì)要求），均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

雖然MJS工藝造價(jià)高、工藝復(fù)雜、施工效率較低，但諸多優(yōu)點(diǎn)足以證明此工藝的優(yōu)越性，針對(duì)清真寺及五道街站如此高的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下，成樁深、效果好、對(duì)周邊環(huán)境影響小顯得更加重要，采用常規(guī)工藝一旦發(fā)生基坑滲漏、建筑物沉降開(kāi)裂等，后期經(jīng)濟(jì)投入大且社會(huì)不良影響巨大，相比之下在類似建設(shè)環(huán)境下采用新工藝增加些先期投入對(duì)地鐵民生工程建設(shè)來(lái)說(shuō)百利而無(wú)一害。

MJS工藝的成功引入彌補(bǔ)了哈爾濱地鐵松花江河漫灘區(qū)超過(guò)20m深基坑止水措施單一、效果不好、風(fēng)險(xiǎn)隱患大等問(wèn)題，為哈爾濱地鐵建設(shè)提供了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)，為今后新技術(shù)、新工藝的全面推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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