两种先进的高压喷射注浆工艺(MJS和RJP工法)

上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司两种先进的高压喷射注浆工艺报告人：李永迪2014年12月5日上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司一、MJS工法简介二、MJS工法施工效果三、MJS工法应用范围四、施工实例五、MJS工法在硬粘土地层的应用六、超大桩径施工应用七、水平施工八、RJP工法上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司一、MJS工法简介传统旋喷工艺的排泥，是使泥浆通过钻杆周边的间隙，在地面上自然排出。但深处的排泥却很困难，因为超深处的钻杆与高压喷射口四周的地内压力增大，往往会导致喷射效率下降，因此，加固效果及可靠性减小。另外，在施工过程中，地内压力增大，会导致周围地表隆起。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司工艺原理MJS工法(MetroJetSystem)又称全方位高压喷射工法，MJS工法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(习惯称之为Monitor)，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，使深处排泥和地内压力得到合理控制，使地内压力稳定，也就降低了在施工中出现地表变形的可能性，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。和传统旋喷工艺相比，MJS工法减小了施工对周边环境的影响。MJS工法施工原理图上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司一、MJS工法简介MJS工法设计一种位于高压喷射口端头的排泥吸嘴与能测量地内压力的传感器。压力传感器回流喷嘴排浆阀门上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司不同于传统旋喷钻管的多孔管设计数据线通道削孔水水泥浆预留孔排泥管排泥用空气-1排泥用空气-2钻杆对接螺栓孔喷射主气排泥用水流排泥闸门控制油路管多孔钻杆剖面示意图上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法钻头前端工作原理图上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法工艺特点：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，使得在富水土层、需进行孔口密封的情况下进行水平施工变得安全可行。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法工艺特点2、桩径大，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(砂土N70，粘土C50)。由于直接采用水泥浆液进行喷射，其桩身质量较好，强度指标大于1.5Mpa。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法工艺特点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枪四周的压力增大，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，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。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法工艺特点4、泥浆污染少MJS工法采用专用排泥管进行排浆，有利于泥浆集中管理，施工场地干净。同时对地内压力的调控，也减少了泥浆“窜”入土壤、水体或是地下管道的现象。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法工艺特点5、自动化程度高转速、提升、角度等关系质量关键问题均为提前设置，并实时记录施工数据，尽可能的减少了人为因素造成的质量问题。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法主要设备（国内）垂直与倾斜施工专用钻机：机高3.5m、机长：2.55m、机宽：1.85m，适合隧道内或净高3.5m以上场所施工。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法主要设备（国内）多用途专用钻机：机高：3.8m、机长：3.5m、机宽：2.02m。适合水平、倾斜、垂直等任意角度施工，施工净高要求4m以上。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法主要设备：高压泵（国内）型号GF-120SVGF-200SV质量3500kg5000kg长2500mm3000mm机械尺寸宽1550mm1750mm高1600mm1600mm行程60mm100mm柱塞直径60mm65mm泵最大供给压力40MPa40MPa理论流量120l/min180l/min吸入口径50A50A流出口径25A25A用途水泥浆喷射水泥浆喷射上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司MJS工法主要设备：信息化管理装置在MJS工法的施工过程中，为及时了解地内压力情况，在施工时采集了大量施工数据，供技术人员参考，以便及时调整地内压力，做到了信息化和可视化。地内压力高压水泥浆流量回流水流量空气流量高压水泥浆压高压水压空气压力上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司二、MJS工法成桩效果上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司水平成桩效果图上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司垂直成桩效果上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司H型钢与MJS工法桩复合挡土结构效果图H型钢剥离后，MJS旋喷体形状上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司斜桩运用上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司垂直运用上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司水平应用上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司四、典型施工案例上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司上海轨道交通11号线江苏路车站北端头井盾构进洞加固原施工方案为三轴搅拌桩地基加固，三轴搅拌桩与槽壁接缝采用三重管旋喷桩补缝，因施工场地狭小、场地需要道路翻交，工期紧张，车站基坑土方开挖尚未完成、场地内存在埋深6m的直径2.4m废弃污水管道，和直径300mm的中压煤气管等诸多不利因素，决定采用MJS工法对端头井进行加固，在加固的同时，基坑同步开挖。我公司于2008年9月29日开始对江苏路北端头井盾构进洞洞门进行加固施工，施工近三个月，于2008年12月2日结束。2009年1月15日盾构进洞，加固强度2MPa，盾构顺利进洞，MJS工法桩施工，首战告捷。案例一：工程简介上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司施工图如下：盾构中心线上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司江苏路施工现场上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司施工参数项目单位数值浆液喷射压力MPa40浆液流量l/min90空气压力MPa0.6～0.7空气流量Nm3/min1～2钻杆转速rpm4钻杆提升速度min/m40成桩直径预估m2.2上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司施工情况我们在施工过程中，根据试验得出的经验，提高了地内压力控制的可操作性。因为有了严格的地压控制为保证，所以施工期间，周边土体位移、地下连续墙变形和管线的沉降监测均没有达到规范要求的警戒值。MJS工法施工在周边环境的影响方面相对现有旋喷施工工艺有很大的优势，在旋喷桩施工的同时进行深基坑的开挖，开挖至25m，地下连续墙最大变形1.84cm，垂直变形量累计为+6.80mm。可见MJS工法是在复杂环境下进行地基处理的有效施工工艺。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司监测情况上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司•从以上位移曲线图可以看出，在加固区的23号孔的最大位移为1.84cm，靠近江苏路的1号孔的最大位移为1.654cm，靠近居民区的22号孔的最大位移为1.716cm。三个孔的数值无明显差异，属于基坑开挖的正常位移，MJS工法桩的施工对周边环境的影响基本可以忽略不计。•土体测斜孔的累计变化值，变形数值也普遍较小，基本表现为向加固区外方向变形，考虑到MJS工法桩的喷射浆压是40MPa，此变形量较小。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司上海轨道交通徐家汇车站三线换乘通道工程属于上海轨道交通9号线二期6标徐家汇车站工程的一部分。为实现徐家汇地区地铁三线换乘，需对1号线西侧地铁商场(地下1层)进行向下加层处理。根据设计图纸，向下加层围护采用插型钢再旋喷桩施工的复合档土结构，坑内采用旋喷桩进行土体加固。地铁商场施工净高仅为4.1m左右。案例二：工程简介上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司换乘通道总平面图换乘通道紧急通道华山路虹桥路地铁12#出入口9m港汇广场东方商厦接东方通道地铁设备用房上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司地下商场地下一层为无梁楼盖结构盖挖加层区域原800厚地墙L=20m原800厚地墙L=33m原800厚地墙L=20m原350厚板桩L=12.5m盖挖加层概况旋喷桩内插型钢HM-700x300x13x24桩长15m插入比1.321号线徐家汇车站地下三层地铁设备用房地下二层此范围内地下墙当时施工时曾出现过工程事故地下两层楼梯上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司地基加固平面布置图地基加固为保证地铁1号线的安全和分区施工的需要，采旋裙边+抽条地基加固，加固深度靠近1号线区域为加层后的底板下4m，其余均为加层后的底板下3m。地基加固无侧限抗压强度不小于1.2MPa。8m4.5m9.4m9.4m11.6m13.5m14.5m3m3m19.5m上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司托换桩采用Φ508静压钢管桩，桩长44m．进入⑦2层中5mΦ850旋喷桩内插型钢，桩长16m。施工阶段临时钢梁钢柱盖挖加层围护结构剖面图上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司•围护桩采用180°摆喷施工。•桩径2.6m。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司•MJS工法桩机施工中上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司施工监测布点情况上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司施工监测沉降图t-s曲线图-1.000.001.002.003.004.005.007月21日9月9日10月29日12月18日2月6日3月28日5月17日7月6日8月25日t(d)s(mm)5-28-2SCJ8XCJ8E7(2009)静压桩施工H型钢围护压桩MJS加固及围护施工托换结构形成第一阶段开挖t-s曲线图-1.000.001.002.003.004.005.007月21日9月9日10月29日12月18日2月6日3月28日5月17日7月6日8月25日t(d)s(mm)5-28-2SCJ8XCJ8E7(2009)t-s曲线图-1.000.001.002.003.004.005.007月21日9月9日10月29日12月18日2月6日3月28日5月17日7月6日8月25日t(d)s(mm)5-28-2SCJ8XCJ8E7(2009)静压桩施工H型钢围护压桩MJS加固及围护施工托换结构形成第一阶段开挖从上图可以看出，MJS工法从开始09年12月开始施工至09年4月结束，各测点数据均在设计要求值以下，最大变形量出现在原商场立柱区，也仅为+4.5mm。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司徐家汇9号线车站换乘通道现已开通，并被誉为上海最美丽的换乘通道，MJS工法在整个向下加层换乘大厅的施工过程中，起到了至关重要的作用。我公司率先引进的MJS工法，现已成为高难度施工工程中不可或缺的施工工艺。上海铭商实业有限公司上海隧道地基基础工程有限公司工程案例三：工程简介上海徐家汇天主教堂是天主教上海教区的主教府所在地。始建于清光绪三十一年（1905年），宣统二年（1910年）告成，198