MJS工法施工技术介绍

MJS工法施工技术介绍*********年月日-1-近年来，我国城市建设高速发展，楼层高度、基坑开挖深度不断被刷新，各大城市纷纷投资兴建地铁、隧道、综合管廊等地下设施。在此情况下，地基土的加固成为了保证工程安全和迅速施工必不可少的措施。目前主要的地基加固方法有：高压旋喷注浆法、深层搅拌法、注浆法、SMW工法等。这些土体加固方法都有一个共同的特点：施工过程中地内压力不可控，因此会对周边岩土体产生较大的挤土效应，会造成地面隆起、地表开裂等，影响周围建筑物、构筑物、地下市政管线的正常使用，甚至产生较为严重的破坏。如何在密集的建筑丛中进行地基加固，就急需一种微扰动、可控性强的地基加固方法。MJS工法的问世很好的解决了这一难题，该工艺是一种微扰动注浆施工技术，对周边建筑物、构筑物影响小，可控性强，能够有效的确保周边建筑物及市政地下管线的安全。1、MJS工法施工原理MJS工法是在原来高压喷射注浆法的基础上，采用独特的多孔管和前端强制吸浆装置，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。-2-在施工过程中，当压力传感器测得的孔内压力较高时，可以通过油压接头来控制吸浆孔的开启大小，从而调节泥浆排出量使其达到控制土体内压力值范围。大幅度减小对环境的影响，避免出现挤土效应，也就大大减少了施工中出现地表变形、建筑物开裂、构筑物位移等情况发生。MJS工法与传统高压旋喷桩工艺原理对比示意图2、MJS工艺特点MJS工法与传统的高压喷射注浆工法相比较，有如下特点：1）排浆方式不同MJS工法具有强制吸浆装置，强制排走施工过程中产生的废浆，可以通过吸浆管选择较好的排浆场所，或接入固液分离系统，进行固液分离，对周边环境污染少。而传统的高压喷射注浆废浆是利用气升效果，通过注浆管与原状土的环状空隙排出地表自流，受排浆场所限制，不利于环境保护。-3-2）对周边环境影响小MJS工法钻头前端安装有压力传感器装置，排浆量可以根据孔内压力进行调节。而传统高压喷射注浆法没有配备压力传感装置，也无法调节孔内压力，会因为挤土效应对周边产生相对较大影响。3）成桩直径大、质量好MJS工法采用约40Mpa的超高压喷射，注浆流量约在90～130L/min，提升速度在2.5～4cm/min，一般可形成直径2.5m左右的加固桩体。由于是直接采用超高压水泥浆液喷射成桩的，再加上稳定的同轴高压空气的保护和对地内压力的调整，使得成桩质量较好。土质砂性土黏性土N＜1515≤N＜3030≤N＜5050≤N＜70C＜7015≤C＜3030≤C＜50直径（mm）2600240022002000240022002000提喷速度30min/m·360°30min/m·360°注：N代表土体的标贯值，C代表土体的粘聚力。-4-4）加固深度大根据相关资料，MJS工法最大有效加固深度可达100m，在上海地区试验，约50m深度处开挖外露桩径可达2.5m。5）加固截面形式多变加固体截面形状可以根据工程需要任意设定，对施工条件的适应性强（任意角度的扇形截面：5º～360º）。加固体截面示意图5）适应性强可在净高3.5m以上隧道内、室内及相对狭小的空间施工。6）可以进行“全方位”高压喷射注浆施工MJS工法可以进行水平、倾斜、垂直各方向、5～360度的施工。桥墩（倾斜）加固桥墩（垂直）加固房屋（垂直或倾斜）加固-5-3、MJS工法主要施工设备1）主机现阶段国内MJS工法施工一般均采用MJS-65VH、MJS-40VH、DJE100-V/H型设备，其为全液压可旋转形式。MJS-40VH型DJE100-V/H型2）高压注浆泵MJS工法超高压注浆施工一般均采用GF-120SV型设备，要求注浆压力大于40Mpa时，一般采用GF-200SV型设备。GF-120SV型设备功率为90KW，最大输出压力为40Mpa，注浆流量为120L/min。GF-120SV型GF-200SV型-6-3）高压水泵MJS工法施工一般采用GF-75SV型设备，该设备功率为55KW。4）空压机MJS工法施工一般采用GRF-100/A12.5型设备，该设备功率为75KW，排气量13.6m3/7bar，12.4m3/8bar，11.1m3/10bar，10.0m3/13bar。5）前端装置（相当于钻头）MJS钻杆前端装置即相当于普通高压旋喷桩的钻头部分，主要由削孔水喷嘴、浆液喷嘴、压力传感器和排泥阀门等组成。-7-5）钻杆由排泥管、高压喷射水泥浆管、备用管、倒吸空气管2路、主空气管、油压接头、压力传感器线路管、削孔喷水管和多孔管连接螺栓孔组成。多孔管单节长度一般为1.5m，外径为14cm。6）中央控制系统在MJS工法的施工过程中，采集了大量施工数据，可以在中央控制系统装置中反映，供技术人员参考，做到了信息化和可视化。7）其他配套设备I、拌浆设备现阶段在国内施工MJS工法桩时，水泥浆液的拌制大多采用与三轴搅拌桩拌浆相同的全自动拌浆系统BZ-20L。-8-II、起重设备施工MJS工法桩时，起重设备将根据施工现场的条件而配置，现场条件好、空间大，则基本采用汽车吊或履带吊；如在室内或隧道内施工，则根据现场情况设置起重设施。III、引孔设备在施工深度较浅及地质条件较好的情况下，一般MJS无需采用引孔施工；反之，则需要先引孔后施工。MJS引孔设备一般采用工程地质钻机，现阶段使用较多的为GPS-10或GPS-15型钻机等。4、MJS工法施工方法及工艺要求（1）MJS施工顺序施工宜采用跳桩施工，跳桩间隔4m～6m，相邻桩施工间隔时间不小于24h；无条件跳桩施工时，应确保相邻桩体同一截面施工间隔时间大于24h。例如：采用做一跳二的方式施工，施工顺序安排安排例如：先M1→M4→M7→M10；再M2→M5→M8→M11；后M3→M6→M9→M12，如下图所示。施工顺序示意图（2）单桩施工工艺流程-9-MJS工法单桩施工流程图钻机引孔下放套管MJS主机就位下放钻杆定位置喷射提升喷射注浆喷射结束清洗（套管）钻杆移机就位高压浆液、空气水MJS施工工艺流程图（3）MJS工法施工I、桩位放样根据桩中心设计要求，确定MJS桩位置，并放线，沿线挖沟槽。II、设备就位及引孔采用主机进行自引孔或采用HDL-160D专用引孔机进行引孔，沟槽上方横铺走道板，保证平整度，钻机就位后对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，确保套管与桩位一致，偏差不大于50mm，同步放入外套管；引孔深度大于设计桩深的1~2m，钻进引孔过程中，应详细记录好外套管节数，保证钻孔深度，垂直度控制在1/200。-10-引孔机III、下放钻杆检查设备的运行情况，确保主机、高压泵、空压机、泥浆搅拌系统、MJS管理装置等都能正常工作状态下进行主机就位，机架放置平稳后开始校零。引孔至设计深度后，移除套管，将MJS钻杆逐节下放至设计标高，下放钻杆时需检查每节钻杆的密封圈是否完好，如有缺损及时更换；连接数据线、各路管线、钻头和地内压力监测显示器连接，确认在钻头无荷载的情况下清零，管线连接确保密封，使管内没有空气。钻杆下放，即在引孔内将钻杆下放至设计深度，如果在钻杆下放过程中下放困难，打开削孔水进行正常削孔钻进。严禁下放困难情况下强行下压钻杆。IV、参数设置钻头到达预定深度后，开始校零，使动力头“0”刻度、喷嘴、钻杆上白线处于同一条直线，然后设定各工艺参数，包括摇摆角度、引拔速度、回转数等等，设定好之后，开始改良施工。-11-V、喷射定位置喷射，先开倒吸水流和倒吸空气，在确认排浆正常时，打开排泥阀门，开启高压水泥泵和主空气空压机。为保证桩底端的施工质量，首先用水向上喷设50cm，压力为10MPa，喷射时间3min，然后把水切换成水泥浆，钻杆重新下放到位后开始向上喷射改良施工。VI、喷浆提升在开启高压水泥泵时，压力不可太高，应逐步增压，直到达到指定压力，在达到指定压力并确认地内压力正常后，才可开始提升。水切换成水泥浆时，压力会自动上升，压力有突变时方可调节压力。施工时密切监测地内压力，压力不正常时，必须及时调整排浆阀大小控制地内压力在安全范围以内。喷浆过程应连续进行，不得中断，如遇钻机故障或排泥不畅等因素时，应立即停止喷浆。VII、钻杆拆卸-12-当提升一根钻杆后，对钻杆进行拆卸，需把水泥浆切换成水后方可拆卸，先泄压后将水泥浆液切换成水，当水泥浆泵压力有下调趋势，说明水流已经到达喷嘴位置，此时关闭水泥浆泵、主空气、倒吸空气和倒吸水流。注意在拆卸钻杆的过程中，认真检查密封圈和数据线的情况，看是否损坏。VIII、钻机移位为确保桩顶标高及质量，浆液喷嘴提升至设计桩顶标高以上10cm时，停止旋喷，拆卸钻杆后，需及时对钻杆、高压注浆泵、管路进行冲洗及保养。（4）技术参数要求MJS工法桩施工参数根据设计要求确定或根据试桩确定获取操作参数，包括MJS桩水泥掺量，钻机钻进与提升速度，搅拌的钻杆旋转速度、喷停浆时间等。MJS工法经验参数值如下：Ⅰ、提升速度：30-40min/m（全圆）、15-20min/m（半圆）Ⅱ、搭接宽度：盾构进出洞加固：700mm地下隔离墙、止水帷幕：700mm地基加固、坑底加固：200-300mmⅢ、水泥掺量：盾构进出洞加固：40%地下隔离墙、止水帷幕：40%地基加固、坑底加固：30%-35%Ⅳ、有效桩径：Φ2400mm-Φ2600mm（根据地质条件确定）Ⅴ、喷射压力：浆液压力约40MPa；空气压力0.5-0.7MPaⅥ、地内压力：1.3-1.6（施工过程中按地质条件调整）（5）质量控制要点MJS质量控制表项目管理标准检查方法频度1桩位±50mm以内卷尺每根2角度误差气泡居中气泡每根3桩长设计桩长±50mm钻杆数量，尺寸确认每根4水泥浆-13-喷射压力40MPa压力计时常喷射量160~180L/m流量计比重1.51±0.02比重计每班1次主空气压力0.8～1.05MPa压力计时常风量1.0～2.0m3/min风量计钻杆回转数3～4rpm秒表角度计时常提拔速度不大于75.8min/m及37.9min/m摇动角度±180°倒吸水喷射压力0～20MPa压力计时常喷射流量0～60L/min流量计时常地内压力设定值（上限、下限）压力计时常5排泥排泥状况目视时常-14-5、MJS工法优缺点（1）地基加固方法比较地基加固方法比较一览表加固方法应用范围有效加固深度施工条件施工质量环境变形环境污染冻结法浅层加固、止水帷幕//可控融沉严重很小三轴搅拌桩深层加固、止水帷幕≤30～48m设备占用空间大易产生搅拌不均匀轻微污染大常规高压旋喷桩浅深层加固、止水帷幕≤40m设备占用空间大砂性土中质量无保证严重污染大袖阀管注浆浅层加固、堵漏止水、止水帷幕≤25m设备占用空间小不可控严重污染大MJS工法桩浅深层加固、隔离墙、补强止水帷幕等≤100m（国内已达55m）设备占用空间小(2.6×2.5×4.0)m—含钻杆高度施工参数均严格控制，质量可靠＜3mm污染小（2）MJS工法与传统高压喷射注浆工法相比的优缺点1）MJS工法优点I、最大的优点：对周边建构筑物的影响较小，可控性强；II、废浆有序排放，排放位置选择性多，对周边环境污染小，易于场地管理和文明施工；III、单桩截面大，成桩质量好，强度高；IV、形式多样，适用于复杂、高难环境；V、信息化控制，成桩质量容易保证；VI、可以进行超深桩的施工。2）MJS工法缺点I、MJS工法与传统高压喷射注浆比较，最大的缺点：单方造价较高，现阶段市场上单方造价在800～1200元，是传统高压喷射注浆单方造价的5～8倍，这也是MJS工法没有广泛应用的主要原因；-15-II、单位体积所使用的材料多，传统高压喷射注浆的水泥掺入量25%～30%,而MJS工法的水泥掺入量一般在40%左右；III、如下套管，则工序相对复杂，工效相对较低；IV、对操作人员的技术和管理要求较高。6、MJS的适用范围（1）适用范围