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MJS工法桩在软土地区复杂深基坑止水帷幕中的应用

382 2020-06-09 14:13:22





MJS工法应用案例




MJS工法桩在软土地区复杂深基坑止水帷幕中的应用

张天宇



摘  要



【摘要】以某软土地区深基坑狭小空间采用MJS工法桩作为止水帷幕为依托,分析MJS工法桩的施工特点、工艺原理、适用范围及施工效果。研究结果表明,在软土地区深基坑采用MJS工法桩作为止水帷幕,特别是在空间受限区域施工具有良好的适用性和止水效果。


【关键词】MJS工法桩;软土地区;深基坑;止水帷幕




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工程概况


某工程深基坑近似矩形,基坑面积约15 700 m2,平均开挖深度17.093 m(电梯井位置加深0.95~3.45 m),属于一级深基坑。基坑南侧50 m为河道,西侧50 m为已运营地铁站体及隧道,东侧20 m为已建成的高层住宅小区。基坑支护结构为地下连续墙、密排灌注桩+2道混凝土内支撑,东侧、南侧及北侧采用SMC等厚度水泥土搅拌墙作为止水帷幕[1],基坑东侧紧邻3个400 kV·A杆上变压器。见图1。



2


水文地质条件


根据地层分布,将场地埋深约20.00~50.00 m段分为2个微承压含水层及2个相对隔水层,MJS工法桩隔断第一承压水。见图2。

 



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止水方案的选择


基坑东侧变压器外轮廓距离原设计基坑支护边线仅0.7 m,为空间受限区域,SMC液压铣削搅拌机高度过高,施工过程中易对变压器及电线杆地基产生扰动。充分考虑现场实际,将该部位的止水帷幕由SMC等厚度水泥土搅拌墙变更为施工机械体积小、止水效果较好的MJS工法桩;通过地内压力监测和强制排浆,对地压力进行调控,同时工法桩向基坑内移位300 mm,变压器距离支护桩外壁距离为1800mm,设计最大深度达34m。


MJS工法桩直径1800mm,相邻两桩中心间距1300mm,搭接尺寸500 mm;桩中心距离支护桩外径500mm,桩长34m,标高范围为-3.357~-37.357 m。见图3。

 


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施工重难点


4.1紧邻变压器施工


紧邻基坑东侧的3个400 kV·A变压器为施工区唯一的供电变压器。一旦施工破坏了变压器,一方面会造成施工设备、变压器设备的损失甚至造成人员的伤亡,另一方面工程后续供电将会中断。


4.2超厚砂层处理


MJS工法桩穿越超厚粉砂层9 2,最大厚度达9.2m,距离地面大约21.53 m。超厚砂层对引孔和钻孔施工均有较大影响并且粉砂层孔隙相对较大,含有承压水。


4.3不同止水帷幕衔接节点的处理


变压器区域SMC水泥土搅拌墙不能连续施工,需处理好与MJS工法桩交接位置搭接问题,以保证基坑的止水效果。

 

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操作要点


5.1施工部署


结合本工程基坑支护设计特点,充分考虑到MJS工法桩、SMC水泥土搅拌墙和支护桩施工工艺,SMC水泥土搅拌墙与MJS工法桩两种不同止水帷幕衔接节点处,需合理规划围护结构施工步序,先施工SMC水泥土搅拌墙,然后支护桩,最后施工MJS工法桩。MJS工法桩与SMC水泥土搅拌墙接缝处在原有的MJS工法桩基础上增加一根360°的MJS工法桩,提高不同止水帷幕之间的连接效果。


在变压器位置支护桩施工完毕后组织施工MJS工法桩,MJS工法桩晚于支护桩7 d施工;MJS工法桩采用跳打法施工,具体施工顺序:M1→M2→M3→……→M19→M20。见图4。


 

5.2施工准备


对场地进行清理整平,放线定位出MJS工法桩中心位置,沿MJS工法桩中心线开挖50 cm深的沟槽,其中临坑一侧沟槽开挖至基坑支护桩外壁,迎土面一侧开挖至中心线向坑外50 cm处。施工前确保变压器及附近高压线处于断电状态,提前租赁发电机组。5.3设备就位及引孔MJS工法桩采用MJS-65CV设备进行自引孔,配备25 t汽车吊运和转移设备主机,完成ϕ220 mm外套管的下放和拆除。吊运作业期间派专人负责监督汽车吊端部与变压器之间的距离,一旦距离<1 m,示警停止作业,防止与变压器发生碰撞。严格限制外套管安拆高度,确保外套管顶端低于变压器≮50 cm。其中M11、M12、M14桩采用设备主机未能成功引孔,采用HDL-160D引孔机,钻穿障碍物和土层,引孔深度35m,垂直度偏差控制在1/200。

 

为防止变压器在施工过程中受到扰动,缩小原有变压器防护架,采用直径10cm的杉木杆作骨架,外附宽20cm的模板条,施工过程中变压器断电,施工完毕后及时拆除并搭设悬挑防护架。

 

5.4下放钻杆


引孔完毕后移除套管,使用25t汽车吊将MJS主机钻杆逐节下放至设计标高,即大沽标高-37.537 m;采用的标准节钻杆长度为3 m、钻头高度为0.7 m,累计下放12节标准钻杆和一根钻头。下放钻杆时检查每节钻杆的密封圈是否完好。


M16工法桩下放第7节标准节时出现困难,判断系塌孔导致,即刻打开削孔水进行正常削孔钻进,在削孔钻进至第10节钻杆时,基本已经到达1粉质黏土层,钻杆可以正常下钻。见图5。

 

5.5参数设置


钻头到达34.35 m深度后进行校零,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。见表1。


 

5.6喷射


确认排浆正常后,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,先用10 MPa压力注入水向上喷射50 cm,3 min后将水切换成水泥浆,钻杆重新下放到底端开始向上喷射。严格控制注浆流量、排浆流量,做好过程监测工作。

 

5.7喷浆提升


开始喷浆时,高压水泥泵压力逐渐增加,直到达到设计压力40 MPa,确认地内压力正常后,开始提升喷浆。施工时密切监测地内压力,当压力不正常或有突变时,立即调整排浆量,使地内压力在安全范围以内。喷浆过程连续进行,不得中断。


为确保超厚粉砂层9 2区域的MJS工法桩能够达到理想的施工效果,在MJS主机提钻至该地层时,将原转速4 rad/min降低为2 rad/min并增加喷射钻头在各个角度的喷射时间。钻机故障或排泥不畅时,立即停止喷浆,先进行清水喷射,提升速度减半,待排泥正常后,二次进行浆液喷射。


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结论及建议


MJS工法桩施工过程中未对变压器造成影响;土方开挖过程中MJS工法桩附近的观测井水位未发现变化异常,围护结构无明显渗漏。


在施工空间受限区域,MJS工法桩具有良好的适用性且具有与SMC水泥土搅拌墙同样良好的止水效果;在穿越深厚粉砂层及与处理SMC水泥土搅拌墙接缝时采用低转速,长时间喷射的方式具有良好的加固止水效果。同时,MJS工法桩旋喷角度可控,施工全过程同步监测,对周边土体及建筑物扰动很小。



来源:《天津建设科技》

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