所屬欄目:動畫藝術設計論文 發布日期:2012-07-02 08:53 熱度:
關鍵詞:MJS工法、高壓噴射、地基加固
1 概述
隨著近十余年上海市政建設和高層建筑的迅速發展,包括地鐵車站、隧道和高層建筑物地下室等地下構筑物工程迅速增加,由于上海土質軟弱和具有透水性,因此在地下工程中采用地基加固方法以保證地下工程的安全、迅速施工就成了必不可少的措施。目前上海地區主要的地基加固方法有:高壓旋噴注漿法、深層攪拌法、注漿法、SMW工法等。這些加固方法都有一個共同的特點:施工過程中會產生較大的擠土效應,施工過程中會產生地面隆起,地表開裂,影響周圍建筑物、構筑物、市政管線的正常使用,甚至產生更為嚴重的破壞。尤其是目前大城市的地下構筑物已相當密集,隨著城市的發展,仍然需要不斷建設新的地下構筑物。
在密集的建筑叢中進行地基加固,急需一種微擾動、可控性的地基加固方法。近年來出現了MJS工法施工工藝,是一種微擾動注漿施工技術,能很好地解決這一問題。
2 MJS工法施工工藝
2.1 MJS工法施工原理
MJS工法,即全方位超高壓噴射注漿法。最初是為了解決水平旋噴施工中排漿和環境影響問題而開發出來的,之后由于其獨特的優勢和工程需要又應用到傾斜和垂直施工過程中。
MJS工法是在以往高壓噴射注漿的基礎上,采用獨特的多孔管和前端強制吸漿裝置。多管由高壓水管、高壓水泥漿管、壓縮空氣管、廢漿排放管、孔內壓力測試管等9根管組成。施工過程中,當測壓傳感器測得的孔內壓力較高時,可以控制吸漿孔的開啟大小,調節泥漿排出量達到控制土體內壓力的目的。大幅度減小對環境的影響。避免出現擠土效應,也就大大減少了地基加固施工中出現地表變形、建筑物開裂、構筑物位移等風險發生。
圖1:MJS強制排漿示意圖
2.2 工藝特點
與其他傳統的噴射注漿方法相比,MJS工法具有如下幾個特點
1、 排漿方式不同:MJS工法配有強制吸漿管,可以強制排走施工過程產生的廢漿。而傳統的噴射注漿方法的廢漿是通過注漿管與孔壁間的環狀空隙排出地表。強制排漿是MJS工法區別與其他噴射注漿方法的主要特點。
2、 對周圍環境影響小:MJS工法噴頭前端有壓力測量傳感器,排漿量可以根據孔內壓力情況進行調節。傳統噴射注漿方法,不能調節土內壓力,容易產生產生擠土效應,引起地表變形。
3、 可以進行水平、傾斜、垂直、多方位任意角度的施工。
4、 樁徑大,樁體質量好:MJS采用超高壓力40Mpa以上噴射,流量90~130L/min,提升速度2.5~4cm/min。噴射能量大,作用時間長,加上同軸空氣的保護,能形成2.5米以上的樁徑,由于直接采用高壓水泥漿噴射,樁體質量好。
5、 泥漿污染少:由于采用了專用排漿管排泄廢漿,有利于廢漿的集中管理,施工場地干凈,避免了普通噴射注漿施工中泥漿遍地流的情況。
3 MJS工法設計
1) 施工參數的選取:
MJS施工參數包括各種噴射介質的壓力、流量、注漿管的提升、擺動速度等,可在表1范圍內選取:
表1:MJS施工參數
項目 取值范圍 備注
水泥漿 壓力(MPa) 20~50 根據設計要求,施工前,應進行試樁,根據成樁情況合理確定施工參數。
流量(L/Min) 55~150
水灰比 0.8~1.2
壓縮
空氣 壓力(MPa) 0.4~1.0
流量(L/Min) 1.0~2.0
注漿管 擺動速度(rpm) 5~10
提升速度(cm/min) 2-5
2) 成樁直徑與強度
加固體的直徑和許多因素有關,其中包括噴射壓力P、流量Q、提升速度S、現場土的剪切強度τ、漿液稠度B等:
D=f(P,Q,S,τ,B……)
加固范圍與噴射壓力P、流量Q成正相關,而與提升速度S、土的剪切強度τ和漿液稠度B成負相關。
一般來說,砂性土中形成的樁徑比粘性土中相對較大。根據上海地區情況,成樁直徑可達2.0~2.5米,局部可達3米。具體工程施工前應進行試樁,根據試樁情況合理確定樁徑。
加固強度與單位加固體中的水泥含量、水灰比和土質有關。單位加固體中的水泥含量越高、漿液水灰比越小,則加固強度越高。此外,同等條件下,在砂性土中的加固強度比在軟弱粘性土中的強度高。
3) 加固形式的選擇
根據擺動形式和擺動角度的不同,MJS加固體的形狀可為圓形、半圓形、扇形、板形,可根據加固要求,合理確定加固體形狀。一般來說,滿堂加固可采用圓形;止水帷幕可采用圓形或半圓形;灌注樁間或地下連續墻接縫止水可采用半圓形或扇形。
4 MJS施工
4.1 施工機具
MJS施工成套設備包括:成孔系統、注漿系統、強制排漿系統、監測管理系統和動力系統
1、 成孔系統:MJS噴射注漿機本身一般不具有鉆孔能力,因此注漿前需采用回轉鉆機成孔。成孔系統設備主要有:回轉鉆機、泥漿泵、鉆孔測斜儀等。
2、 注漿系統:包括水泥筒倉、自動拌漿機、高壓注漿泵、MJS專用噴射注漿機、空氣壓縮機等。
3、 強制排漿系統:多孔管、強制吸漿裝置、高壓清水泵、泥漿運輸車等。
4、 監測管理設備:流量計、土壓計、壓力表等。
5、 動力設備:電動機、輸配電設備等
4.2 MJS工法施工步驟
1、 施工放樣:根據確定的設計圖紙進行現場放樣,準確測量注漿孔位置,樁位偏差不大于5cm。
2、 鉆孔:工程鉆機預成孔,成鉆時保持鉆孔垂直度(水平MJS施工或其他角度的施工時,保持預定角度)。
3、 注漿機就位并放入多孔管:
1) 預成孔完成后,注漿機就位;
2) 鉆頭和地內壓力監測顯示器連接,確認在鉆頭無荷載的情況下清零。
3) 連接多孔管,并逐根放入孔內,直至設計底標高。對接時,認真檢查密封圈情況,看是否缺失或損壞,壓力是否顯示正常。
4、 檢查各施工參數:噴頭到達預定深度后,先開回流氣和回流高壓泵,確認排漿正常時,開啟高壓水泥泵并逐步增壓,直到達到指定壓力,在達到指定壓力并確認地內壓力正常后,才可開始提升
5、 分段提升注漿管,直至設計頂標高。當提升一根注漿管后,對注漿管進行拆卸,注意在拆卸過程中,認真檢查密封圈和數據線的情況,看是否損壞,地內壓力顯示是否正常。如有問題及時排除。拆卸后,需及時對注漿管進行沖洗及保養。
6、 管路清洗:施工結束后,立即用清水沖洗注漿管路及注漿泵,防止管路堵塞。
5 工程實例-上海外灘通道工程
上海已采用MJS工法先后完成了數十項地基加固項目,例如:軌道交通11號線江蘇路站盾構工作井加固、軌道交通9號線徐家匯站換乘大廳加層、上海徐家匯天主教堂保護工程等,均取得明顯效果。
上海外灘通道工程是上海外灘地區城市功能發展和交通綜合改善計劃的重點工程,外灘通道跨越延安路越江隧道區段采用明挖基坑的方法施工,在與延安路越江隧道交叉位置,基坑底部距離隧道頂板僅4米左右,并且延安路隧道為上海年代較老的隧道之一,管片較薄,因此,基坑開挖前必須對隧道周圍土體進行加固。加固平剖面圖見圖2。
圖2:外灘通道土體加固平剖面圖
本工程土體加固分為隧道南線和北線兩個區域,加固部位主要為隧道頂部和隧道兩側,為防止施工擠土效應對隧道產生影響,在隧道兩側,采用MJS工法施工。考慮到工期因素,隧道頂部仍采用普通旋噴注漿法施工。
本工程正式施工前進行了試樁,試樁布置了2根普通三管旋噴樁和2根MJS工法樁,樁間距2400mm;監測孔分為孔隙水壓力孔及土體水平位移監測孔兩種。經監測,MJS工法樁土體水平位移最大值約6mm,而相同情況下三管法試樁測得的土體位移最大值達到了46mm。MJS工法對于減少土體擠土效應非常明顯。
本工程共施工MJS工法樁48根,加固標高-3.8~-23.3米。施工區附近構筑物沒有出現開裂、地面隆起等不良現象。根據隧道內監測系統數據顯示,施工對延安路隧道影響很小,MJS工法在本工程得到成功應用。
參考文獻:
1、 龔曉南主編《地基處理技術發展與展望》,中國水利水電出版社;
2、 《全方位高壓噴射工法》,MJS協會;
3、 《地基處理手冊》(第三版),中國建筑工業出版社,2008。
文章標題:MJS工法原理及在城市工程建設中的應用
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