城盾隧安地下工程有限公司 上海市 201108
摘要：以杭州地铁7号线建设三路站工程为研究背景，对下穿既有2号线运营区间预加固保护措施进行研究，选用MJS工法水平加固对7号线建耕风井—建设三路站区间盾构接收井进行洞门加固，工程实践表明，MJS工法水平加固过程中，通过现场数据监测，既有2号线变形可控，最大变形约4.9 mm，确保了施工期间2号线的运营安全，并总结出MJS施工过程中地表沉降变化规律。可为今后类似工程提供参考和借鉴。
关键词：洞门加固 MJS工法 地表沉降
引言
本项目以杭州地铁7号线建设三路站工程为背景，为防止盾构下穿地铁隧道时对上覆运营隧道造成沉降影响，必须在此中间进行地层加固。杭州地铁7号线建设三路站下穿已建2号线隧道，且加固区域较深不具备从地面加固条件，2条线中间土层采用MJS水平工法加固，依托此工程，通过现场布置竖向和横向位移监测点，研究MJS水平桩施工对周围土层和上覆运营隧道的扰动规律，确保上覆地铁运营安全。
1 工程概况
杭州地铁7号线建设三路站位于建设三路与市心北路交叉口处，沿建设三路东西向敷设，与已运营2号线车站“T”型换乘，杭州地铁7号线下穿既有杭州地铁2号线建设三路站；盾构下穿2号线建设三路站时与2号线垂直距离只有4.2米，因此水平加固范围为2号线建设三路站底部3.8米—12.3米。
建设三路站为地下4层岛式车站，其中东基坑开挖深度为29.25m，为建耕风井─建设三路站区间盾构接收井。为了能够有效监测MJS水平工法施工期间上覆地铁2号线的沉降变化，在2号线上方布置了5个监测点，5个监测点SCJ20─SCJ24位置如图1所示，这5个监测点在运营2号线地铁隧道上方，2号线建设三路站底板宽18.5m（沿7号线线路方向），与建耕风井─建设三路站区间隧道顶部净距约4.26m（见图1），2号线建设三路站围护结构地下连续墙与建耕风井─建设三路站区间隧道呈85°夹角。
7号线建设三路站盾构接收井地下水类型分别为潜水和承压水，承压水主要存在于（12）1层粉砂、（14）1层含砾粉砂和（14）3层圆砾中，地面标高+6.0m，承压水水头设计标高+0.4m（实际实测标高-2.52m），7号线盾构接收井洞门底标高-21.98m，承压水隔水层顶标高-32.98m，隔水层厚11m（隔水层地质为：⑥-2淤泥质黏土夹粉土、⑧-1粉质粘土夹粉砂）。
.png)
图1 工程平面示意图及监测点布置图（上北下南）
.png)
图2 区间左线下穿2号线建设三路站纵断面示意图
2水平MJS工法施工
2.1水平MJS加固注意事项
按照业主（杭州地铁集团）要求，MJS施工过程中，每日监测警戒值为±5mm，从施工开始到结束，车站最终允许水平位移及沉降值为±10mm，而根据规范和以往的施工经验，喷浆过程中要严格控制喷浆压力、回浆量及实时监测地内压力。
2.2水平MJS加固范围
水平MJS以地铁7号线建设三路站盾构接收井负四层为作业场地，向地铁2号线车站方向水平施作，加固范围横断面充分利用工作井内部空间尺寸，尽可能做厚加固区（需负四层拆模后实测），加固长度为地铁2号线建设三路站两道地下连续墙之间的距离，即：18.5m。
成桩直径2400mm，横向间距1700mm，局部需避让洞圈预埋钢环，竖向间距700mm。施工顺序为先下后上，逐层施工，在同一层面需要跳桩施工，保证相邻两根桩施工间隔24小时。根据加固范围布置桩位图，初步计划设计左线水平MJS 70根；右线水平MJS 63根（见图3），5月1号，进行试桩，试桩正常后，开始正式施工左右线每次4根桩同时施工。
.png)
图3 水平MJS桩位初步布置图
3 MJS工法施工对上覆运营隧道沉降规律分析
根据累计水平位移如图4所示，向左位移为正值，向右位移为负值，可以看出MJS工法施工期间总体位移变化不大，从5月1日开始施工到6月17日结束施工为止，2号线5个监测点水平位移变化分别为1.2mm、1.3mm、1.6mm、1.3mm、0.8mm。
根据累计沉降量变化如图5所示，抬升为负值，沉降为正值，可以看出，2号线5个监测点总沉降变化分别为-4.9mm、-3.6mm、-3.6mm、-3.2mm、-3.2mm，总体沉降不超过5mm，在业主规定值范围内。
结合现场监测记录和施工情况发现，MJS水平工法施工期间的地面沉降变化规律大致相同，在喷浆过程中及喷浆结束后会引起地层微量隆起及沉降，隆起的主要原因是在施工过程中喷射的高压空气在地底下没有及时通过钻杆排向地面，继而对地面引起微量抬升[1-3]。
沉降的原因是是由MJS工法加固在喷浆结束后高压气体消散和水泥浆凝固导致产生的。水平旋喷桩在水泥浆凝固过程中会有水析出，并且此过程水泥桩的体积会减小，析出的水在地层中消散后，在旋喷桩顶部会产生空洞，即产生地层损失，引起地层发生微量沉降[4-5]。
水平及沉降变化量最大的时候是5月21号3：00到5月21号17：00，左线A5、B4和右线B4同时施工，并且由于施工的区域是粉砂质黏土，导致施工过程中回浆不畅，此时的施工人员为了赶工期，没有采取降压措施，就完成了施工，导致地面抬升过快，在此期间，沉降量变化值为3.9mm、2.9mm、3.1mm、3.3mm、4.9mm。抬升过快的主要原因是在施工过程中遇到回浆不畅的情况，喷射的高压空气和置换的土层在地底下，无法短时间通过钻杆把置换的土层、废浆和气体从地层深部排出，导致地内压力增大，继而对地面引起抬升[1-3]。
.png)
图4 施工期间2号线沉降量变化
往后再遇到多个MJS工法桩同时施工时，先喷水降低地内压力并且来回抽动钻杆，等回浆畅通且地内压力正常时再开始正式喷浆，此后五个监测点的水平位移及沉降变化量没有发生突变，并且施工过程中2号线运营正常，以6月1日下午四点到6月2日上午四点为例，LA8孔、LB11孔同时施工，按照上述方法施工，在此期间，地面抬升，变化值1.7mm、0.9mm、2.1mm、1.3mm、2.2mm。喷浆结束后，上午4点到10点无施工，地面开始微量下沉，变化值为0.5mm、0.8mm、0.8mm、0.5mm、0.6mm。符合业主要求的每日监测警戒值。
.png)
图5施工期间2号线水平位移变
4 总结
施工过程中及结束后地表沉降值控制在合理范围内，2号线运营正常。通过施工过程中与现场监测数据进行分析，得出以下结论：
（1）在喷浆过程中会引起地层微量隆起，隆起的主要原因是在施工过程中喷射的高压气体在地底下没有及时通过钻杆排向地面，继而对上覆隧道引起微量抬升。
（2）MJS水平工法施工喷浆结束后会出现微量地表沉降，是因为水平工法施作后，由于喷浆结束后，之前高压喷射的气体消散和水泥浆产生凝固析水作用，导致MJS工法桩上部出现空隙，从而引起上覆隧道微量沉降。
（3）MJS水平工法对上覆运营隧道的影响是安全的，根据现场监测数据表明，MJS工法施工过程中要确保喷浆压力稳定，维持地内压力在正常值的范围内，同时施工过程中保持回浆畅通，以此保证不会对上方原有的地下结构造成扰动和破坏，对隧道的横向和竖向位移均保持在安全范围内，希望此次的施工经验可为类似的工程提供借鉴。
参考文献：
[1]徐宝康.MJS工法在邻近地铁车站的深基坑中的工程实践[J].建筑施工，2015，37（7）：781-783.
[2]赵云建.MJS水平旋喷桩加固高铁路基及盾构下穿过程中地层沉降分析[D].西南交通大学，2018
[3]赵云建，漆泰岳，钱王苹，陈桂龙.MJS水平旋喷桩施工过程中的地表沉降分析[J].路基工程，2018（06）：84-88.
[4]张帆.二种先进的高压喷射注浆工艺[J]7.岩土工程学报，2010，32（增刊2）：406-409.
[5]余立新.MJS及RJP高压旋喷桩加固机理及成桩质量研究[D].合肥：安徽理工大学，2016.