南京地铁7号线中胜站密贴下穿运营站MJS+水平冻结施工与实测研究

为解决南京新建地铁7号线在承压富水砂层近贴下穿既有10号线中胜站开挖时易发生涌砂涌水现象及冻结对既有线变形的影响问题,提出一种全方位高压喷射工法(metro jet system,MJS)+水平冻结法联合加固承压富水砂性地层的施工方法。根据实际工程,确定MJS+水平冻结加固工艺、加固参数、加固范围及冻结的方案,并通过数值模拟方法预测冻结温度场的变化规律、计算开始冻结的合理时间和积极冻结时间。对冻结过程中的土体温度、冻结及开挖过程中的既有车站底板位移进行监测,并在此基础上对暗挖方案进行优化。工程实践表明:1)冻结过程中中部MJS加固体温度一直高于端部MJS加固体温度,应当加强对中部位置温度的监测;2)冻土帷幕范围应控制在MJS加固体范围内,否则土体冻结会对冻胀变形影响较大,为此提出了上部钻孔取土泄压及间歇冻结的方案,可在一定程度上减小冻胀;3)本工程冻结及开挖阶段既有车站结构变形较小,减小了对近贴既有车站结构的影响;4)优化后的暗挖方案可加快施工进度,原开挖时间约80 d,优化后开挖时间缩短至66 d。

MJS工法桩在顶管接收坑的应用研究

以上海临港某市政项目顶管接收坑为例,对全方位高压喷射工法桩在顶管接收基坑施工中的应用进行了研究。通过改进施工工艺、优化平面布局、加大桩径等针对性措施,有效降低了全方位高压喷射工法桩的施工难度,保障了接收基坑施工安全,为类似工程提供了参考。

濒临河流埋深大于四十米基坑底止水工艺及参数

改进了传统的MJS工法工艺流程中的一个步骤,把改进后的工艺流程应用于某输水隧洞盾构机接收井基坑底止水中,应用效果表明:MJS工法是适合于濒临河流、巨厚砂层中、深度超过40 m的地层中止水的工艺,具有经济、有效的优势。同时,提出了深度超过40 m地层中止水MJS工法桩的设计参数、操作要点。该结论有助于地下空间的开发利用。

黏土层中水平MJS水泥土强度分析

为了分析黏土层中水平MJS水泥土强度,以苏州地铁临顿路站下穿工程为背景,研究在苏州典型黏土层中水平MJS水泥土的无侧限抗压强度分布规律与影响因素,以及室内水泥土与现场MJS水泥土的强度关系。结果表明:现场水平MJS桩体存在夹泥现象,夹泥程度会显著影响桩体强度;28 d龄期时苏州5-1粉质黏土和6-1黏土层中现场MJS水泥土与相应土层40%、45%、50%水泥掺入比的室内水泥土强度平均值之比分别为0.87和0.55。MJS桩体截面上的强度分布具有空间变异性,主要与重力作用和土体的不均匀性以及由此引起的混合不均匀性相关;相比较均匀的苏州6-1黏土层,5-1粉质黏土层夹粉粒,易形成更不均匀的注浆型桩体,强度的离散性更大。研究成果可为水平MJS加固工程的设计和检测提供参考。

越江盾构切削江堤抗滑桩影响及MJS加固效果分析

为研究盾构穿越江堤并切削抗滑桩对江堤稳定性及周围土体变形的影响,并探究MJS工法在此类工程中的应用效果,以南京建宁西路大直径盾构切削江堤抗滑桩工程为背景,采用三维有限元数值模型,分析了在有无MJS工法加固两种情况下两台盾构机并行穿越江堤全过程中的江堤和抗滑桩变形规律.研究表明:盾构穿越江堤过程中,堤顶土体受扰动最严重;MJS加固能有效分担滑坡推力、控制土体与抗滑桩的变形.

低净空大直径MJS工法在盾构穿越地下通道中的应用——以珠三角城际新白广机场T1—T2区间为例

为解决在低净空内实现大直径MJS垂直桩的施工精度与质量控制难题,针对该工法在珠三角城际轨道交通新白广机场T1—T2区间盾构下穿机场地下通道工程中的应用,开展施工技术研究。首先根据项目概况与地质条件,制定本次下穿方案与土体预加固作业安排。然后,针对本工程中的MJS施工难点,对关键控制技术进行研究。最后,分别从成桩质量、结构位移、效益评价3方面综合分析其加固效果。研究结果表明:1)通过改造吊物装置系统,可在低净空内实现加固作业,极大地提高施工适应性;2)采用特制的合金钻头与主机水准仪可实现高精度成孔,且使用高压注浆系统可实现大直径优质桩体;3)改进后的MJS工艺既保证了加固效果,又可有效规避地下障碍物及管线,其微扰动效果也确保了施工期间机场地下通道结构的正常通行。

富水粉砂地层水平MJS桩施工对周边环境的影响及控制研究

全方位高压喷射工法(metrojetsystem,MJS)具有全方位、高精度、排泥集中等优点,在复杂地质条件和盾构穿越既有车站等不利施工工况下有着较强的适应性。为研究水平MJS成桩对周围粉砂地层的影响,优化水平MJS设计施工参数,以苏州轨道交通6号线苏锦站富水粉砂地层中MJS试桩工程为背景,采用现场试验的方法研究水平MJS成桩引起地下水位、超静孔隙水压力、土压力和深层水平位移的变化规律。研究结果表明:试桩期间水平MJS喷浆时超孔隙水压最大增加了46.1 kPa;喷浆使地下水位最大上升3.6 m,停止喷浆后水位最大下降1.5 m;土压力的变化趋势与孔压一致,喷浆时土压最大上升40.6 kPa。由于粉砂层引孔过程中土体自支能力不足,易塌孔,本次施工中引孔时的测斜最大发生1.2 mm的内倾,喷浆时测斜最大发生了2.2 mm的内倾。苏州地铁8号线时代广场站水平MJS施工期间车站底板最大位移值为0.8 mm,满足规范要求。粉砂层MJS施工过程中在水泥浆液中加入3%掺量膨润土,可防止出现塌孔和抱钻现象。

MJS工法桩在明挖隧道地连墙槽壁加固中的应用

基于MJS工法桩在南京建宁西路过江隧道明挖段的试桩应用,介绍了MJS工法桩的施工参数。开展了MJS工法桩无侧限抗压强度试验、渗透性试验、水平位移试验、孔隙水压力试验。试验结果表明,MJS工法桩成桩较为均匀,其渗透系数ki的数量级能够在全深度范围内有效的降为10^(-9)cm/s,能较好地切断基坑内外的水力联系。其取芯强度大于设计值1.5 MPa,但沿深度方向存在一定程度的不均匀性。MJS工法桩施工时将会对周边环境产生影响,超静孔压会变大且周围土体距离桩中越近其侧向位移越明显。

基坑开挖引起下卧既有电力隧道变形的控制技术研究

基坑工程对周围管线的影响是基坑工程环境土工问题的重要研究内容。上海市轨道交通9号线二期杨高中路站新建出入口上跨于Φ3000 mm的电力隧道正上方,为了预防基坑开挖对下方电力隧道可能带来的过大变形,采用了MJS工法进行坑内外土体加固,分区分块开挖,并借助于有限元分析对基坑开挖造成的隧道变形进行了预测,同时在隧道内安装静力水准仪、表面式测缝计和远程通讯设备开展结构变形实时监测,基于监测数据实现反馈施工,通过这一系列手段实现了对电力隧道结构在上方基坑开挖情况下的变形控制,确保了电力隧道结构的安全。对监测数据的分析表明:利用MJS工法进行土体加固变形控制具有良好的效果,隧道结构变形实时监测系统能及时有效地反映隧道结构状态,为反馈施工提供决策依据。

盾构近距离穿越高架桩基的施工影响与保护措施

上海长江西路越江工程规模为双洞6车道盾构法隧道,采用外径为15.43 m的超大泥水盾构进行掘进施工。根据线路规划方案,该隧道需要近距离往返2次穿越逸仙路高架和地铁3号线高架桥墩桩基。盾构隧道的直径较大,并与高架桩基间的距离约为1 m,且不符合相关工程保护条例的要求,因此,有必要对盾构隧道近距离穿越高架桩基的施工影响和保护措施进行研究。借助有限元数值分析,模拟隧道近距离穿越高架桩基的施工过程,在考虑盾构施工引起地层损失的基础上,采用全方位高压喷射工法(MJS)加固桩基,并考虑不同的加固范围,分析施工对桩基变形和承载力的影响,提出一种安全经济的桩基保护措施。通过与实测数据对比,验证了提出的桩基保护方案的合理性。

MJS水平桩加固在盾构下穿既有隧道中应用研究

以在富水砂层中,长沙地铁4号线近距离下穿上覆2号线运营隧道工程为背景,对Metro Jet System(MJS)水平桩加固在盾构下穿既有隧道中的应用进行研究.通过现场钻孔取芯与室内试验,并在地表和2号线隧道内布置竖向位移监测点、管片应力监测点,研究MJS水平桩的成桩效果,以及盾构掘进时周边地层与上覆隧道的变形响应规律.研究表明:MJS工法桩直径为2 m左右,抗压强度达到3 MPa以上,均满足设计要求;盾构下穿时,上覆隧道沉降呈高斯曲线分布,最大沉降4.33 mm;由于盾构开挖的卸载,相交位置处上覆隧道断面在水平方向被挤压,产生的最大附加应力为1.4 MPa;地表最大沉降为1.1 mm,其中,MJS水平桩加固区域,地表沉降相对较小.总体来看,MJS水平桩加固效果较好,可为类似工程的实施提供借鉴.

MJS水平旋喷桩在京沈高铁盾构隧道联络通道中的应用

针对北京地区以细砂、粉质黏土、粉细砂等软土为主且带有微承压性的富水软弱地层,京沈高铁盾构隧道5#和6#联络通道因地面有建筑物无法采取地面加固措施,为防止联络通道在预加固过程中地层沉降或隆起、因地层加固效果不佳在开挖过程中发生涌水涌砂、掌子面垮塌等风险而引起地面建构筑物坍塌破坏,采用MJS工法向下半圆方式进行喷射的超高压水平旋喷桩加固地层,取得了良好的成桩和止水效果,有效提高土体自稳能力、隔断承压水,最大程度减少联络通道地层加固和开挖施工对地面房屋的沉降影响。在MJS加固期间,地表隆起最大值仅为0.93 mm,开挖和衬砌完成后的最大沉降值仅-2.85 mm,满足房屋鉴定评估控制值的要求,保证了地面建筑物的安全。证明在城市内富水的黏土、粉质黏土、粉细砂层中采用水平MJS工法进行水平旋喷桩加固地层效果显著,可以获得良好的社会效益和经济效益。

MJS工法在砂卵石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道的应用

依托在建长沙轨道交通4号线盾构区间,对砂卵石复杂地层下穿既有2号线运营区间预加固保护措施进行研究,并对多种预加固方案综合比选,最终采用MJS(全方位高压旋喷加固)工法对既有2号线进行预加固保护。工程实践表明,MJS工法水平加固过程中,既有2号线变形可控,最大变形约7 mm,加固体强度可达5～8 MPa,确保了4号线盾构穿越过程中既有区间的运营安全。这是国内首次在该类地层采用MJS工法对小净距既有运营线路进行水平预加固,可为今后类似工程提供参考和借鉴。

基于地铁喷射注浆系统的止水帷幕试验研究

对地铁喷射注浆法应用于某地铁工程围护结构止水帷幕先期试验的监测数据进行了深入分析。研究结果表明:直桩或斜桩在施工时对周围土体的深层水平位移的影响范围为距桩心3 d范围内,而在1 d范围内影响特别明显;MJS法能改善距桩心1.5 d范围内的土体强度,而在0.5 d^1.5 d范围内,桩体与土体之间将形成一强度由强到弱的过渡区;直桩施工时在距桩心1 d范围内的地表土体将隆起,而在1 d^2.5 d范围内将下沉。

抽水井附近MJS桩施工引起的土体位移

在复杂的场地条件下,尤其是场地内存在抽水井等不良地质条件时,MJS桩施工对周围土体位移的影响仍然缺乏深入的认识。基于上海某基坑工程,对附近存在抽水井时MJS桩垂直施工引起的土体位移进行监测,包括地表垂直位移、深层土体垂直位移、深层土体水平位移,施工结束后在设计桩边界和抽水井之间钻孔取样。研究结果表明:MJS桩垂直施工期间地表微隆起,深层土体的水平位移比垂直位移大;在距设计桩边界1 m处,土体最大水平位移(32.86 mm)的67%是受抽水井影响。抽水试验使抽水井周围土体细粒含量减少,MJS桩在附近施工时,高压水泥浆更容易切割土体,成桩直径更大,从而土体水平位移明显增加。因此,工程上应重视附近存在抽水井时MJS桩施工引起的土体侧向位移。

富水砂土地层中水平全方位高压喷射(MJS)桩施工环境影响的数值分析

基于长沙地铁4号线全方位高压喷射(MJS)桩试验,采用流固耦合数值模拟方法研究富水砂土地层中水平MJS桩的施工扰动影响。对各施工阶段引起的地层超静孔隙水压力和地层变形进行分析,揭示水平MJS桩施工对地层环境的影响规律。数值模拟结果与现场实测孔压回归分析获得的趋势线基本一致,验证了数值模型的合理性。通过数值分析表明:在喷浆施工阶段,MJS桩孔扩张引起上覆土层隆起;在喷浆结束成桩阶段,MJS桩体受到地层压力产生压缩引起上覆土层沉降。施工诱发超静孔隙水压力幅值约为50 kPa,影响范围为桩体10 m附近,富水砂土地层中孔压增量消散迅速,能够在桩体施工时间段内基本消散完毕。通过MJS法的主动排泥装置将地内压力限制在可控范围内,能够使其诱发的环境影响较小。

MJS加固试验桩水化热对温度场影响研究

为确定MJS+水平冻结法联合加固的冻结开冻时机,对MJS加固水泥土试验桩水化放热规律进行研究。采用直接法测定水泥水化热获得不同水泥质量掺量(40%、45%、50%、60%、70%)的水化热和水化放热速率,利用水化热室内试验所得数据进行数值模拟预测MJS加固体温度场变化规律,并结合现场MJS试验桩温度实测数据进行对比分析。结果表明:1)MJS水泥土试验桩的中心温度随水泥质量掺入比增大而提高;2)试验桩温度模拟值与实测值变化趋势相近,验证了数值模拟的正确性;3)MJS水泥土试验桩的中心温度先升高后缓慢降低,5 d左右水化放热量达到峰值,温度为56.1~69.2℃,水泥土水化放热随水泥质量掺入比的增大而升高;4)大体积水泥土因水化作用中心温度上升较大,单桩MJS水泥水化热在施工后30 d基本释放完成,故宜在30 d后进行人工冻结加固。

MJS工法与高压旋喷桩(双重管)挤土效应对比试验研究

为研究MJS工法和高压旋喷桩(双重管)在软土地区对周边环境影响的异同,反映二者的挤土效应差异,通过现场试桩试验,分别实时采集MJS工法和高压旋喷桩施工期间的土压力、孔隙水压力、深层土体位移等数据。研究表明:1)MJS工法和高压旋喷桩在施工期间均表现出不同程度的挤土效应,但MJS工法表现出的挤土效应基本可以忽略不计。2)高压旋喷桩施工引起的最大土压力及最大孔隙水压力均大于MJS工法施工引起的土压力和孔隙水压力,高压旋喷桩最大压力值与MJS工法最大压力值之比均大于2.00,高压旋喷桩最大孔隙水压力值与MJS工法最大孔隙水压力值之比均大于1.33。3)MJS工法施工引起的土体水平位移明显小于普通高压旋喷桩施工;MJS工法和高压旋喷桩均表现出表层水平位移较大,而随着深度增大,土体水平位移逐渐减少的特点。4)随着水平距离逐渐增大,MJS工法和高压旋喷桩施工引起的同深度土压力、孔隙水压力均逐渐减小。

宁波软土地区MJS工法桩施工对临近既有建筑物的影响分析

为解决围护桩施工时的挤土效应对临近既有建筑物变形的影响,基于宁波地区首例MJS工法桩应用实例,详细介绍了MJS工法桩的施工原理,并提出了一套适合宁波软土地区的施工和设计参数。最后,采用建筑物沉降位移、建筑物倾斜、地表沉降和深层土体位移等动态跟踪监测手段得到了MJS工法桩施工期间临近既有建筑物的沉降和倾斜变化规律、周边地表的沉降变化规律以及深层土体的变形规律,并进行了MJS工法成桩质量情况分析。结果表明:1)MJS工法桩施工期间对周围环境影响很小,基本上可以忽略不计;2)MJS工法桩的水泥掺量大于50%时,其单轴抗压强度大于1.49 MPa;3)在淤泥质土中MJS工法的成桩质量会随着加固深度的增大而降低。

交叠车站下穿段MJS+水平冻结冻胀位移场研究

交叠车站下穿段隧道进行开挖前首先要进行加固处理,以南京新建地铁7号线下穿既有10号线中胜站工程项目为背景,为控制施工引起既有运营车站的变形,采用MJS+水平冻结法联合加固方案。为掌握MJS+水平冻结联合加固的冻胀变形、冻胀位移场发展规律及其影响因素,进行冻胀位移场数值模拟。研究结果表明:在积极冻结过程中,“山”字形水泥土加固区内部及其左右两侧产生向上的变形,底部则产生向下的变形;水泥土加固区变形相比内外侧砂土变形较小,水泥土对抑制冻胀作用效果明显;地层初始温度越低,冻胀变形影响范围越广,变形值越大,在冻结40 d、地层初始温度为18℃时,既有车站底板在距中轴线水平距离12 m处产生最大冻胀变形,为6.97 mm,小于允许冻胀变形10 mm;在相同地层初始温度下,盐水温度越低,隧道埋深越浅,冻土帷幕越厚,冻胀产生的变形越大,实际工程中可通过优化盐水降温计划抑制冻胀变形以减小对周边环境的影响。研究结果可为相似工程提供设计参考理论依据。