浅谈MJS工法的施工原理及应用

浅谈MJS工法的施工原理及应用

摘要：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。这些加固方法都有一个共同的特点：施工过程中会产生较大的挤土效应，施工过程中会产生地面隆起，地表开裂，影响周围建筑物、构筑物、市政管线的正常使用，甚至产生更为严重的破坏。MJS工法施工工艺，是一种微扰动注浆施工技术，能很好地解决这一问题。

关键词：mjs工法、地基加固、适用范围

一、MJS工法

MJS工法(Metro Jet System)又称全方位高压喷射工法，最初是为了解决水平旋喷施工中的排浆和环境影响问题而开发出来的，之后由于其独特优势和工程需要，又应用到倾斜和垂直施工上。

1、工艺原理

MJS工法在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用了独特的多孔管和前端造成装置(习惯称之为Monitor)，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，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。

2、工艺特点

可以“全方位”进行高压喷射注浆施工

MJS工法可以进行水平、倾斜、垂直各方向、任意角度的施工。特别是其特有的排浆方式，使得在富水土层、需进行孔口密封的情况下进行水平施工变得安全可行。

特点一：桩径大，桩身质量好

喷射流初始压力达40MPa，流量约90～130 l/min，使用单喷嘴喷射，每米喷射时间30～40min(平均提升速度2.5～3.3cm/min)，喷射流能量大，作用时间长，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MJS工法成桩直径较大，可达2～2.8m(砂土N<70，粘土C<50)。由于直接采用水泥浆液进行喷射，其桩身质量较好。

特点二：对周边环境影响小，超深施工有保证

传统高压喷射注浆工艺产生的多余泥浆是通过土体与钻杆的间隙，在地面孔口处自然排出。这样的排浆方式往往造成地层内压力偏大，导致周围地层产生较大变形、地表隆起。同时在加固深处的排泥比较困难，造成钻杆和高压喷射枪四周的压力增大，往往导致喷射效率降低，影响加固效果及可靠性。MJS工法通过地内压力监测和强制排浆的手段，对地内压力进行调控，可以大幅度较少施工对周边环境的扰动，并保证超深施工的效果。

特点三：泥浆污染少

MJS工法采用专用排泥管进行排浆，有利于泥浆集中管理，施工场地干净。同时对地内压力的调控，也减少了泥浆“窜”入土壤、水体或是地下管道的现象。

二、MJS工法施工1、施工机具 MJS施工成套设备包括：成孔系统、注浆系统、强制排浆系统、监测管理系统和动力系统。

成孔系统：MJS喷射注浆机本身一般不具有钻孔能力，因此注浆前需采用回转钻机成孔。成孔系统设备主要有：回转钻机、泥浆泵、钻孔测斜仪等。

注浆系统：包括水泥筒仓、自动拌浆机、高压注浆泵、MJS专用喷射注浆机、空气压缩机等。

强制排浆系统：多孔管、强制吸浆装置、高压清水泵、泥浆运输车等。

监测管理设备：流量计、土压计、压力表等。

动力设备：电动机、输配电设备等2、MJS工法施工步骤

施工放样：根据确定的设计图纸进行现场放样，准确测量注浆孔位置，桩位偏差不大于5cm。钻孔：工程钻机预成孔，成钻时保持钻孔垂直度（水平mjs施工或其他角度的施工时，保持预定角度）。注浆机就位并放入多孔管：预成孔完成后，注浆机就位；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。连接多孔管，并逐根放入孔内，直至设计底标高。对接时，认真检查密封圈情况，看是否缺失或损坏，压力是否显示正常。检查各施工参数：喷头到达预定深度后，先开回流气和回流高压泵，确认排浆正常时，开启高压水泥泵并逐步增压，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。

分段提升注浆管，直至设计顶标高。当提升一根注浆管后，对注浆管进行拆卸，注意在拆卸过程中，认真检查密封圈和数据线的情况，看是否损坏，地内压力显示是否正常。如有问题及时排除。拆卸后，需及时对注浆管进行冲洗及保养。管路清洗：施工结束后，立即用清水冲洗注浆管路及注浆泵，防止管路堵塞。3、MJS工法加固土体分为两个阶段：

第一阶段为削孔阶段：削孔时将1.5m的钻杆和前端装置连接，顶出多孔管，直到计划施工深度。若地基较硬，需要长距离施工时，可用多层双孔管施工，成孔过程也可采用G2-A工程钻机或阿特拉斯钻至设计深度，预先成孔，成孔直径为200mm左右。

第二阶段为摇摆喷射阶段，通过安装在钻头底部侧面的特殊喷嘴，置入土体深度后，用高压泵等高压发生装置，以40Mpa左右的压力将硬化材料及空气从喷嘴喷射出去，并一边将多孔管抽回。由于高压喷射流具有强大的切削能力，因此，喷射的浆液一边切削四边土体，土体在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例及质量大小有规律地重新排列，浆液凝固后，便在土中形成各种形状的加固体。

三、MJS工法施工的优越性

MJS工法摇摆喷射是采用步进喷射，即一步一步向上喷，一步作为一个步距，通常每一个步距为25mm，每一个步距来回喷射一个单位时间，单位时间根据摇摆角度确定。当是360°喷射时，单位时间为60s。

该工法通过射流作用强制性破坏原地层结构，只要是高压射流能破坏的土层皆可施工。尤其是对于隧道顶部和底部的加固，它能够在较小的空间里对土体进行加固，对施工场地要求不高。

MJS工法不需要对地层进行开挖，只需要用钻杆钻个200mm左右的孔，通过设定摇摆角度，便可喷射出各种形状的加固体。

加固体的半径和许多因素有关，其中包括喷射压力P、提升速度S、现场土的剪切强度τ、喷嘴直径D和浆液稠度B等：R=f（P，S，τ，D，B……）

加固范围与喷射压力P、喷嘴直径D成正比，而与提升速度S、土的剪切强度τ和浆液稠度B成反比。

加固强度与单位加固体中的水泥含量、水泥浆稠度和土质有关。单位加固体中的水泥浆含量俞高、喷射的浆液俞稠，则加固强度愈高。此外，在砂性土中的加固强度显然比在软弱粘性土中的加固强度高。

MJS工法造成的加固体直径可达到3m，这是因为钻头上的特殊喷嘴装置周围有一个环状的空气喷射环。当喷射水泥浆时，压缩空气也同时喷射，在液体喷射流的周围就形成了空气保护膜。这种喷射方法用在土体或液体介质中喷射时，可减少喷射压力的衰减，使之尽可能接近在空气中喷射时的压力衰减率，从而扩大喷射半径。

MJS工法采用摆喷形式，即喷嘴来回喷射，固结体的形状为扇形。加固体的形状可以自由设定，5°～360°范围内皆可施工，对施工条件的适应性强。

MJS工法具有量测和调控地内压力系统，调节地内压力就是通过调节排泥口大小从而调节排出废泥浆的流量来控制。泥浆排出是由于倒吸水流的作用，使排泥口的内部与外部形成压力差，外面的泥浆被强制吸入，水流具有向上的动力，推动泥浆排出。当施工深度超过5米时，钻杆中间需配备倒吸空气适配器，倒吸空气适配器能够产生强大动力，帮助泥浆顺利排出。

四、MJS工法施工的应用实例

上海轨道交通11号线江苏路车站盾构进出洞加固，由于施工场地小，基坑在洞门加固时同步开挖，施工区域有直径2.4m污水管和中压煤气管，因此选择MJS工法经行地基

加固，加固范围-11.3～-25m。

上海轨道交通9号线徐家汇车站换乘大厅向下加层，由于地处徐家汇商圈，紧邻地铁一号线、施工场地小、地下室净高低（4.1m），因此选择MJS工法经行地基加固及基坑围护，加固范围-7～-23.07m。

上海外滩通道福州路超大型盾构工作井加固，由于周边历史建筑物较多，施工场地内有煤气管、高压电缆线、上水管等，因此采用MJS工法经行地基加固，加固范围0～-29.56m。

上海轨道交通7号线常熟路车站，由于施工场地内有需要保护的煤气管、一墙之隔为居民小区。因此选择MJS工法经行防水帷幕施工，施工范围-2～-18.2m。

上海虹桥国际机场迎宾三路污水管保护，由于保护离地下连续墙仅30cm的两根污水管，选择MJS工法经行隔离墙施工，施工范围-4～-8.5m。

参考文献：

龚晓南主编《地基处理技术发展与展望》，中国水利水电出版社；

《全方位高压喷射工法》，MJS协会；

《地基处理手册》（第三版），中国建筑工业出版社；