1 引言
在软土地层中使用管幕暗挖法施工地铁车站时，由于车站断面尺寸较大，水平开挖极易造成开挖面失稳等问题[1]，常规的加固工艺无法满足施工要求，因此提出采用水平MJS工法对土体进行加固，既而需对MJS工法桩的强度、均匀性提出更高的要求。
在上海轨交12号线龙漕路站建设中，试验了MJS工法桩在软土地层内的成桩效果。试验采用P.O.42.5水泥结合常规MJS施工参数，施工2根半圆桩并进行取芯强度检测，同时采用P.O.42.5水泥和42.5P. Ⅱ抗酸水泥混合黏土及砂土制作水泥土小样进行抗压强度试验。试验结果：第一根桩在④1层黏土中芯样均匀，但强度仅0.1MPa；第二根桩在④1层黏土中芯样显示不连续性，夹泥较多，局部强度达到3.46MPa，但在⑤2层砂土中，几乎无强度，芯样不成形。
为了进一步研究满足管幕暗挖工艺要求的高强度MJS工法桩，进行新的水泥浆配比试验。有机化合物或聚合物作为外加剂在混凝土工业中广泛应用，其对水泥水化过程产生显著影响[2]。本次研究利用竖向MJS设备，采用不同水灰比，按不同比例掺入TDSCNVIVID-300(CN)超强晶核以及TDSCNVIVID-640聚羧酸分散剂，共试验8根有效长度为6m的工法桩，分别对不同材料参数的工法桩进行钻孔取芯，进行抗压强度检测，并分析成桩效果。
2 试验情况
2.1 试验区域
试验位于上海市轨道交通14号线工程桂桥路站场区内。由于桂桥路站是首次拟采用管幕暗挖法施工的车站，结合桂桥路站管幕暗挖对开挖面的加固需求进行原位MJS试验，本次MJS试验试验位置详见图1。
图1 MJS工法桩试验位置示意图
试验场地内各土层物理学参数见表1。其中MJS试验桩位于③淤泥质粉质黏土及④淤泥质黏土中。
表1 试验场地土层物理学参数
2.2 试验方案
2.2.1 布桩设计
共对8根MJS工法桩进行试验性施工：1号桩按常规参数施工，施工半圆桩，设计桩径2m，作为本次试验的对比桩，另有7根桩（2号~8号）为添加外掺剂的试验桩，施工全圆桩，设计桩径2.4m，桩间距4m，平面布桩详见图2。桩底均进入④层3m，桩顶均进入③层3m，试验场地地面标高为+4.5m，该地④层与③层交界处平均标高为-6.2m，故本次试验桩桩顶标高-3.2m，桩底标高-9.2m处，有效桩长6m。桩深位置详见图3。
图2 MJS工法桩平面布置示意图
图3 MJS工法桩剖面位置示意图
2.2.2 常规参数设计
桂桥路站MJS试验采用P.O52.5普通硅酸盐水泥，具体施工参数详见表2。
表2 桂桥路站MJS试验常规参数
2.2.3 特殊水泥浆参数设计
除常规参数外，桂桥路站MJS试验的水泥浆还采用了2种外掺剂进行试验，外掺剂分别是TDSCNVIVID-300(CN)超强晶核以及TDSCNVIVID-640聚羧酸分散剂。
TDSCNVIVID-300(CN)超强晶核是一种可促进水泥水化反应的水泥基建筑材料外加剂。它富含具有纳米结构的无机微晶与有机聚合物的杂化颗粒，可以诱发水泥水化形成 C-S-H 凝胶，降低水泥水化反应活化能，提高水化反应速率，促进硬化期强度快速发展，显著提高混凝土早期强度。
TDSCNVIVID-640聚羧酸分散剂是一种具有梳型结构的聚羧酸醚共聚物。 具有出色的减水率，能显著改善混合物的和易性，降低水泥浆黏度。
3 试验过程
2018年1月21日至1月30日在桂桥路站场区内进行MJS成桩试验。桩机就位后调整垂直度，1号桩采用φ2.8mm泥浆喷嘴，调整气、水、浆参数至设计参数，下钻杆并检查压力数据和阀门是否正常，钻杆深度达到13.7m后开始成桩，摆喷180°，泥浆采用1：1水灰比纯水泥浆，提升速度保持在5cm/min以下，提升过程中地内压力随提升高度，桩体正上方土体的重度变化随时根据地内压力系数进行调整，保证相对恒定的翻浆量及成桩桩径。
2号~8号桩施工流程同1号桩，由于泥浆水灰比小，较稠，因此采用∅3.6mm泥浆喷嘴，按360°全圆成桩，提升速度保持在2.5cm/min以下。
每根桩完成后7d进行第一次取芯，取芯位置分别位于桩中心80cm、100cm处。28d后进行第二次取芯，取芯位置分别位于桩中心100cm、120cm处。芯样长度6m。
4 试验结果分析
分别对比分析各芯样在③号土层内、③④号土交界面、④号土层内的成桩均匀性，以及平均强度。具体分析详见表3。
表3 成桩效果对比分析表
从成桩对比分析表中可以得出，1:1水灰比试验桩7d取芯无强度，28d取芯强度一般；2号~4号掺入超强晶核的MJS工法桩7d早期强度高，28d后期强度有所降低，在距离桩中心120cm处可取得有效芯样，可判断成桩的有效直径不小于2.4m，芯样强度随着水灰比的减小而有所增加；6号、7号、8号桩水灰比极小，浆液较为粘稠，容易堵塞管路，减小喷浆压力，常规工程施工中几乎无应用，通过掺入分散剂有效降低了泥浆黏度，在距离桩中心100cm处可取得有效芯样，可判断成桩的有效直径不小于2m。
综合对比分析，本次试验的3号、6号桩试验结果相对较好。采用水灰比1:1，加入10%超强晶核的配比泥浆施工的3号MJS工法桩成桩效果良好，强度高，在③④号土层交界面处有缺陷，均匀性差，芯样不连续，夹泥较多；采用水灰比0.5:1，加入0.5%分散剂的配比泥浆施工的6号MJS工法桩成桩效果好，强度高，芯样连续，夹泥现象较少，均匀性好。
5 结语
通过本次MJS成桩试验可以看出，加入超强晶核的MJS试桩强度较高，为3~3.4MPa，成桩均匀性在④号土中较好，在③号土中一般，在③④号土交界位置较差，成桩直径较大；掺入超强晶核的MJS工法桩早期强度高，后期强度有所降低；低水灰比的水泥浆掺入分散剂可有效降低水泥浆黏度，提高成桩均匀性，强度可达到2.6~3MPa，成桩桩径相对较小；相较于龙漕路试验中发生的整段桩体连续性差，强度低的情况有较大提高；本次MJS试验中3号及6号桩参数可应用于即将实施的桂桥路管幕暗挖工程中，水平管幕围护的缺陷也可利用高强度的MJS工法桩进行补强。
摘自《上海隧道》