以上海某轻轨车站换乘通道建设为例，详细介绍了MJS工法在复杂条件下的应用，探讨了MJS工法的施工参数，同时采取了一系列保护措施保证施工对桩基等结构无损坏。现场施工以及监测数据都表明MJS比传统工法具有更强的优越性，能够进行地基和支护结构加固，并有效地保护了周边的重要建筑物，值得类似重要工程借鉴和应用。
▍一、引言
近年来，城市交通压力不断增大，城市轨道交通建设成为解决城市交通压力的重要手段。随着轨道交通规模的不断增大，带来了许多具有挑战性的工程难题。
目前很多换乘车站都是在已有的车站基础上进行改建，或通过旁通道将不同线路的车站进行联通。在这些轨道交通工程的建设过程中，基坑的开挖如何保证对已有建筑的扰动最小，如何确保临近地铁线路的正常运营成为了目前工程界面临的一个普遍的难题。
日本在传统旋喷工艺基础上，通过加入了多孔管排泥装置，克服了传统旋喷工艺压力过大，对周围环境影响较大的缺点，形成了新型的MJS(MetroJetSystem)工法。目前，MJS工法在日本应用相当广泛，已经能够进行水平、倾斜、垂直和超大深度的地基加固和进行围护工程施工。MJS工法在2008年引进国内，在上海进行了几次实验性的运用，并且取得了良好的效果。在上海某轻轨车站换乘通道基坑工程中，MJS工法的运用成功解决了许多工程难题，很好地保护了上部结构和周边环境的为稳定。
▍二、工程概况
该轻轨车站换乘通道基坑位于一条轻轨线路和两条地铁线路交汇处，根据规划，轻轨线路要完成与两条地铁线路的换乘，以便达成新建地铁线路与已有线路网的有效连接，该车站也将成为区域内的重要换乘枢纽。由于换乘条件的限制，换乘通道的需要在轻轨车站的下部完成建设，因此该基坑工程位于轻轨车站下部，位于已有建筑物的底部(基坑及周边环境如图1所示)。
2.1 地质情况
场地周边的工程地质情况如表1所示。
场地浅部地下水属潜水类型。本次勘察期间测得的地下水静止水位埋深为1.10m，其相应标高为3.13m。场地地下水高水位埋深可按0.5m，低地下水位埋深按1.5m。
场地微承压水主要分布于第④2层，据上海地区工程经验，其水位埋深一般在3～11m。本工程基坑深约7m，且④2层在场地厚度较薄，故微承压水对基坑设计和施工基本无影响。
2.2 工程特点
工程主体基坑位于轻轨站内，基坑断面长度约30m，宽度15m，长条形基坑为自动扶梯部分，斜坡开挖。施工区域主要分布9根轻轨立柱承台基础。其中，6个承台基础紧贴基坑围护外侧，中间3个承台基础位于基坑中间(如图2)。本工程必须要确保轻轨站结构不受影响的前提下才可进行施工，也就是说不影响基坑内及基坑外的9个承台基础，同时不能对周边道路及地铁线路造成影响，因此施工难度相当大。
(1)基坑围护施工难点：基坑围护体紧邻建筑物承台和已有PHC管桩，施工时会对承台产生较大影响，施工保护难度大。
(2)地基加固施工难点：基坑处于已有车站下部，在开挖前必须对深层地基进行地基满堂加固，加固过程会对承台下的PHC管桩产生侧向压力。对桩基的保护难度大。
(3)基坑开挖施工难点：基坑开挖施工是本工程施工风险最大的阶段，挖机设备自重及挖土放坡均会使PHC管桩受到侧向土压力，破坏承台基础稳定性。同时，开挖完成后承台及PHC管桩始终处于暴露状态，有较大安全隐患。
(4)主体结构施工难点：主体结构施工周期较长，承台下的留土将进一步塌方，可能对管桩基础造成影响;同时管桩暴露时间过长有较大的安全隐患。结构完成后，承台下的土体会不同程度流失，对承台的稳定性造成影响。
(5)变形控制要求高：在该工程中，由于对上部建筑变形控制要求很高，同时对临近地铁线路的变形控制要求严格。该换乘通道基坑的变形控制等级为一级，最大沉降量小于7mm，围护墙体最大水平位移小于10mm。
▍三、MJS工法在工程中的应用
3.1 施工方案比选
结合周边环境、地质条件等本通道下穿三号线宜山路部分先后考虑过顶管法、管棚法、明挖法三种施工方案，三种工法从技术上都是可行的，各有利弊。
(1)顶管方案：采用顶管法施工，两根3000×3000的顶管从轻轨车站承台下桩间穿过。轻轨站与地铁站间设有顶管到达井，顶管设备需解体后吊出。顶管法施工技术是比较成熟的，但是受设备限制通道宽度较窄;另外两根通道不能同时顶进，而顶管设备解体吊装工序较多;工期较长。
(2)管棚法：管棚法施工是在超前管棚支护下开挖，开挖后施做初期支护、二次衬砌的一种工法。此工法优点是施工机具简单，断面尺寸也比较灵活，有效断面最大2×4000×3050。缺点是此工法对侧向位移控制较差，施工难度大；工期较长。
(3)明挖方案：此工法的优点是通道的断面在三种工法中最大，有效断面2×4500×3100，工期短；造价较低。缺点是施工期间需施工围挡，对轻轨线运营(人流进出站)影响较大。
几种工法各有利弊，经综合比较，最终确定采用施工安全可靠且工期较短的明挖法施工。
3.2 MJS工法基坑支护
在基坑开挖支护方法方面，换乘通道选择在车站中部两跨间没有夹层部分通过，施工净空约6.2m，因为时空净空过低不能采用SMW工法。如果采用旋喷桩，旋喷压力会对车站下部桩基础产生影响，影响上部结构安全，综合考虑了各种因素后决定选择目前国内最为先进的MJS喷射工法内插型钢作为支护结构。
MJS工法在传统的高压旋喷工艺基础上，采用了独特的多孔管和前端装置，实现了强制排浆，将多余的泥浆通过排泥孔排出，并且通过前端地内压力监测装置来对地内泥浆压力进行监测，保持泥浆压力稳定，从而减少了对周边环境的影响，压力的降低还能进一步保证成桩的直径。MJS工法原理图如图3所示。
MJS工法具有良好的施工性能，日本的MJS工法发展较为成熟，现今已可以进行垂直，倾斜和水平施工(图4)，相对于其他的旋喷施工工艺，具有深度大，桩径大，对周围环境影响小的特点。国内的MJS工法主要应用在垂直施工中，在本工程中，采用垂直施工工法，对地基进行加固，围护结构采用型钢加旋喷的施工方式。
在该工程中，乘台下基础为PHC高强度预应力管桩，第一节桩长12m。围护深度及插入比根据稳定性验算等得到。最后确定围护体系采用Ф650MJS桩插500×300H型钢，隔一插一，桩长10.8m，插入比1:0.74。为满足开挖过程围护结构稳定性及控制围护结构变形，减少围护结构变形引起的对上部结构影响，坑底采用满堂旋喷加固，加固深度为坑底下4m。轻轨站内地基加固也采用MJS工法。施工的主要技术参数如下表：
在承台保护方面，MJS工法具有可控角度摇摆喷浆的特性，可以很好的对承台和桩基进行保护，在承台附近的MJS桩全部向基坑外方向喷浆，避免直接喷浆对承台及桩基础造成影响。同样，利用MJS桩可控角度摇摆喷浆的特性，在地基加固施工以前，首先进行紧贴承台四周的土体进行加固，加固深度为承台底标高～地基加固底标高，使承台下的土体内外隔离，不仅能够避免满堂地基加固时的土压力直接传递至PHC管桩上，而且在基坑开挖时起到了护壁作用(图5)。
传统的SMW工法是先搅拌再插入型钢，由于旋喷施工时间和场地空间的限制，如果按照先旋喷再插入型钢的施工顺序，旋喷体有已经硬化的可能性，影响型钢的插入，因此该工程提出了先插后喷的施工工艺，先将型钢插入底层，然后再在型钢之间进行旋喷施工(图6)。
为了保证旋喷压力对周围环境影响较小，在施工的过程中对旋喷压力、浆液流量等进行实时监测，保持压力稳定，并且对结构立柱等的变形进行实时监测。同时制定了应急预案，一旦出现问题可以及时反应。
▍四、结果分析
在地基加固和围护结构完成后，开挖区周围九根立柱的最大沉降值为2.44mm，最大位移值为0.52mm，在基坑开挖结束后，开挖区周围九根立柱的最大沉降为4.12mm，最大位移值为1.38mm，(图7)。以上结果说明，上部结构受地基加固和基坑开挖的影响较小，变形满足了对上部结构的保护要求。同时，在进行地基加固和基坑开挖的时候，车站上部轻轨列车的都正常运营，并未受到影响。开挖后观察发现承台和桩基都无损伤，情况良好。
基坑开挖完毕后，围护结构墙顶最大沉降值为4.65mm，位移最大值为4.64mm，均小于变形控制值。在开挖结束到结构整体完成时，围护墙体变形保持稳定，没有继续增大；同时上部结构变形也保持稳定，没有继续增大。
从最终的监测结果来看，MJS工法在该工程中的应用效果很好，变形控制都满足要求，很好地保护了上部结构的稳定，同时没有对上部的轻轨列车和周围两条地铁列车造成影响。
▍五、结语
综上所述，在既有建筑下面采用MJS工法作为基坑支护结构和进行地基加固是切实可行的，并在实际工程中得到了验证，对以后类似工程有着积极的借鉴意义，通过以上分析主要得出以下结论：
(1)MJS工法是一种新型的旋喷工艺，能够适应复杂的场地周边环境，很好地控制地面位移和土体位移。MJS工法具有低场地净高施工特点，在场地净高不足时具有很大优势。
(2)MJS工法的适用范围广泛，可进行水平倾斜超深垂直施工，同时具有成装直径大，桩体质量稳定的优点。
(3)现场施工情况表明，MJS工法的旋喷压力稳定，同时配合其可控角度摇摆喷浆的特性可以保证不会对既有建筑的基础造成破坏。
(4)既有建筑下面进行改建，建筑的变形控制和周边环境的保护是一大难题，若能与MJS工法结合，能够很好的保护周边环境，施工风险也能降低。
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编辑整理：项敏
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