IMS工法介绍-浙江吉通地空建筑科技有限公司

■ 背景

在周边环境保护要求严格时，如邻近地铁盾构隧道或老旧浅基础建筑，地基加固施工本身引起的变形不可忽略，甚至为主要影响源。减少施工变形的研究和实践一直在进行。

图1 地铁上方基坑示意

以盾构隧道为例，盾构隧道的变形保护要求高，按结构安全状况分类为Ⅰ类为例，水平变形5 mm，竖向变形5 mm，水平收敛5 mm。

盾构隧道的影响源有主要有桩基施工、土方开挖、地表超载等。而桩基施工，尤其是地基加固，是第一道防线，对周边环境的影响十分重要。

现有地基加固工艺各有利弊。我们在不断的创新和实践探索中，顺应新时代社会主义建设绿色施工要求，提出一种新的地基加固工艺，微扰动搅拌工法（IMS，Innovative Mixing System）。

■ IMS工法机特点

功率大: 最大供应压力132.5kN，最大扭矩转矩71.2kN-m
整机重量轻: 设备自重仅24.45吨
占用空间小: 设备尺寸为8.8m(长)x2.6m(宽)x3.0m(高)
效率高: 搅拌钻头直径为800~1600毫米，最大改进直径 φ1,600毫米
扰动小: 相应微变形控制
IMS工法机还可以采用特定的高压旋喷钻杆兼做MJS工法施工
（相比传统MJS工法，IMS工法机进行大口径高压旋喷时具有无需引孔，连续同向旋喷加固等优势
特定钻杆之间采用榫卯结构和高强度螺栓进行连接，可以连续快速接杆，扭矩大，不容易发生断杆等危险）

■ 钻头构造

▲搅拌水泥桩钻头

切削叶片为锯齿状，增大了掘进能力。喷浆口设置在切削叶片中间；当成桩直径大于1.2 m时，切削叶片端部另设置喷浆口，通过喷浆或喷水措施，降低施工过程叶片端部的土体强度。
自由叶片和钻杆套接，不跟随钻杆和搅拌土体运动，既提高了切削能力，又可有效防治黏土粘附钻孔和泥球的形成。
钻杆与叶片连接范围为圆形，上部通过切割工艺在外表面形成三个直面，目的是利于搅拌浆液从多边形与圆形的空隙外排。

■ IMS工法施工步骤

■ IMS工法特点

■ 微扰动特性

切削和搅拌能力强，减少了对周边土体的拖带作用，原理如同隐形钢护筒；
钻杆侧壁留置自然排浆通道，可使搅拌过程中的浆液压力与地层压力平衡，避免了浆液压力不断增高而对周边地层产生较大侧压。
垂直度高，可达1/200，进而减小搅拌阻力和对周边地层的扰动。
喷浆压力可控，不需要空气压力辅助。
设备自重轻，钻头底端下压压力可全程数控，主机与钻杆在地面形成的超载远小于三轴搅拌桩机，与MJS工法桩机相当，约14 kPa。钻头下压压力取决于搅拌深度和土体强度，当下部有盾构隧道等保护对象时，可保证附加荷载控制在15 kPa之内

■ 学术活动

▲龚晓南院士介绍IMS工法

由浙江省土木建筑学会地下工程学委会、浙江省岩土力学与工程学会地下结构与空间利用专业委员会、杭州结构与地基处理研究会地基处理专业委员会、浙江省产品与工程标准化协会装配式地下结构与绿色施工专业委员会等联合主办，由中铁隧道股份有限公司和浙江吉通地空建筑科技有限公司协办的，“IMS 工法技术研讨会”于 2019 年 8 月 31 日下午在环城北路提升改造项目部如期举行。来自全省各高校、科研、设计、施工以及建设等单位 80 余名专家和学者参加了会议，包括中国工程院院士龚晓南教授、浙江省工程勘察设计大师刘兴旺教授级高工等省内外知名土木工程师。

室内讨论以浙江省建筑设计研究院李瑛博士对 IMS 工法的研制历程、技术特点、周边环境影响等简要介绍开始，其后与会专家和学者对工法在不同地层的适应性、同其他工法的经济性、对周边环境影响的可控性等进行热烈充分的讨论，并认为该工法具有功率大、重量轻、占用空间小、效率高、周边环境扰动小等显著优点，可满足不同高标准施工要求，在充分掌握施工参数后可应用于各种复杂环境。

课题组与日本佐贺大学日野德刚教授进行学术交流
IMS工法技术研讨会
IMS工法技术观摩现场

■ IMS工法施工监测

▲IMS工法开挖后的成桩效果

为探明成桩新工艺施工过程中对周边环境产生的影响，我们对杭州市艮山中学中江花园分校及公共停车库工程和杭州市环城北路项目进行成桩新工艺施工监测、检测工作。

本项目工作内容主要包括深层土体水平位移监测、孔隙水压力监测、地表水平位移及沉降、静力触探、搅拌桩取芯及抗压强度试验。为探明施工期间对地层产生的影响，静力触探分施工前、施工后两次进场完成:深层土体水平位移监测、孔隙水压力监测、地表水平位移及沉降分施工前、施工中、施工后三次完成；搅拌桩采用 XY-100取芯钻机取芯并送至实验室完成抗压强度试验。

监测结果表明，微扰动搅拌桩取芯强度符合设计要求，随着基坑打桩过程中，MJS周边地表MJSCJ2，MJSCJ3，沉降值速率较大，微扰动监测数值变化较稳定，无异常现象。