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摘要：由于各种原因，在钻孔灌注桩施工中会出现钻孔桩嵌岩不足或未嵌岩的情况，为保证工程质量，对桩基进行补强是十分必要的。本文通过工程实例来介绍高压喷射注浆在钻孔灌注桩桩端加固补强的应用。
关键词：高压喷射注浆；钻孔灌注桩；桩端加固补强
中图分类号： U443.15文献标识码： A
1.工程概况
某在建桥桩基为钻孔灌注桩嵌岩桩，该桥地处山前，基岩面横向起伏较大，实际施工桩长比设计桩长多有不同长度的缩短，现场发现，大部分已浇筑完成的桩长小于设计桩长，且部分桩基嵌岩不足，桩底未按设计要求的进入中风化岩层。
由于桩端持力层未达到设计的中风化凝灰岩层，不仅可能会导致基桩的承载力达不到设计的要求，而且可能会产生不均匀沉降。
根据现场的各墩台工程地质剖面图与对已浇筑完成各墩台基桩进行补充验算的结果及相关设计资料，对各墩台基桩进行承载力和沉降计算分析，专家会议决定对因承载力不足或不均匀沉降而需补强的基桩进行补强加固。
2.高压喷射注浆处理方案
专家会议决定采用高压喷射注浆法, 该方法可以根据实际工程需要在土层中人为控制注浆方向和注浆层位, 对钻孔桩底部的圆砾残积土层采用置换或半置换的方法，以高标号的水泥和残积土层中颗粒较大的砂砾混合形成强度较高的固结体, 达到加固地基的目的。注浆步骤：
①钻取注浆孔
用XY-1 型液压钻机，Φ110mm人造金刚石钻头，单套正循环小108 mm钻具，在桩头上钻取2孔，用于高压喷射注浆设备直接从桩底开始作业，并观察注浆情况。钻孔深度控制在深入中风化凝灰岩≥ 0.5m , 以取出下部完整芯样为准。
图1 桩端后注浆布孔示意图
②高压喷射注浆
将三管高喷台车就位, 下管至孔底,用高压水束和气流同轴向桩底土体进行喷射, 同时高喷管一面以6cm/ min 的速度提升, 以360°旋喷作业, 并以1MPa 的壓力将水泥浆液喷至桩底, 使其在高压水流和气流的带动下与沉积下来的较粗颗粒土搅拌混合。当喷嘴提升至桩底时, 再将高喷管放入孔底, 进行复喷。复喷喷嘴提升至桩底时, 再次将高喷管放入桩底, 此时要关闭高压水泵, 调低空压机压力至0.2MPa, 以防浆液倒灌气管和水管。将泥浆泵压力提高至4.5MPa, 以静压灌浆的形式再将水泥浆液压入桩底。灌浆的饱满程度以孔口返涌上来的浆液密度的变化来判断。这是根据液体重力分布的原则, 当浓度、密度较大的浆液灌入孔底时, 必然将孔内的水和较稀的浆液挤出孔外。当孔口返涌上来的浆液密度与灌入孔底的浆液密度相差为0.2 时, 即可确定孔底已被浓浆液灌满。
在对一个孔进行注浆作业后，再至另一孔内进行相同操作。
图2施工步骤
1.钻机造孔至强风化岩面; 2.下高喷管至孔底, 并用高压水浆气喷射灌浆，高喷至桩底后, 再复喷一次, 最后再进行静压灌浆；3、待第一孔的作业结束后, 再钻对应的另一个孔。
3.施工要求
（1）采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比1.0。喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其他钻孔排出的泥土或杂物进入。当浆液初凝时间超过20h，应及时停止使用该水泥浆液（正常水灰比1：1，初凝时间为15h左右）。
（2）为改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度，可适当掺入外掺剂,应有成熟的应用经验。
（3）高压水的压力应大于20MPa。水泥浆液的压力应在1-5MPa范围内，并稳定在3.0MPa，其注浆参数可在现场依实调整。
（4）当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即按定喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于1OOmm。
（5）喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。提升速度依土层分别为:粘性土8cm/ min ,松散土层10cm/min ,砂卵石和强风化层5cm/ min。
（6）在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施,须注意调整施工工艺，以减少对原桩的影响。
（7）高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。
（8）施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并如实做好各项记录。
4.质量检测方法与检测结果
4.1检测方法与要求
此类桩基通过两种方法来保证加固质量：（1）采用取芯法检测加固后的强度；（2）制作标准试块，通过检测试块的强度来检验加固效果。试块抗压强度应不小于10MPa，取芯强度不小于5MPa。
①高压喷射注浆除采用取芯法和标准试块来进行检验，还应结合工程测试、观测资料及实际效果综合评价加固效果。
②质量检验宜在高压喷射注浆结束28d后进行。
③芯样及试块的制取应严格按照相关规范来操作。
④当单桩质量评价满足设计要求时，应采用0.5～1.0MPa压力，从钻芯孔孔底往上用水泥浆回灌封闭；否则应封存钻芯孔，留待处理。
2、检测结果
此处通过双套筒取芯设备在桩基正中间钻芯取样后进行试块实验，取样试块强度均大于5MPa，满足要求。
图3双套桶取芯结果
结语：
本文通过实践操作、检验结果证明了高压喷射注浆在钻孔灌注桩桩端加固补强的作用是十分有效的，对保证桩基的力学要求、保证桥梁结构的安全性具有十分重要的作用。
参考文献：
1.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG-2007）
2.《建筑地基处理技术规范》（JTG 79-2002）
3.《建筑桩基技术规范》（JTG94-2008）
4.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
5. 龚晓南.《地基处理手册》（第三版）, 中国建筑工业出版社
6. 林凤兰. 高压注浆技术在钻孔灌注桩加固中的应用，广东土木与建筑[J]，2009（10）
7. 吴森阳，卓君. 高压注浆法加固补强灌注桩技术，建筑施工[J]，2005（12）
8. 林玲. 高压喷射注浆法在桩基础加固处理中的应用，建筑技术开发[J]，1998（12）: 23-26.
关键词：高压喷射注浆；钻孔灌注桩；桩端加固补强
中图分类号： U443.15文献标识码： A
1.工程概况
某在建桥桩基为钻孔灌注桩嵌岩桩，该桥地处山前，基岩面横向起伏较大，实际施工桩长比设计桩长多有不同长度的缩短，现场发现，大部分已浇筑完成的桩长小于设计桩长，且部分桩基嵌岩不足，桩底未按设计要求的进入中风化岩层。
由于桩端持力层未达到设计的中风化凝灰岩层，不仅可能会导致基桩的承载力达不到设计的要求，而且可能会产生不均匀沉降。
根据现场的各墩台工程地质剖面图与对已浇筑完成各墩台基桩进行补充验算的结果及相关设计资料，对各墩台基桩进行承载力和沉降计算分析，专家会议决定对因承载力不足或不均匀沉降而需补强的基桩进行补强加固。
2.高压喷射注浆处理方案
专家会议决定采用高压喷射注浆法, 该方法可以根据实际工程需要在土层中人为控制注浆方向和注浆层位, 对钻孔桩底部的圆砾残积土层采用置换或半置换的方法，以高标号的水泥和残积土层中颗粒较大的砂砾混合形成强度较高的固结体, 达到加固地基的目的。注浆步骤：
①钻取注浆孔
用XY-1 型液压钻机，Φ110mm人造金刚石钻头，单套正循环小108 mm钻具，在桩头上钻取2孔，用于高压喷射注浆设备直接从桩底开始作业，并观察注浆情况。钻孔深度控制在深入中风化凝灰岩≥ 0.5m , 以取出下部完整芯样为准。
图1 桩端后注浆布孔示意图
②高压喷射注浆
将三管高喷台车就位, 下管至孔底,用高压水束和气流同轴向桩底土体进行喷射, 同时高喷管一面以6cm/ min 的速度提升, 以360°旋喷作业, 并以1MPa 的壓力将水泥浆液喷至桩底, 使其在高压水流和气流的带动下与沉积下来的较粗颗粒土搅拌混合。当喷嘴提升至桩底时, 再将高喷管放入孔底, 进行复喷。复喷喷嘴提升至桩底时, 再次将高喷管放入桩底, 此时要关闭高压水泵, 调低空压机压力至0.2MPa, 以防浆液倒灌气管和水管。将泥浆泵压力提高至4.5MPa, 以静压灌浆的形式再将水泥浆液压入桩底。灌浆的饱满程度以孔口返涌上来的浆液密度的变化来判断。这是根据液体重力分布的原则, 当浓度、密度较大的浆液灌入孔底时, 必然将孔内的水和较稀的浆液挤出孔外。当孔口返涌上来的浆液密度与灌入孔底的浆液密度相差为0.2 时, 即可确定孔底已被浓浆液灌满。
在对一个孔进行注浆作业后，再至另一孔内进行相同操作。
图2施工步骤
1.钻机造孔至强风化岩面; 2.下高喷管至孔底, 并用高压水浆气喷射灌浆，高喷至桩底后, 再复喷一次, 最后再进行静压灌浆；3、待第一孔的作业结束后, 再钻对应的另一个孔。
3.施工要求
（1）采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比1.0。喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为0.6的水泥浆进行补灌。并要预防其他钻孔排出的泥土或杂物进入。当浆液初凝时间超过20h，应及时停止使用该水泥浆液（正常水灰比1：1，初凝时间为15h左右）。
（2）为改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度，可适当掺入外掺剂,应有成熟的应用经验。
（3）高压水的压力应大于20MPa。水泥浆液的压力应在1-5MPa范围内，并稳定在3.0MPa，其注浆参数可在现场依实调整。
（4）当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即按定喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于1OOmm。
（5）喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。提升速度依土层分别为:粘性土8cm/ min ,松散土层10cm/min ,砂卵石和强风化层5cm/ min。
（6）在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施,须注意调整施工工艺，以减少对原桩的影响。
（7）高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。
（8）施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并如实做好各项记录。
4.质量检测方法与检测结果
4.1检测方法与要求
此类桩基通过两种方法来保证加固质量：（1）采用取芯法检测加固后的强度；（2）制作标准试块，通过检测试块的强度来检验加固效果。试块抗压强度应不小于10MPa，取芯强度不小于5MPa。
①高压喷射注浆除采用取芯法和标准试块来进行检验，还应结合工程测试、观测资料及实际效果综合评价加固效果。
②质量检验宜在高压喷射注浆结束28d后进行。
③芯样及试块的制取应严格按照相关规范来操作。
④当单桩质量评价满足设计要求时，应采用0.5～1.0MPa压力，从钻芯孔孔底往上用水泥浆回灌封闭；否则应封存钻芯孔，留待处理。
2、检测结果
此处通过双套筒取芯设备在桩基正中间钻芯取样后进行试块实验，取样试块强度均大于5MPa，满足要求。
图3双套桶取芯结果
结语：
本文通过实践操作、检验结果证明了高压喷射注浆在钻孔灌注桩桩端加固补强的作用是十分有效的，对保证桩基的力学要求、保证桥梁结构的安全性具有十分重要的作用。
参考文献：
1.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG-2007）
2.《建筑地基处理技术规范》（JTG 79-2002）
3.《建筑桩基技术规范》（JTG94-2008）
4.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
5. 龚晓南.《地基处理手册》（第三版）, 中国建筑工业出版社
6. 林凤兰. 高压注浆技术在钻孔灌注桩加固中的应用，广东土木与建筑[J]，2009（10）
7. 吴森阳，卓君. 高压注浆法加固补强灌注桩技术，建筑施工[J]，2005（12）
8. 林玲. 高压喷射注浆法在桩基础加固处理中的应用，建筑技术开发[J]，1998（12）: 23-26.