后压浆技术是指在钻孔灌注桩中预设压浆管路,成桩后采用压浆泵压入水泥浆液来增强桩侧土和桩端土的强度,从而提高桩基承载力和减少沉降量的一项技术。后压浆技术因其工艺简练、成本低廉与加固效果可靠,已被广泛应用于超高层建筑、大跨径桥梁和高速铁路等基础工程中。当前后压浆的适用对象由中小直径、中短桩发展到大直径、超长桩。然而,大直径桩因研究手段受限,完整的现场实测数据偏少,造成对大直径后压浆桩的加固机理、承载特性及设计方法尚缺乏系统的研究,使其理论研究滞后于工程实践。本文通过理论分析、室内试验、原位试验及数理统计等多种手段对大直径后压浆桩承载力增强机理和变形控制设计方法开展了深入研究。主要工作及研究成果如下:(1)后压浆桩增强效应作用机理。综合考虑压浆对桩端土体的加固与桩端扩大头效应这两方面因素对桩端阻力的增强作用,采用双曲线函数模拟桩端阻力发挥特性,引入了桩端土初始刚度、桩端阻力的增强系数,并在球孔扩张理论的基础上提出了浆泡半径的解析解,为扩大头加固机理提供了理论计算依据;考虑浆液上返对后压浆桩侧摩阻力的增强作用,基于浆液黏度时变性特征建立了浆液上返高度计算模型,给出了参数取值的确定方法及成层土中浆液上返高度的迭代算法,通过工程实例验证了其合理性;基于现场对比试验研究了后压浆对桩基阻力相互作用的影响,并从理论上分析了后压浆对桩基阻力发挥的相互强化作用机理。此外,通过工程实例对后压浆桩侧摩阻力与端阻力的发挥特性进行了深入地分析,验证了后压浆对桩基阻力的增强作用,并分析了预压作用对后压浆桩基阻力的重要影响,进而全面揭示了后压浆桩增强效应作用机制。(2)后压浆钢管桩承载性状模型试验。在硅质砂与钙质砂两种不同的模型地基中开展了静压沉桩方式下钢管桩的竖向受荷和水平受荷试验,研究了竖向和水平荷载作用下桩侧后压浆对两种不同砂土中单桩承载特性的影响规律。结果表明,未压浆单桩在钙质砂中的竖向和水平承载特性要弱于硅质砂,原因在于沉桩过程中钙质砂易造成侧向挤压作用引起的侧摩阻力变化小于颗粒破碎效应带来的负面效应;而压浆后,单桩竖向和水平承载力在两种不同的砂土地基中均得到了大幅提升,且表现出大致相同的承载特性。通过开挖分析压浆单桩浆液加固体的分布情况,揭示了砂土中桩-土-浆液相互作用机理。(3)大直径后压浆灌注桩承载性状原位试验。利用大直径组合压浆与桩侧压浆桩的现场对比试验,揭示了不同压浆类型对大直径桩承载特性的影响规律,并且表明组合压浆桩承载性能明显优于桩侧压浆桩;在使用荷载下大直径超长桩的桩顶沉降约90%来自桩身压缩,在极限荷载下大直径超长桩仍表现为摩擦桩性状,在超长桩设计时应考虑桩身压缩引起的沉降。同时,对珊瑚礁灰岩地层中的3根大直径后压浆桩开展了现场静载试验,并对桩基承载力性状、桩身轴力传递特性及桩基阻力发挥特性进行了深入分析,研究表明后压浆技术可应用于珊瑚礁灰岩地层,并能有效地提高桩基承载力和减小沉降量。最后,结合现场长期静载试验,研究了后压浆桩的长期承载性状以及桩基阻力随时间的变化规律,结果表明后压浆桩承载力存在时间效应,桩端阻力和桩侧摩阻力会随时间增长。(4)组合后压浆加固效果的综合检测方法。通过钻孔取芯试验、标准贯入试验以及电磁波CT试验综合评价了组合后压浆的加固效果。结果显示水泥浆液下渗、上返及横向渗透至地层中形成水泥土加固体,增强了桩侧、桩端土层的强度和刚度;压浆后桩侧土的标贯击数要明显高于压浆前,同时给出了基于压浆前标贯击数预测压浆前、后侧摩阻力的经验方法;电磁波CT技术检测压浆效果是可行的,绘制出各剖面视吸收系数反演图像可以观测到桩体、浆液及土体的空间分布形态,且能确定水泥浆液在桩端、桩侧土体中的扩散范围。(5)大直径后压浆桩承载力计算及压浆参数设计。通过收集的139个工程中716根试桩静载试验资料,对后压浆桩与未压浆桩的有关参数作了统计分析,利用极限承载力总提高系数法提出了大直径后压浆桩承载力经验预估方法;采用以土层为分类的侧摩阻力及端阻力增强系数法建立了适用于不同压浆类型的大直径后压浆桩承载力计算方法;给出了以土层为分类的桩侧、桩端压浆量经验系数的取值范围,提出了适用于不同压浆类型的大直径桩压浆量估算方法。通过大量的实测数据验证了后压浆桩承载力与压浆量计算公式的适用性,研究成果纳入了中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(2017修订版)及工程建设行业标准《公路桥梁灌注桩后压浆技术规程》(T/CECS G:D67-01-2018)。(6)大直径后压浆桩沉降计算方法。提出了两种不同的后压浆单桩沉降计算方法:第一种,在未经压浆的大直径桩基础沉降计算方法的基础上引入了后压浆沉降影响系数,基于统计分析给出了后压浆沉降影响系数的建议取值范围,提出了一种适用于不同土层的大直径后压浆桩沉降计算经验预估方法;第二种,在荷载传递法的基础上,采用双曲线函数的荷载传递模型,在考虑浆泡半径和桩身水泥结石体厚度的基础上建立了后压浆桩荷载沉降关系的计算方法。最后通过工程实例验证了两种设计方法的合理性。